DE4424986A1 - Hydrodynamischer Drehmomentwandler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydrodynamischen Drehmo­ mentwandler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 41 09 485 A1 ist ein hydrodynamischer Drehmoment­ wandler mit einer Überbrückungskupplung bekannt, deren Kolben als eine der Deckplatten eines Torsionsschwingungsdämpfers wirksam ist und Taschen zur Aufnahme jeweils eines Federele­ mentes der Torsionsfederung aufweist. Eine zweite Deckplatte des Torsionsschwingungsdämpfers ist über eine Nietverbindung an dem Kolben befestigt und weist im Erstreckungsbereich der Taschen des letztgenannten Ausnehmungen auf, in welchen ebenso wie in einer Ausnehmung einer zwischen dem Kolben und der Deckplatte angeordneten Nabenscheibe jeweils eines der bereits genannten Federelemente der Torsionsfederung auf genommen ist. Die Nabenscheibe ist mit ihrem radial inneren Ende über eine Verzahnung drehfest mit dem Turbinenrad in Eingriff.

Aufgrund des Torsionsschwingungsdämpfers sind Drehmomentstöße, die vom Wandlergehäuse über einen Reibbelag auf den Kolben übertragen werden, vor einer Weitergabe an das Turbinenrad abdämpfbar. Hierzu ist allerdings eine technisch relativ auf­ wendige Ausführung des Kolbens, beispielsweise mit Taschen für die Federelemente sowie die Kombination desselben mit einem Torsionsschwingungsdämpfer notwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überbrückungs­ kupplung bei einem hydrodynamischen Drehmomentwandler so wei­ terzubilden, daß diese bei sehr einfacher konstruktiver Ausbildung eine wirkungsvolle Dämpfung eingeleiteter Drehmo­ mentstöße leisten kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil angegebenen Merkmale gelöst. Durch Anordnung von Deckplatten des Torsi­ onsschwingungsdämpfers beidseitig des Kolbens wird in Kombi­ nation mit den Federelementen der Torsionsfederung erreicht, daß zwischen dem Kolben und den Deckplatten eine Relativbewe­ gung möglich ist. Da sich eine dieser Deckplatten am Turbi­ nenrad abstützt, sind demzufolge Drehmomentstöße, die vom Wandlergehäuse über Reibbeläge auf den Kolben geleitet werden, dämpfbar, bevor sie über die am Turbinenrad angreifende Deck­ platte auf das Turbinenrad übertragen werden. Der Kolben übernimmt dadurch die Funktion einer bei einem konventionell ausgebildeten Torsionsschwingungsdämpfer vorhandenen Naben­ scheibe, so daß auf die letztgenannte verzichtet werden kann. Hierdurch wird dem Kolben, dessen Funktion es ist, ein vom Wandlergehäuse eingeleitetes Drehmoment auf das Turbinenrad zu übertragen, eine Zusatzfunktion gegeben. Wegen des Wegfalls der Nabenscheibe kann der konstruktive Aufbau der Überbrüc­ kungskupplung sehr einfach gehalten werden.

Die weiteren Ausnehmungen gemäß Anspruch 2 sind notwendig, um den die beiden Deckplatten miteinander verbindenden Befesti­ gungsmitteln einem Durchgriff durch den als Nabenscheibe eines Torsionsschwingungsdämpfers wirksamen Kolben zu ermöglichen, wobei trotz dieses Durchgriffs eine relative Auslenkbarkeit der Deckplatten gegenüber dem Kolben um einen vorbestimmbaren Winkelbereich gegeben sein muß.

Durch das Wandlergehäuse eingeleitete Drehmomentstöße müssen, sobald sie eine Verformung der Federelemente der Torsionsfe­ derung bewirken, durch eine Dämpfungseinrichtung abgedämpft werden. In Anspruch 3 ist die erfindungsgemäße Ausbildung der Dämpfungseinrichtung mit Reibringen angeben, wobei denselben wiederum wie bereits beim Kolben, eine Zusatzfunktion auf er­ legt wird, indem sie als Abdichtung, die einen Durchtritt von Öl aus dem Wandlerkreis durch eine der Ausnehmungen im Kolben verhindert, wirksam ist. Diese Zusatzfunktion ist sehr wich­ tig, da ein Durchgang von Öl durch die Ausnehmungen des Kol­ bens eine Änderung der Druckverhältnisse im Wandlergehäuse zur Folge haben würde. Diesem Ziel, nämlich der Abdichtung des Kolbens gegen einen Durchtritt von Öl aus dem Wandlerraum wird auch durch die Maßnahme nach Anspruch 4 Rechnung getragen, indem durch die mit Taschen ausgebildete Deckplatte die Ausnehmungen des Kolbens zumindest an einer Seite desselben verschließbar sind.

