DE4424704C2 - Dämpfungsvorrichtung für die Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungs-Vorrichtung für die Überbrückungskupplungen eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers.

Bei Drehmomentwandlern mit einer Überbrückungskupplung zwischen der Turbine und einer vorderen Abdeckung wird, wenn die Überbrückungskupplung in Eingriff ist, das Drehmo­ ment unmittelbar von der vorderen Abdeckung auf das Ausgangsteil übertragen. Bei einer derar­ tigen Überbrückungskupplung ist zwischen dem Ausgangsteil und der Überbrückungskupplung ein elastisches Bauteil wie etwa eine Feder vorgesehen, die einiges von dem Schlag absor­ biert, der beim Eingreifen der Überbrückungskupplung entsteht. Die in Überbrückungskupplungen eingesetzte herkömmliche Federanordnung besitzt jedoch nur eine geringe dynamische Elastizität, mit der nur schwache Schwingungen bei niedrigen Geschwindigkeiten absorbiert werden, und sie kann keine bei höheren Geschwindigkeiten auftretenden niederfrequenten Schwingungen absorbieren.

Zur Lösung des vorgenannten Problems ist von der Anmelderin eine Überbrückungskupplung entwickelt worden, bei der parallel zu einer elastischen bzw. gefederten Dämpfung ein viskoser Dämpfungsmechanismus vorgesehen ist (DE 43 22 505 A1). Die viskose Dämpfungs­ anordnung enthält ein kreisringförmiges Gehäuse, das eine Fluidkammer bildet, sowie ein Gleitteil, das innerhalb der Kammer in Umfangsrichtung bewegbar ist. In einem Zwischen­ raum zwischen dem Gehäuse und dem Gleitteil strömt bei einer relativen Drehung des Gehäuses gegenüber dem Gleitteil ein Fluid (Hydraulikflüssigkeit des Drehmomentwandlers), um durch den Widerstand in dem Zwischenraum den angestrebten Dämpfungseffekt zu erzielen.

Bei dieser Überbrückungskupplung wird eine leichte Schwingung in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich durch die elastische Verbindung mit einer Feder von geringer dynamischer Elasti­ zität absorbiert, und eine niederfrequente Schwingung in einem hohen Geschwindigkeitsbereich wird durch die viskose Dämpfungsanordnung absorbiert, um eine große Drehmomenthyste­ rese in dem hohen Geschwindigkeitsbereich zu erzielen.

Wenn jedoch bei dieser viskosen Dämpfungsanordnung in der Fluidkammer ein übermäßiger Hydraulikdruck auftritt, kann sich der Zwischenraum zwischen dem Gleitteil und dem Gehäuse vergrößern. Wenn dies auftritt, tritt mehr Hydraulikflüssig­ keit aus der Fluidkammer aus und verhindert das Erzielen der angestrebten Dämpfungswirkung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dichtungsver­ hältnisse einer Fluidkammer in einer viskosen Dämpfungsein­ richtung zu verbessern, um ein günstigeres Verhalten der Drehmomenthysterese zu erreichen.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß A1 gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Fig. 1 zeigt einen teilweisen Längsschnitt eines Drehmoment­ wandlers nach einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung eines Teiles aus Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Teilschnitt in der Linie 3-3 von Fig. 2 in Blickrichtung der Pfeile;

Fig. 4 zeigt in Vorderansicht ein erstes Element zum Bilden einer Fluidkammer, das von der Anordnung gemäß Fig. 1 bis 3 abgenommen worden ist;

Fig. 5 ist ein Querschnitt in der Linie V-V von Fig. 4;

Fig. 6 zeigt in Vorderansicht ein zweites Element zum Bilden einer Fluidkammer, das von der Anordnung gemäß Fig. 1 bis 3 abgenommen worden ist;

Fig. 7 ist ein Querschnitt in der Linie VII-VII von Fig. 6; und

Fig. 8 stellt eine teilweise perspektivische Ansicht einer Antriebsscheibe und einer Dichtung bei der erfin­ dungsgemäßen Torsionsdämpfungsvorrichtung dar.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

In Fig. 1, die einen Drehmomentwandler 1 nach einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung zeigt, bezeichnet die Linie 0-0 die Drehachse des Drehmomentwandlers 1.

