DE4424986C2 - Torsionsschwingungsdämpfer für die Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Torsionsschwingungsdämpfer für die Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der US-PS 4 138 003 ist ein derartiger Torsionsschwingungsdämpfer bekannt, der im radial äußeren Bereich eines über einen Reibbelag mit dem Wandlergehäuse verbindbaren, in Achsrichtung auslenkbaren Kolbens vorgesehen ist. Der Kolben weist im Umfangsbereich in Achsrichtung zum Turbinenrad des Drehmomentwandlers gerichtete gabelförmige Vorsprünge auf, mit denen er einerends an Federelementen einer Torsionsfederung angreift, die anderenends von Deckplatten beaufschlagt wird, welche an einander gegenüberliegenden Seiten der gabelförmigen Vorsprünge des Kolbens, nämlich radial außer- sowie radial innerhalb dieser Vorsprünge angeordnet und jeweils am Turbinenrad befestigt sind. Die Deckplatten weisen jeweils eine Ausnehmung zur Aufnahme der Torsionsfederung auf.

Aufgrund des Torsionsschwingungsdämpfers sind Drehmomentstöße, die vom Wandlergehäuse über den Reibbelag auf den Kolben übertragen werden, vor einer Weitergabe an das Turbinenrad abdämpfbar. Hierzu ist allerdings eine technisch relativ aufwendige Ausführung des Kolbens, beispielsweise mit den gabelförmigen Vorsprüngen im Umfangsbereich für die Federelemente notwendig.

In der US-PS 4 143 561 ist ein weiterer Drehmomentwandler beschrieben, dessen Kolben der Überbrückungskupplung mit einem Torsionsschwingungsdämpfer versehen ist. Der Kolben ist im radial mittleren Bereich mit sich in Umfangsrichtung erstreckenden Ausnehmungen für Federelemente einer Torsionsfederung versehen, die außerdem in entsprechende Ausnehmungen zweier weiterer Platten, die in Achsrichtung des Drehmomentwandlers gesehen, zum Turbinenrad hin vorgesehen sind, wobei die dem Turbinenrad nähere Platte ebenso wie der Kolben jeweils als Deckplatten des Torsionsschwingungsdämpfers und die dazwischen liegende Platte als Nabenscheibe wirksam sind. Diese Nabenscheibe greift im radial inneren Bereich drehschlüssig an der Turbinennabe an, so daß eine über den Kolben eingeleitete Bewegung sowohl über diesen als auch über die mit demselben verbundenen Deckplatte an die Torsionsfederung abgegeben wird, die ihrerseits diese Bewegung über die Nabenscheibe auf die Turbinennabe weiterleitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Torsionsschwingungsdämpfer einer Überbrückungskupplung bei einem hydrodynamischen Drehmomentwandler so weiterzubilden, daß dieser bei sehr einfacher konstruktiver Ausbildung eine wirkungsvolle Dämpfung eingeleiteter Drehmomentstöße leisten kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Durch Ausbildung des Kolbens mit in Umfangsrichtung verlaufenden Ausnehmungen wird auf einfache Weise die Möglichkeit geschaffen, die Federelemente der Torsionsfederung sowohl mit dem Kolben als auch mit den Deckplatten zu verbinden. Derartige Ausnehmungen sind, im Gegensatz zu Anformungen am Kolben, auf einfache Weise, beispielsweise durch Ausstanzen, herstellbar. Derart vorbereitet, sind die beiden Deckplatten, in Achsrichtung des Drehmomentwandlers gesehen, beiderseits des Kolbens anordenbar, so daß der letztgenannte die Funktion einer bei einem konventionell ausgebildeten Torsionsschwingungsdämpfer vorhandenen Nabenscheibe übernehmen und folglich 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 Überbrückungskupplung sehr einfach gehalten werden. Die weiteren anspruchsgemäßen Ausnehmungen sind notwendig, um den die beiden Deckplatten miteinander verbindenden Befestigungsmitteln einen Durchgriff durch den 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 Torsionsfederung bewirken, durch eine Dämpfungseinrichtung abgedämpft werden. In Anspruch 2 ist die erfindungsgemäße Ausbildung der Dämpfungseinrichtung mit Reibringen angeben, wobei denselben wiederum wie bereits beim Kolben, eine Zusatzfunktion auferlegt 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 Kolbens 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 eine Verzahnung zwischen der Deckplatte und dem Turbinenrad wird eine drehfeste Verbindung dieser beiden Elemente hergestellt. Die Verzahnung kann gemäß Anspruch 4 im Umfangsbereich der Deckplatte ausgebildet sein, sie kann aber ebenso an einem Dichtformteil vorgesehen sein, das über eine zweite Funktion gemäß Anspruch 6 einen Zutritt von Öl aus dem Wandlerkreis zu den Ausnehmungen für die Federelemente 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 7 radial außerhalb der Reibringe an einer Dichtung des Turbinenrades zur Anlage kommt. Ein Druckaufbau radial innerhalb dieser Dichtung wird dadurch verhindert.