Durch die Verzahnungen zwischen der Deckplatte und dem Turbi­ nenrad nach Anspruch 5 wird eine drehfeste Verbindung dieser beiden Elemente hergestellt. Die Verzahnung kann gemäß An­ spruch 6 im Umfangsbereich der Deckplatte ausgebildet sein, sie kann aber ebenso an einem Dichtformteil vorgesehen sein, das über eine zweite Funktion gemäß Anspruch 8 einen Zutritt von Öl aus dem Wandlerkreis zu den Ausnehmungen für die Fe­ derelemente der Torsionsfederung im Kolben verhindert. Dieses Dichtformteil ist vorzugsweise so geformt, daß es die dem Druck des Öls vom Turbinenrad ausgesetzte Fläche der demselben zugewandten Deckplatte reduziert und damit verhindert, daß aufgrund einer übermäßig starken Anpressung dieser Deckplatte gegen den Kolben an die zwischen demselben und der Deckplatte angeordneten Reibringe eine zu hohe Reibung entsteht. Noch wirkungsvoller wird diese Funktion erfüllt, wenn die Deck­ platte gemäß Anspruch 9 radial außerhalb der Reibringe an ei­ ner Dichtung des Turbinenrades zur Anlage kommt. Ein Druck­ aufbau radial innerhalb dieser Dichtung wird dadurch verhin­ dert.

Das Dichtungselement nach Anspruch 10 dient einerseits zu ei­ ner Abdichtung der Ausnehmungen im Kolben und andererseits zu einer Übertragung eines an den Deckplatten anliegenden Dreh­ momentes auf das Turbinenrad. Zur Erfüllung der vorgenannten Funktion ist das Dichtungselement in Umfangsrichtung formsta­ bil, während in Achsrichtung des Kolbens aufgrund der elastischen Ausbildung eine Nachführung gegenüber Auslenkbe­ wegungen des Kolbens ermöglicht wird. Anspruch 11 zeigt einen bevorzugten Anbringungsort des Dichtungselementes am Turbi­ nenrad.

Die Erfindung wird anschließend anhand von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert. Es zeigt in einzelnen

Fig. 1 die obere Hälfte eines Schnittes durch eine Über­ brückungskupplung für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, wobei vom Wandler lediglich das Turbinenrad gezeigt ist;

Fig. 2 wie Fig. 1, aber mit einer durch ein axial ela­ stisches Dichtungselement gebildeten drehfesten Verbindung zwischen Deckblech und Turbinenrad;

Fig. 3 wie Fig. 1, aber mit einem Dichtformteil für die drehfeste Verbindung der Deckplatte mit dem Tur­ binenrad;

Fig. 4 wie Fig. 1, aber mit einer zusätzlichen Dicht­ funktion der Deckplatte.

Der prinzipielle Aufbau der Überbrückungskupplung wird anhand von Fig. 1 erläutert. Die Überbrückungskupplung 1 wirkt mit einem teilweise dargestellten Wandlergehäuse 2 zusammen, welches an der nicht dargestellten Kurbelwelle einer Brenn­ kraftmaschine befestigt ist. Im Wandlergehäuse 2 und im axi­ alen Abstand zu diesem ist ein Turbinenrad 3 angeordnet, welches über Niete 4 an einer Turbinennabe 5 befestigt ist, die drehfest auf einer nicht dargestellten Abtriebswelle sitzt. Auf einer zylindrischen Fläche der Turbinennabe 5 ist ein Kolben 6 axial in begrenztem Umfang verschiebbar aufge­ setzt, der gegenüber der Turbinennabe 5 abgedichtet und rela­ tiv verdrehbar ist. Der Kolben weist einen radial außen lie­ genden ebenen Ringbereich 7 auf, der gegenüber einem ebenfalls ebenen Bereich des Wandlergehäuses 2 mit einem Reibbelag 8 versehen ist. Der Kolben 6 ist radial innerhalb des Reibbe­ lags 8 mit Ausnehmungen 10 für Federelemente 11 einer Torsi­ onsfederung 12 und, sowohl radial innerhalb als auch radial außerhalb dieser Ausnehmungen 10, mit weiteren Ausnehmungen 14 zum Durchstecken von Befestigungsmitteln 15, wie von Bolzen versehen. Die Ausnehmungen 14 erstrecken sich in Umfangsrich­ tung um einen vorbestimmbaren Winkelbetrag, so daß sie eine Relativbewegung der Bolzen 15 in dieser Erstreckungsrichtung zulassen. Durch die bereits genannten Bolzen 15 werden beid­ seitig des Kolbens 6 angeordnete Deckplatten 17, 18 fest mit­ einander verbunden, wobei die dem Wandlergehäuse 2 zugewandte Deckplatte 17 Ausnehmungen 20, die dem Turbinenrad 3 zuge­ wandte Deckplatte 18 dagegen Taschen 21 aufweist, in die je­ weils eines der Federelemente 11 der Torsionsfederung 12 ein­ greift. Sowohl radial außerhalb als auch radial innerhalb der Ausnehmungen 14 des Kolbens 6 sind beidseitig desselben Reib­ ringe 23 angeordnet. Diese werden durch die Bolzen 15 mit vorbestimmbarer Kraft zwischen den Deckplatten 17, 18 und dem Kolben 6 gehalten.