Der Drehmomentwandler 1 besteht im wesentlichen aus einem Drehmomentwandler-Körper 2 und einer Überbrückungskupplung 3. Eine vordere Abdeckung 4 kann beispielsweise mit einer (nicht dargestellten) Motorwelle einer (nicht dargestellten) Verbrennungskraftmaschine verbunden werden. An ihrem radial äußeren Bereich besitzt die Abdeckung 4 einen axial vorra­ genden Vorsprung 4a. An dem Vorsprung 4a ist die Ummantelung 5a eines Pumpenrades 5 befestigt. Die vordere Abdeckung 4 bildet zusammen mit der Pumpenradummantelung 5a eine mit Hydraulikflüssigkeit gefüllte Fluidkammer.

Der Drehmomentwandler-Körper 2 besteht im wesentlichen aus dem Pumpenrad 5, einer von der Fluidströmung des Pumpenrades 5 angetriebenen Turbine 6 und einem Stator 7.

Die Pumpenradummantelung 5a des Pumpenrades 5 ist mit ihrem radial inneren Bereich an einer Pumpenradnabe 5c befestigt. An der Innenseite der Pumpenradummantelung 5a sind mehrere Schaufeln 5b befestigt. Die Turbine 6 besteht aus einer Turbi­ nenummantelung 6a und mehreren daran befestigten Turbinen­ schaufeln 6b. Die Turbinenummantelung ist an ihrem radial inneren Bereich mit mehreren Nieten an einem Flansch 8a einer Turbinennabe 8 als Ausgangsteil befestigt. Die Turbi­ nennabe 8 weist in ihrem radial inneren Bereich eine Keil­ wellenbohrung 8b zum Eingriff einer (nicht dargestellten) Eingangswelle eines Getriebes auf.

Der Stator 7 liegt zwischen den radial innenliegenden Berei­ chen des Pumpenrades 5 und der Turbine 6. Der Stator 7 dient zum Richten der von der Turbine 6 zum Pumpenrad 5 zurück­ strömenden Hydraulikflüssigkeit, um das Drehmomentverhältnis zu erhöhen, und besteht aus einem ringförmigen Statorträger 7a sowie mehreren an dessen radial äußerer Seite angeordne­ ten Statorschaufeln 7b. Der Statorträger 7a ist über einen Freilauf mit einem Innenring 10 verbunden. Der Innenring 10 ist seinerseits an einer (nicht dargestellten) festen Welle befestigt, die von der Gehäuseseite (in Fig. 1 rechts) vor­ steht.

Die Überbrückungskupplung 3 befindet sich zwischen der vorderen Abdeckung 4 und der Turbine 6. Sie besteht aus einem schei­ benförmigen Kolben 11 als Eingangsteil, einer Antriebsschei­ be 12, einer elastischen Verbindung 30 zwischen dem Kolben 11 und der Antriebsscheibe 12 und einem Torsionsschwingungs­ dämpfer 14 zum Dämpfen der zwischen dem Kolben 11 und der Antriebsscheibe 12 auftretenden Torsionsschwingungen.

Der Kolben 11 ist mit seinem radial inneren Teil an der radial äußeren Seite der Turbinennabe 8 so abgestützt, daß er axial und in Umfangsrichtung verschiebbar ist. An einem radial weiter außen liegenden Seitenteil des Kolbens 11 ist ein ringförmiges Reibteil 15 befestigt, dem eine Reibungs­ fläche 4b der vorderen Abdeckung 4 gegenüberliegt. Der Kolben 11 hat eine sich axial zu dem Wandlerkörper 2, d. h. nach rechts in Fig. 1, erstreckende zylindrische Außenwand 11a. In der Außenwand 11a sind mehrere Ausnehmungen 11b in gleichen Abständen über den Außenumfang verteilt ausge­ bildet.

