DE60128280T2 - Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit Freilaufkupplung und Stator - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Bauteil-Untergruppe eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers, welche eine Freilaufkupplung aufweist, einen Stator und Drucklager entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welcher aus der US-A-5 094 076 stammt.
• Es sind viele Vorrichtungen bekannt, in welchen ein hydrodynamischer Wandler mit zumindest einer Freilaufkupplung beschrieben ist. Die Freilaufkupplung ist dem Stator des Wandlers zugeordnet. Es kann weiterhin beispielhaft Bezug genommen werden auf die DE 36 04 393 C2 .
• In der Automobilindustrie besteht ein ständiger Bedarf für Gewichtsreduzierung von Bauteilen, genauso wie von einer Reduzierung der Abmaße von Komponenten. Gleichzeitig besteht die Tendenz zur Verminderung der Kosten, genauso wie zur Vereinfachung und zur Vergleichmäßigung der Betriebsabläufe, insbesondere beim Einbau und beim Ausbau solcher Bestandteile.
• In Fabriken sind allgemein Statoren aus spritzgegossenem Aluminium von hydrodynamischen Drehmomentwandlern bekannt, welche, bezogen auf den Aufbau, eine Kombination mit der Freilaufkupplung darstellen. In diesem Fall wird der Freilaufkupplungsaußenring strukturell mit dem Stator ineinander greifend ausgebildet. Der Freilaufkupplungsaußenring muss gehärtet sein und seine Oberfläche muss mit hochgenauen Toleranzen bearbeitet sein.
• Diese allgemeine Form des Aufbaus hat jedoch viele Nachteile. Die Bearbeitung des Freilaufkupplungsaußenringes, welcher in dem Stator integriert ist, ist zeitaufwändig und teuer. Das Gewicht der Anordnung ist nicht gerade optimal, obwohl Aluminium als Legierung eingesetzt wird. Es bleiben nicht wünschenswerte Nachteile erhalten.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrund, eine Anordnung des o. g. Typs zu beschreiben derart, dass die Herstellungskosten reduziert werden, die Anzahl der Bestandteile minimiert wird und dass die Zusammenstellung leichter zu betreiben ist.
• Dieser Aufgabe sind Merkmale entsprechend Anspruch 1 zugeordnet. Entsprechend haben die Erfinder Material für den Stator eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers ausgesucht, welches die notwendige Beständigkeit, Widerstandsfähigkeit und Hitzestandfestigkeit aufweist: Dies ist Glasfaser verstärkter Kunststoff. Aus diesem Grund wurde bevorzugt ein halbkristallines Polyamid ausgewählt mit einer Temperaturfestigkeit von 170°C oder mehr und einer Spitzentemperaturfestigkeit von 200°C oder mehr.
• Der gesamte hergestellte Freilaufkupplungsaußenring wird in dem Stator integriert, indem er durch Injektion des erwähnten Materials um den Freilaufkupplungsaußenring ausgeformt wird. Ein Nachbearbeitung des Freilaufkupplungsaußenringes ist nicht notwendig, falls die oben erwähnten Materialien eingesetzt werden, da die Injektionstemperaturen nicht derart hoch sein müssen, dass die Wirkung der Aushärtung des Außenringes verloren geht. Im Gegensatz dazu ist in jedem Fall, wenn der Stator aus Aluminium dargestellt ist, eine Nachbearbeitung notwendig, da die Injektionstemperaturen wesentlich höher liegen.
• Das oben erwähnte Material widersteht darüber hinaus den mechanischen Anforderungen. Es stellte sich als wesentlich geeigneter zur Übertragung von beträchtlichen Drehmomenten dar.
• Der Stator ist radial an dem Freilaufkupplungsaußenring in Richtung auf den Freilaufkupplungsinnenring angebracht, unter Verwendung von zwei U-förmigen Lamellen aus Bronze, beschichtet mit Stahlblech. Die Anordnung weist zusätzlich zwei Drucklager auf. Das eine Lager nimmt eine relativ hohe axiale Last in dem Drehmomentwandlerprozess auf. Aus diesem Grund ist aus funktionalen Gründen dieses Lager ein Nadellager. Das Nadellager kann mit den Stator in formschlüssigem oder kraftschlüssigem Eingriff stehen. Gleichzeitig wird die Freilaufkupplung axial durch das Gleitlager des Nadellagers aufgenommen. Das andere Lager, welches auf der gegenüberliegenden Seite der Anordnung befindlich ist, wird weniger belastet. Es kann als ein Gleitlager ausgeführt sein und ist deshalb ein Bestandteil des Spritzgussteiles und zählt damit zum Stator. Durch gestalterische Zusammenstellung kann die Statoranordnung in sich geschlossen ausgeführt werden, wobei sie eine vormontierte Einheit ohne separate einzelne Teile darstellt.