Die dem Turbinenrad 3 zugewandte Deckplatte 18 ist im radial äußeren Bereich mit einer Verzahnung 25 ausgebildet, die mit einer ebensolchen Verzahnung 26 eines am Turbinenrad 3 befe­ stigten Ansatzes 27 in Umfangsrichtung spielfrei in Eingriff steht.

Der Kolben 6 ist bei der erfindungsgemäßen Konstruktion der Überbrückungskupplung 1 als Teil eines Torsionsschwingungs­ dämpfers 28 wirksam.

An dieser Stelle sei eine kurze Beschreibung der Funktion der Überbrückungskupplung angefügt. Das Wandlergehäuse 2 treibt mit dem von der Brennkraftmaschine kommenden Drehmoment eine Pumpe an, die über ein hydraulisches Medium, vorzugsweise Öl, das Turbinenrad 3 zum Umlauf bewegt. Das Turbinenrad 3 überträgt über die Turbinennabe 5 diese Drehbewegung auf eine nicht dargestellte Abtriebswelle, die mit einem Getriebe in Verbindung steht. Bei dieser Betriebsweise ist prinzipiell Schlupf zwischen einem nicht gezeigten Pumpenrad des Drehmo­ mentwandlers und dem Turbinenrad 3 vorhanden. Um diesen Schlupf in bestimmten Betriebszuständen ausschalten zu können, ist die Überbrückungskupplung 1 vorgesehen, die bei entspre­ chender Druckbeaufschlagung des Kolbens 6 von der Turbinen­ radseite her bewirkt, daß der Kolben 6 mit seinem Reibbelag 8 an der Gegenreibfläche am Wandlergehäuse 2 in Anlage gebracht wird. Dadurch wird das Drehmoment direkt vom Wandlergehäuse 2 auf den Kolben 6 und von diesem über die Federelemente 11 der Torsionsfederung 12 auf die Deckplatten 17, 18 des Torsions­ schwingungsdämpfers 28 geleitet und, von der Deckplatte 18 aus, über die Verzahnungen 25, 26 über den Ansatz 27 auf das Turbinenrad 3, von dem aus die Bewegung über die Niete 4 auf die Turbinennabe 5 geleitet wird. Damit ist der hydraulische Übertragungsweg durch die Überbrückungskupplung 1 geschlossen und es findet kein Schlupf mehr statt.

Drehmomentstöße, die vom Wandlergehäuse 2 über den Reibbelag 8 auf den Kolben 6 übertragen werden, sind, wie bereits erläu­ tert, durch die Federelemente 11 aufnehmbar, wobei die Reib­ ringe 23 während der Verformung der Federelemente 11 dämpfend wirken.