Der Torsionsschwingungsdämpfer 14 besteht im wesentlichen aus einem Paar erster und zweiter, in einem vorgegebenen gegenseitigen Abstand angeordneter Seitenscheiben 20 und 21, einem Paar erster und zweiter Mäntel 22 und 23, die eine Fluidkammer 24 bilden, und einem innerhalb der Fluidkammer 24 angeordneten Gleitteil 25, wie aus Fig. 1 und 2 ersicht­ lich.

Die erste und die zweite Seitenscheibe 20 und 21 weisen ge­ mäß Fig. 2 und 3 an ihren radial äußeren Bereichen Vorsprün­ ge 20b bzw. 21b auf, die in Umfangsrichtung in gleichen Ab­ ständen ausgebildet sind. Die Vorsprünge 20b und 21b sind durch Nieten 26 aneinander festgelegt und sind mit den Aus­ nehmungen 11b des Kolbens 11 axial verschiebbar in Eingriff. Außerdem sind die inneren Teile der Seitenscheiben 20 und 21 durch einen Anschlagstift 27 aneinander festgelegt. Der An­ schlagstift 27 hat eine vorgegebene Länge. Der axiale Ab­ stand zwischen den radial inneren Teilen der Seitenscheiben 20 und 21 wird durch die Länge des Stiftes 27 bestimmt. Die Scheibe 20 hat im Querschnitt die Form eines umgekehrten "J", wie weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrie­ ben wird. Der innere Teil des umgekehrten "J"-Profils der Scheibe 20 bildet eine breite Ausnehmung 20a, die radial um den äußeren Teil der ersten Seitenscheibe 20 verläuft.

Der erste und der zweite Mantel 22 und 23 liegen in der Aus­ nehmung 20a zwischen den Scheiben 20 und 21. An den Scheiben 20 und 21 ist ein Bolzen 28 befestigt, der durch die Ausneh­ mung 20a verläuft und die Mäntel 22 und 23 an den Scheiben 20 und 21 festlegt, wie weiter unten näher erläutert. Durch den Bolzen 28 wird der axiale Abstand zwischen den Scheiben 20 und 21 entlang der Ausnehmung 20a eingestellt.

Der erste Mantel 22 hat die Form eines Kreisbogens, wie aus Fig. 4 ersichtlich, und einen Querschnitt in Form eines um­ gekehrten "J", wie in Fig. 5 gezeigt. Die dem zweiten Mantel 23 zugewandte Seite des ersten Mantels ist offen, und die axiale Erstreckung der unteren Wand 22a ist etwa halb so groß wie die der oberen Wand 22b. Ferner sind in Umfangs­ richtung an beiden Enden des ersten Mantels 22 Halteblöcke 22c ausgebildet. In dem Halteblock 22c ist eine halbkreis­ förmige Ausnehmung 22d ausgebildet, durch die der Bolzen 28 eingeführt wird.

Der zweite Mantel 23 hat die Form eines Kreisbogens, wie aus Fig. 6 ersichtlich, und einen Querschnitt in Form eines "J", wie in Fig. 7 gezeigt. Die axiale Erstreckung der unteren Wand 23a ist etwa halb so groß wie die der oberen Wand 23b. Im zusammengebauten Zustand sind die obere Wand 23b und die Wände 23c an den Enden in Umfangsrichtung des zweiten Man­ tels 23 in den ersten Mantel 22 eingeführt, und die obere Wand 23b liegt an der oberen Wand 22b des ersten Mantels 22 unter Bildung eines Überlappungsbereiches an. Zwischen den unteren Wänden 22a und 23a der Mäntel 22 und 23 wird eine Öffnung 29 (s. Fig. 2) gebildet.