• Die wesentlichen Vorteile sind im Folgenden aufgeführt:
  Der Aufbau kann kostengünstiger hergestellt werden, da die Darstellung des Freilaufaußenringes nach der Integration in den Stator nicht länger notwendig ist. Die Kosten für den Stator werden reduziert durch die Auswahl von Kunststoffmaterial, im Vergleich zu solchen, die entsprechend einer konventionellen Technologie notwendig sind. Im Vergleich zu normalen Ausführungen wird das Gewicht durch den Einsatz von Aluminium wesentlich vermindert. Die Komplexität der Statoreinheit wird im Vergleich zu konventioneller Technik vermindert. Die Einheit kann ausgeliefert und zusammengebaut werden als in sich geschlossene Einheit ohne einzelne Teile.
• Die Erfindung wird weiterhin anhand der Figuren beschrieben, wobei folgendes in Einzelheiten dargestellt wird:
• 1 zeigt eine Einheit in axialem Schnitt, entsprechend der Erfindung,
• 2 zeigt die Einheit nach 1 in Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie II-I,
• 3 zeigt den Gegenstand entsprechend 1 von oben und in Richtung des Pfeils A betrachtet,
• 4 zeigt den Gegenstand entsprechend 1 von oben betrachtet und in Richtung des Pfeils B,
• 5 zeigt den Gegenstand entsprechend 1 ohne Innenring 1.3, ohne Nadellager 4.2.
• Die Anordnung beinhaltet eine Freilaufkupplung 1. Diese umfasst einen Innenkäfig 1.1, einen Außenkäfig 1.5, zahlreiche Freiläufe 1.2, zwei Lagerringe 1.6, einen Freilaufkupplungsinnenring 1.3 und einen Freilaufkupplungsaußenring 1.4. Der Freilaufkupplungsaußenring weist eine äußere Kontur auf, welche von der zylindrischen Form abweicht. Der Freilaufkupplungsinnenring ist Teil einer Welle, wie bereits erwähnt wurde. Diese Ausführung kann jedoch auch in Form eines getrennten Teiles vorliegen, welches drehfest mit einer Welle verbunden ist.
• Stator 2 des Drehmomentwandlers, welcher vollständig aus Kunststoffmaterial hergestellt ist, umfasst einen Ring 2.1 mit einem Kragen von Lamellen 2.2. Dieser Ring 2.1 ist verzahnt mit der nicht zylindrischen Kontur des Freilaufkupplungsaußenringes 1.4 durch Spritzgießen um den Freilaufkupplungsaußenring. Durch diese Verzahnung wird eine drehfeste Verbindung gesichert. Gleichzeitig wird verhindert, dass der Freilaufkupplungsaußenring relativ zum Stator axial driftet.
• Die verzahnte Verbindung des Axialnadellagers 4.2 mit dem Stator 2 wird durch entsprechende Gestaltung des Ringes 2.1 realisiert. Die hier beschriebene Gestaltung erzielt somit eine äußerst genaue Zentrierung aller notwendigen Bauteile.
• Wie in den 1 und 4 dargestellt, ist ein Gleitlager 4.1 an der Seite der Anordnung lokalisiert, welche einen Hydraulikfluss aufnimmt. Dies ist als einstückiges Teil mit dem Stator ausgebildet. Deshalb wird es mit dem Rest des Stators 2 während des Spritzgießverfahrens hergestellt. Hierzu ist das Segment 4.1.1 zu betrachten mit der zwischengelagerten Nut, in welcher im Betrieb zu Kühlzwecken Öl fließt.
• Lagerringe 1.6 weisen Bohrungen 5.1 auf, über welche Ölsströme zur Schmierung der Freilaufkupplung 1 fließen.
• Anstelle der oben beschriebenen Ausgestaltung ist es ebenso möglich, den Ring 2.1 um das Nadellager 4.1 während des Spritzprozesses zu injizieren, sodass er auf diese Weise ein befestigter Bestandteil der Anordnung wird.
• Die Figuren beziehen sich auf eine Freilaufkupplung. Die Erfindung ist jedoch ebenso anwendbar auf weitere Freilaufkupplungstypen, beispielsweise Einwegrollenkupplungen oder Ratschenkupplungen.