Die Deckplatte 18 gemäß Fig. 1 ist im Bereich der Federele­ mente 11 mit Taschen 21 ausgebildet, um einen Durchgang des vom Turbinenrad 3 kommenden, unter Druck stehenden Öls durch die Ausnehmungen 10 des Kolbens 6 sowie durch die Ausnehmungen 20 der dem Wandlergehäuse 2 zugewandten Deck­ platte 17 zu verhindern, da eine derartige Durchströmung für eine unerwünschte Änderung der Druckverhältnisse an den un­ terschiedlichen Seiten des Kolbens 6 sorgen würde. Abweichend von dieser konstruktiven Ausbildung der dem Turbinenrad 3 zu­ gewandten Deckplatte 18 ist in Fig. 2 eine Ausführung gezeigt, bei welcher die Deckplatte 18 an ihrer dem Turbinenrad 3 zu­ gewandten Seite ebenso wie die andere Deckplatte 17 mit Ausnehmungen 20 ausgebildet ist. Die Deckplatte 18 ist im Be­ reich dieser Ausnehmungen 20 durch ein Dichtungselement 30 abgedeckt, das durch die Bolzen 15 gehalten ist. Das Dich­ tungselement 30 erstreckt sich nach radial innen bis in eine Vertiefung der Turbinennabe 5, wo es gemeinsam mit der Wurzel des Turbinenrades 3 durch die Niete 4 befestigt ist. Das Dichtungselement 30 ist so ausgebildet, daß es Drehmomente, die an den Deckplatten 17,18 anliegen, über die Turbinennabe 5 auf das Turbinenrad 3 übertragen kann. Dagegen ist das Dich­ tungselement 30 in Achsrichtung des Kolbens 6 elastisch, ins­ besondere im Bereich radial innerhalb des Kolbens 6, aber ra­ dial außerhalb der Turbinennabe 5. Hierdurch wird gewährlei­ stet, daß der Kolben seine Axialbewegung in Richtung zum Wandlergehäuse 2 oder von diesem fort ausführen kann, und daß andererseits Öl, das, vom Turbinenrad 3 kommend, sich in die­ sem Bereich des Drehmomentwandlers befindet, von einem Durch­ strömen der Ausnehmungen 10, 20 im Bereich der Federelemente 11 oder von einem Durchströmen des Bereiches radial innerhalb des Kolbens 6 abgehalten wird.

Bei den Fig. 1 und 2 wird stets die gesamte dem Öl des Turbi­ nenrades 3 ausgesetzte Fläche der Deckplatte 18 in Richtung zum Kolben 6 belastet, so daß die zwischen der Deckplatte 18 und dem Kolben 6 angeordneten Reibringe 23 stärker zusammen­ gepreßt werden als die Reibringe jenseits des Kolbens 6. Da­ durch wird zwar deren Dichtwirkung verbessert, wobei sie einen Durchgang des vom Turbinenrad 3 kommenden Öls zwischen dem Kolben 6 und der Deckplatte 18 verhindern, jedoch kann zwi­ schen dem Kolben 6 und der turbinenradseitigen Deckplatte 18 eine relativ hohe Reibung auftreten.

Sofern diese höhere Reibung nicht erwünscht ist, besteht die Möglichkeit, gemäß Fig. 3 am radial äußeren Bolzen 15 ein Dichtformteil 32 zu befestigen, das an seinem radial inneren Ende eine sich flanschartig in Richtung zur Turbinennabe 5 erstreckende Lippe 33 aufweist. Diese kommt an ihrer radial inneren Seite an einer Dichtung 34, die in einer Vertiefung 35 der Turbinennabe 5 eingelassen ist, in Anlage und dichtet da­ durch den radial innerhalb der Lippe 33 liegenden Bereich der Deckplatte 18 gegen Öl ab, das die Deckplatte 18 in Richtung zum Kolben 6 belasten könnte. Das Dichtformteil 32 weist an seinem radial äußeren Ende einen Steg 36 auf, der an seinem freien Ende mit einer Verzahnung 37 versehen ist, die mit der Verzahnung 26 des Ansatzes 27 am Turbinenrad 3 bzw. hier an der Turbinennabe 5 befestigt ist. Bei dieser Ausführung kann Öl vom Turbinenrad 3, das durch die Verzahnungen 37, 26 hin­ durchgeflossen ist, die Deckplatte 18 nur auf relativ kleiner Fläche belasten. Radial außerhalb der Lippe 33 weist die Deckplatte 18 einen vernachlässigbar kleinen Ringbereich 38 auf, der ebenfalls dem vom Turbinenrad 3 erzeugten Öldruck ausgesetzt ist.