Wie in Fig. 3 gezeigt, ist das Gleitteil 25 zwischen die Mäntel 22 und 23 eingesetzt und ist innerhalb der Fluid­ kammer 24 in Umfangsrichtung verschiebbar. Die Fluidkammer 24 wird durch das Gleitteil 25 in Teilkammern 24a und 24b unterteilt. Im mittleren Bereich des Gleitteils 25 ist eine Ausnehmung 25a ausgebildet, die einen Vorsprung 12a der Scheibe 12 aufnimmt, wie noch erläutert wird. Zwischen der Außenfläche des Gleitteils 25 und den Oberflächen des ersten und des zweiten Mantels 22 und 23 wird eine Drossel C1 ge­ bildet. Die Drossel beschränkt den Durchtritt von Fluid zwischen den Kammern 24a und 24b. Es ist anzumerken, daß, wie in dem Querschnitt in Fig. 2 angezeigt, die Drossel C1 an allen vier Seiten des Gleitteils 25 ausgebildet ist. Das Ausmaß der Fluidströmung zwischen jeder Seite des Gleitteils 25 und der entsprechenden Fläche der Kammer 24 hängt von mehreren Faktoren ab, wie etwa von Zentrifugalkräften, der Abnutzung an den einzelnen Flächen usw. Dementsprechend muß die Drossel C1 nicht unbedingt an allen vier Seiten des Gleitteils 25 und den damit zusammenwirkenden Flächen der Kammer 24 ausgebildet sein. Die Drossel kann sich vielmehr über eine, zwei, drei oder alle vier Seiten des Gleitteils 25 erstrecken.

An den radial innenliegenden Bereichen der ersten Seiten­ scheibe 20 und der zweiten Seitenscheibe 21 sind erhöhte Teile 20c und 21c ausgeformt. Außerdem ist in einem radial äußeren Bereich der Antriebsscheibe 12 eine Fensteröffnung 12b ausgebildet. Von den erhöhten Teilen 20c und 21c wird eine Schraubenfeder 30 gehalten. Die Feder 30 bildet einen elastischen Verbindungsmechanismus 13.

Am radial äußeren Bereich der Antriebsscheibe 12 ist ein nach außen ragender Vorsprung 12a ausgebildet. Dieser Vor­ sprung 12a ragt radial auswärts durch die von den unteren Wänden 22a und 23a des ersten und des zweiten Mantels 22 und 23 gebildete Abstandsöffnung 29 und setzt sich in die Fluid­ kammer 24 fort. Der Vorsprung 12a ist in die Ausnehmung 25a des Gleitteils 25 eingeführt. Das Gleitteil 25 und die An­ triebsscheibe 12 werden somit zusammen in Umfangsrichtung in der Fluidkammer 24 bewegt.

Zusätzlich ist ein Dichtungsband 31 um den radial äußeren Teil der Antriebsscheibe 12 gewunden, wie aus Fig. 8 er­ sichtlich. Das Dichtungsband 31 ist an einer dem Vorsprung 12a der Antriebsscheibe 12 entsprechenden Stelle mit einer Ausnehmung 31a versehen, und der Vorsprung 12a der Antriebs­ scheibe 12 wird durch die Ausnehmung 31a geführt. Das Dich­ tungsband 31 ist verschiebbar zwischen den beiden Mänteln 22 und 23 sowie den beiden Seitenscheiben 20 und 21 angeordnet, um den zwischen den beiden unteren Wänden 22a und 23a der beiden Mäntel 22 und 23 gebildeten Zwischenraum abzudichten.

Wenn ein mit dem Drehmomentwandler 1 verbundener Motor ein Drehmoment erzeugt, wird dieses auf die vordere Abdeckung 4 übertragen. Das Pumpenrad 5 wird zusammen mit der vorderen Abdeckung 4 in Drehung versetzt, wobei die von dem Pumpenrad 5 wegströmende Hydraulikflüssigkeit eine Drehung der Turbine 6 bewirkt. Die von der Turbine 6 zu dem Pumpenrad 5 zurück­ strömende Hydraulikflüssigkeit wird durch den Stator 7 aus­ gerichtet. Die Drehung der Turbine 6 wird von der Turbinen­ nabe 8 auf die (nicht dargestellte) Eingangswelle eines (nicht dargestellten) automatischen Getriebes übertragen.