Claims (11)

1. Bauteil-Untergruppe eines hydraulischen Drehmomentwandlers, die Folgendes umfasst: eine Freilaufkupplung (1), beinhaltend einen Freilaufkupplungs-Innenring (1.3), einen Freilaufkupplungs-Aussenring (1.4) mit erster und zweiter axialer Oberfläche, und eine Lagereinheit, welche zwischen dem Innen- und dem Aussenring vorhanden ist und Lager oder Freiläufe aufweist, sowie einen Stator (82), und zwei Drucklager (4.1,4.2), die den Freilaufkupplungs-Aussenring (1.4) axial umklammern, worin der Stator (2) aus einem Glasfaser verstärkten Kunststoff besteht und in einem Spritzverfahren hergestellt ist, während dessen der Stator (2) direkt auf den Freilaufkupplungs-Aussenring (1.4) injiziert wird, unter Ausbildung einer ineinandergreifenden U-Form, betrachtet in axialem Bereich, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (2) radial auf dem Freilaufkupplungs-Aussenring (1.4) in Richtung auf den Freilaufkupplungs-Innenring (1.3) über zwei Lagerringe (1.6) mit der Form von U-förmigen Lamellen montiert ist, die Lager oder Freiläufe relativ zueinander durch einen inneren Käfig (1.1) und einen äußeren Käfig (1.5) positioniert sind und derart axial zwischen den zwei Lagerringen (1.6) positioniert und gehalten sind, worin das Material (2.4) welches den Freilaufkupplungs-Aussenring (1.4) an der einen axialen Seite umfasst, sich radial nach innen zu dem Bereich eines Freilaufkupplungs-Stützringes (1.6) erstreckt; und worin das Material (2.3) den Freilaufkupplungs-Aussenring (1.4) an der anderen axialen Seite umfasst, welche sich radial nach innen zu dem Bereich des Freilaufkupplungs-Aussenrings (1.4) erstreckt.
2. Bauteil-Untergruppe nach Anspruch 1, worin das Drucklager (4.1), welches sich auf der Seite des Stators (2) befindet und welches hydraulisch darauf einwirkt, ein Gleitlager ist, das einheitlich mit dem Stator (2) ausgebildet ist.
3. Bauteil-Untergruppe nach Anspruch 1, worin das Lager (4.1), welches sich auf der Seite des Stators (2) befindet und welches hydraulisch darauf einwirkt, ein Gleitlager ist, welches drehfest mit dem Stator (2) verbunden ist.
4. Bauteil-Untergruppe nach Anspruch 1, worin das Lager (4.2), gegenüberliegend zur Seite des Stators (2), welches hydraulisch betätigt wird, ein Nadellager ist.
5. Bauteil-Untergruppe nach Anspruch 1, worin das Material (2.3), welches den Freilaufkupplungs-Aussenring (1.4) auf der einen Seite abdeckt, welches sich radial nach innen bis zu dem Bereich des Freilaufkupplungs-Aussenrings (1.4) erstreckt, auf der Seite des Stators (2) liegt, welche unter Hydraulikeinwirkung betätigt wird, worin das Material (2.3), welches den Freilaufkupplungs-Aussenring (1.4) auf der einen axialen Seite enthält, betrachtet von oben, eine Anzahl von Fortsätzen (2.3.1) aufweist, zwischen welchen Nuten ausgebildet sind, und worin die Fortsätze (2.3.1) sich radial nach innen so weit wie der Aussenring (1.4) der Feilaufkupplung (1.1) erstrecken und lediglich teilweise dessen axiale Oberfläche abdecken.
6. Bauteil-Untergruppe nach Anspruch 1, worin zwei zusätzliche Stahllamellen (5) zur Einhäusung des Nadellagers (4.2) angeordnet sind.
7. Bauteil-Untergruppe nach Anspruch 4, worin das Nadellage (4.2) sich während des Injektionsverfahrens in Position befindet und deshalb von dem Material (2.3) umschlossen ist, welches den Freilaufkupplungs-Aussenring (1.4) an der einen Vorderseite umfasst.
8. Bauteil-Untergruppe nach Anspruch 1, worin der Aussenring (1.4) der Freilaufkupplung (1) strukturell derart hergestellt, dass er mit dem Stator (2) ineinandergreift.
9. Bauteil-Untergruppe nach Anspruch 1, worin der äußere Umfang des Aussenrings (1.4) der Freilaufkupplung (1) nicht zylindrisch ausgebildet ist.
10. Bauteil-Untergruppe nach Anspruch 1, worin der Kunststoff ein halbkristallines Polyamid ist.
11. Bauteil-Untergruppe nach Anspruch 1. worin der Freilaufkupplungs-Aussenring aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.