Die Belastung der Reibringe 23 zwischen dem Kolben 6 und der Deckplatte 18 durch die Einwirkungskräfte des Öls ist noch weiter reduzierbar, wenn die Deckplatte 18 gemäß Fig. 4 an ihrem radial äußeren Ende vorzugsweise rechtwinklig in Rich­ tung zum Turbinenrad 3 umgebogen ist und an diesem freien Ende eine Verzahnung 39 aufweist, die mit der Verzahnung 26 des mit dem Turbinenrad 3 verbundenen Ansatzes 27 in Eingriff steht. Die radiale Innenseite des umgekanteten Endes der Deck­ platte 18 liegt an einer Dichtung 40 an, die in einer Vertie­ fung 41 der nach radial außen verlängerten Turbinennabe 5 an­ geordnet ist. Hierdurch wird ein Durchtritt des vom Turbinen­ rad 3 kommenden Öls nach radial innen und somit eine Druckbe­ aufschlagung der Deckplatte 18 durch dieses Öl verhindert. Die Reibringe 23 zwischen dem Kolben 6 und der Deckplatte 18 wer­ den dadurch lediglich mit der vorbestimmten Axialkraft beauf­ schlagt, so daß eine exakt definierte Reibung erhalten wird. Des weiteren kann durch diese Maßnahme auch die Deckplatte 18 mit Ausnehmungen 20 für die Federelemente 11 der Torsionsfe­ derung 12 ausgebildet sein, ohne daß mit einem Durchgang von Öl, das aus dem Turbinenrad 3 stammt, gerechnet werden muß.

Claims (11)

1. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einer Überbrüc­ kungskupplung, die einen über wenigstens einen Reibbelag mit dem Wandlergehäuse verbindbaren, in Achsrichtung auslenkbaren Kolben umfaßt, der sich ebenso wie zumindest eine Deckplatte eines Torsionsschwingungsdämpfers an ei­ ner Torsionsfederung des letztgenannten abstützt, wobei wenigstens ein Element des Torsionsschwingungsdämpfers mit dem Turbinenrad drehfest ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (6) beidseitig jeweils eine Deck­ platte (17, 18) des Torsionsschwingungsdämpfers (28) trägt, ebenso wie zumindest eine der Deckplatten (17, 18) in Umfangsrichtung verlaufende Ausnehmungen (10) zur Aufnahme von Federelementen (11) der Torsionsfede­ rung (12) aufweist und über eine der Deckplatten (17, 18) mit dem Turbinenrad (3) verbunden ist.

2. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kolben (6) in radialem Ab­ stand zu den Federelementen (11) der Torsionsfede­ rung (12) mit sich in vorbestimmbarem Winkel in Umfangs­ richtung erstreckenden weiteren Ausnehmungen (14) für die beiden Deckplatten (17, 18) miteinander verbindende Befe­ stigungsmittel (15) versehen ist.

3. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl radial außerhalb als auch radial innerhalb der Ausnehmungen (10, 14) jeweils zwischen einer der Deckplatten (17, 18) und dem Kolben (6) ein Reibring (23) des Torsionsschwingungsdämpfers (28) als Abdichtung wirksam ist.

4. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Deckplatten (17, 18) des Torsionsschwingungsdämpfers (28) Taschen (21) zur Aufnahme jeweils eines Federele­ mentes (11) der Torsionsfederung (12) aufweist.

5. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Turbinenrad (3) zugewandten Deckplatte (18) eine Verzahnung (25, 37, 39) zugeordnet ist, mit der sie in eine ebensolche Verzahnung (26) eines am Turbinenrad (3) drehfesten Ansatzes (27) ohne Spiel in Umfangsrichtung eingreift.

6. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (25, 37, 39) im Umfangsbereich der Deckplatte (17, 18) ausgebildet ist.

7. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (25, 37, 39) an einem mit den Deckplatten (17, 18) drehfesten, radial au­ ßerhalb der Torsionsfederung (12) eine Trennung derselben vom Druckraum des Turbinenrades (3) bewirkenden Dicht­ formteil (32) ausgebildet ist.

8. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das Dichtformteil (32) an seinem radial inneren Ende eine Lippe (33) aufweist, die an einer Dichtung (34) am Turbinenrad (3), vorzugsweise im Bereich der Turbinennabe (5), in Anlage steht.

9. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte (18) radial außerhalb der Reibringe (23) an einer Dichtung (40) des Turbinenrades (3), vorzugsweise im Bereich der Turbinen­ nabe (5), zur Anlage kommt.

10. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Deckplatten (17,18) mit einem den Bereich der Ausnehmungen (10, 14) überdeckenden Dichtungselement (30) drehfest verbunden ist, das in Umfangsrichtung zur Über­ tragung eines Drehmomentes von der Deckplatte (18) zum Turbinenrad (3) formstabil, in Auslenkrichtung des Kol­ bens (6) aber elastisch ist.

11. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (30) mit seinem radial inneren Ende am Turbinenrad (3) in dessen Nabenbereich befestigt ist.