Wenn die Eingangswelle des Getriebes eine vorbestimmte Dreh­ zahl erreicht, steigt der Flüssigkeitsdruck innerhalb des Drehmomentwandlers 1 an. An einem bestimmten Punkt wird der Flüssigkeitsdruck zwischen der vorderen Abdeckung 4 und dem Kolben 11 durch eine innerhalb des Getriebes angeordnete (nicht dargestellte) Drucksteuerung freigegeben. Infolge­ dessen wird der Kolben 11 gegen die vordere Abdeckung 4 ge­ drückt. Wenn das Reibteil 15 des Kolbens 11 gegen die Rei­ bungsfläche 4b der vorderen Abdeckung 4 gepreßt wird, wird die Drehung der vorderen Abdeckung 4 durch die Sperrvorrich­ tung 3 mechanisch auf die Turbinennabe 8 übertragen. Im ein­ zelnen verläuft der Kraftfluß dabei durch die vordere Ab­ deckung 4, den Kolben 11, die Seitenscheiben 20 und 21, die elastische Verbindung 30, die Antriebsscheibe 12 und die Nabe 8. Die äußeren radialen Vorsprünge 20b und 21b der Seitenscheiben 20 und 21 greifen in die Ausnehmung 11b des Kolbens 11 ein, und die beiden Seitenscheiben 20, 21 und der Torsionsschwingungsdämpfer 14 sind durch den Bolzen 28 mit­ einander verbunden. Dementsprechend wird das Drehmoment des Motors durch den Torsionsschwingungsdämpfer 14 übertragen.

Zum Zeitpunkt des vorstehend beschriebenen Kupplungsvorgangs wird die Drehschwingung an der Motorseite des Drehmoment­ wandlers 1 auf die Überbrückungskupplung 3 übertragen. Beim Über­ tragen von Drehschwingung wird eine relative Verdrehung der ersten und der zweiten Seitenscheibe 20 und 21 gegenüber der Antriebsscheibe 12 erzeugt und damit der Torsionsschwin­ gungsdämpfer 14 betätigt.

Es folgt eine Erläuterung der Drehmomenthysterese, die bei einer Bewegung des Gleitteils 25 innerhalb der Fluidkammer in dem Torsionsschwingungsdämpfer 14 auftritt.

Es sei angenommen, daß die Mäntel 22 und 23 aus einer neu­ tralen Lage gemäß Fig. 3 relativ gegenüber dem Gleitteil 25 in Richtung R1 verdreht werden. Dabei wird der Rauminhalt der Teilkammer 24a verringert, wobei die Hydraulikflüssig­ keit aus der Teilkammer 24a durch den Zwischenraum (Drossel) zwischen dem Gleitteil 25 und den Innenflächen der Mäntel 22 und 23 in die Teilkammer 24b strömt. Dabei wird durch den von der Drossel auf den Flüssigkeitsstrom ausgeübten Wider­ stand eine Drehmomenthysterese erzeugt, die die Drehschwin­ gung dämpft. Derselbe Effekt tritt in entsprechender Weise auf, wenn die Mäntel 22 und 23 in Richtung R2 verdreht werden.

Wenn die Drehschwingungen durch das Gleitteil 25 und die von den Mänteln 22 und 23 gebildete Kammer 24 gedämpft werden, wirkt sich der in der Fluidkammer 24 erzeugte Hydraulikdruck durch die Seitenwände der Mäntel 22 und 23 auf die Seiten­ scheiben 20 und 21 aus. Der Bolzen 28 hält den Zwischenraum zwischen den Seitenscheiben 20 und 21 in einem bestimmten Abstand. Die Seitenscheiben 20 und 21 werden dadurch daran gehindert, axial auseinanderzugehen, so daß eine Veränderung des Drosselbereiches in axialer Richtung vermieden werden kann.