Das Dichtungselement nach Anspruch a dient einerseits zu einer Abdichtung der Ausnehmungen im Kolben und andererseits zu einer Übertragung eines an den Deckplatten anliegenden Drehmomentes auf das Turbinenrad. Zur Erfüllung der vorgenannten Funktion ist das Dichtungselement in Umfangsrichtung formstabil, während in Achsrichtung des Kolbens aufgrund der elastischen Ausbildung eine Nachführung gegenüber Auslenkbewegungen des Kolbens ermöglicht wird. Anspruch 9 zeigt einen bevorzugten Anbringungsort des Dichtungselementes am Turbinenrad.

Die Erfindung wird anschließend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt in einzelnen:

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

Fig. 2 wie Fig. 1, aber mit einer durch ein axial elastisches Dichtungselement gebildeten drehfesten Verbindung zwischen Deckblech und Tur­ binenrad;

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

Fig. 4 wie Fig. 1, aber mit einer zusätzlichen Dichtfunktion 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 Brennkraftmaschine befestigt ist. Im Wandlergehäuse 2 und im axialen 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 aufgesetzt, der gegenüber der Turbinennabe 5 abgedichtet und relativ verdrehbar ist. Der Kolben weist einen radial außen liegenden 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 (9)

1. Torsionsschwingungsdämpfer für die Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers, wobei die Überbrückungskupplung einen über wenigstens einen Reibbelag mit dem Wandlergehäuse verbindbaren, in Achsrichtung auslenkbaren Kolben umfaßt, der an einander gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Deckplatte trägt, von denen zumindest eine mit dem Turbinenrad des Drehmomentwandlers drehfest verbunden ist und in Umfangsrichtung verlaufende Ausnehmungen zur Aufnahme von Federelementen einer Torsionsfederung aufweist, an welcher sich die Deckplatte über die Ausnehmungen einerends, der Kolben dagegen anderenends abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (6) in Umfangsrichtung verlaufende Ausnehmungen (10) für die Federelemente (11) der Torsionsfederung (12) aufweist, die mit den Ausnehmungen (20) in der zumindest einen Deckplatte (17, 18) fluchten, und in radialem Abstand zu den Federelementen (11) mit sich in vorbestimmbarem Winkel in Umfangsrichtung erstreckenden weiteren Ausnehmungen (14) für Befestigungsmittel (1 5) versehen ist, welche die beiden Deckplatten (17, 18), die in Achsrichtung des Drehmomentwandlers beiderseits des Kolbens (6) angeordnet sind, miteinander verbinden.

2. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, 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.

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

4. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, 2, oder 3, bei dem der dem Turbinenrad zugewandten Deckplatte eine Verzahnung zugeordnet ist, mit der sie in eine ebensolche Verzahnung eines am Turbinenrad drehfesten Ansatzes ohne Spiel in Umfangsrichtung eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (25, 37, 39) im Umfangsbereich der Deckplatte (17, 18) ausgebildet ist.

5. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (25, 37, 39) an einem mit den Deckplatten (17, 18) drehfesten, radial außerhalb der Torsionsfederung (12) eine Trennung derselben vom Druckraum des Turbinenrades (3) bewirkenden Dichtformteil (32) ausgebildet ist.

6. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch 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.

7. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte (18) radial außerhalb der Reibringe (23) an einer Dichtung (40) des Turbinenrades (3), vorzugsweise im Bereich der Turbinennabe (5), zur Anlage kommt.

8. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, 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 Übertragung eines Drehmomentes von der Deckplatte (18) zum Turbinenrad (3) formstabil, in Auslenkrichtung des Kolbens (6) aber elastisch ist.

9. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (30) mit seinem radial inneren Ende am Turbinenrad (3) in dessen Nabenbereich befestigt ist.