Wenn sich andererseits der Druck der Hydraulikflüssigkeit auf den radial äußeren Bereich auswirkt, werden die obere Wand 23b des zweiten Mantels 23 und die obere Wand 22b des ersten Mantels 22 gegeneinander gepreßt, wodurch die Dicht­ wirkung erhöht wird und ein Austreten der Flüssigkeit in dieser Richtung verhindert werden kann. In dem radial inneren Bereich werden außerdem die unteren Wände 22a und 23a der beiden Mäntel 22 und 23 gegen das Dichtungsband 31 gedrückt, wodurch die Dichtwirkung in dieser Richtung eben­ falls erhöht werden kann. Somit kann ein Flüssigkeitsaus­ tritt an den radial äußeren und inneren Bereichen unter­ drückt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion wird somit der Zwischenraum zwischen den die Fluidkammer bildenden Mänteln 22 und 23 und den Seitenscheiben 20 und 21 verringert, wenn der Druck der Hydraulikflüssigkeit ansteigt, womit die Dich­ tungseigenschaften verbessert werden. Dementsprechend wird die gewünschte Drehmomenthysterese erhalten.

Claims (5)

1. Dämpfungsvorrichtung für die Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit:

• a) einem mit Flüssigkeit gefüllten Drehmomentwandler-Gehäuse mit einem Eingangsglied (4) in Form einer vorderen Abdeckung und einem Ausgangsglied (8) in Form einer Turbinenradnabe,
• b) einem Kupplungskolben (11), der wahlweise mit dem Eingangsglied (4) in Eingriff gebracht werden kann,
• c) wenigstens einem ersten Gehäuseteil (20), der Dämpfungsvorrichtung, das einerseits mit dem Kupplungskolben zu gemeinsamer Drehung gekuppelt ist, und das andererseits mit dem Aus­ gangsglied (8) über ein elastisches Glied (30) und eine Antriebsscheibe (12) begrenzt drehbeweglich verbunden ist und einen Teil einer ringförmigen Kammer bildet,
• d) einem ersten und einem zweiten Mantel (22, 23), die in der ringförmigen Kammer angeordnet sind und sich überlappende Bereiche (22b, 23b) aufweisen, welche eine bogenförmige Fluidkammer (24) mit mehreren Innenflächen bilden,
• e) einem in der bogenförmigen Fluidkammer (24) verschiebbar angeordneten, mit der Antriebsscheibe zu gemeinsamer Bewegung gekuppelten Gleitteil (25), das die bogenförmige Fluidkammer (24) in zwei Unterkammern (24a, 24b) unterteilt, wobei wenigstens eine Fläche des Gleitteils (25) und wenigstens eine der Innenflächen eine Drossel (C1) zum Begrenzen des Flüssigkeitsstromes bilden, der bei einer Drehverlagerung des ersten Gehäuseteils (20) gegenüber der Antriebsscheibe (12) zwischen den Unterkammern (24a, 24b) auftritt,
• f) einer ringförmigen Dichtung (31), die zum Abdichten der Flüssigkeit bei dem Gleitteil (25) innerhalb der Unterkammern (24a, 24b) zwischen den Mänteln (22, 23) und der Antriebsscheibe angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Turbinenradnabe (8) ver­ bundene Antriebsscheibe (12) wenigstens einen radialen Vorsprung (12a) an der äußeren Umfangskante aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dichtung (31) an dem äußeren radialen Bereich der Antriebsscheibe (12) bei den Mänteln (22, 23) angeordnet ist und wenigstens eine Öffnung (31a) zum Durchtritt des von der Antriebsscheibe (12) vorragenden Vorsprungs (12a) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Bauteile:
ein mit der Antriebsscheibe (12) begrenzt drehbeweglich ge­ kuppeltes zweites Gehäuseteil (21), das mit dem ersten Ge­ häuseteil (20) verbunden ist,
wenigstens ein mit dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil (20, 21) starr verbundenes Festlegeteil (28), das die Ge­ häuseteile (20, 21) in einem im wesentlichen gleichbleibenden Abstand voneinander hält, wobei die Gehäuseteile (20, 21) die Mäntel (22, 23) an einer axialen und radialen Bewegung hindern.

5. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Mantel jeweils aus mehreren paarweisen Sätzen bestehen.