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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehmomentwandler
mit einem Überbrückungsmechanismus für automatische
Getriebe, der zwei Torsionsdämpfer einschließt, die wirksam
Torsionsschwingungen aufgrund von Schwankungen bei dem von der
Kurbelwelle auf den Drehmomentwandler übertragenen
Drehmoment dämpfen oder absorbieren können, die von einer
Motorkurbelwelle durch eine Wandlerabdeckung auf eine
Getriebeantriebswelle übertragen werden.
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Es ist allgemein bekannt, daß der herkömmliche
Drehmomentwandler für ein automatische Kraftfahrzeuggetriebe umfaßt
eine Wandlerabdeckung, ein Pumpenflügelrad, das integral mit
der Wandlerabdeckung verbunden ist, ein Leitrad, einen
Turbinenläufer, der fest durch eine Turbinennabe mit einer
Getriebeantriebswelle verbunden ist, und eine im
wesentlichen scheibenförmige Antriebsplatte, die die Kurbelwelle und
die Wandlerabdeckung mittels einer Vielzahl von
Befestigungseinrichtungen, wie Bolzen verbindet, so daß das von
einer Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment unmittelbar von
der Kurbelwelle, die als eine Abtriebswelle wirkt, durch die
Wandlerabdeckung auf das Pumpenflügelrad übertragen wird.
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In jüngster Zeit sind verschiedene Drehmomentwandler
vorgeschlagen und entwickelt worden, die einen
Überbrückungsmechanismus haben, der zum direkten und mechanischen
Verbinden des Turbinenläufers und der Wandlerabdeckung
betreibbar ist, um ein Drehmoment von der Kurbelwelle
unmittelbar auf den Turbinenläufer bei einem Fahrzeugbetrieb bei
größeren Geschwindigkeiten als eine vorbestimmte
Fahrzeuggeschwindigkeit zu übertragen.
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Beispielsweise ist ein Drehmomentwandler mit einem
Überbrückungsmechanismus, der nur einen Torsionsdämpfer hat, der
zwischen der Antriebsplatte und der Wandlerabdeckung
angeordnet ist, in dem japanischen Gebrauchsmuster (Jikkai)
Showa JP-U-58-79156 geoffenbart worden.
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Ferner ist ein anderer Drehmomentwandler mit einem
Überbrückungsmechanismus, der einen Überbrückungstorsionsdämpfer
aufweist, der in der Wandlerabdeckung angeordnet ist, in US-
A-4,305,487 unter dem Titel "LOCK UP TORQUE CONVERTER WITH
DAMPER" geoffenbart, das am 15. Dezember 1981 erteilt und an
"NISSAN MOTOR COMPANY, LIMITED" übertragen worden ist, und
das dem Oberbegriff des Anspruches 1 zugrundeliegt. Diese
Offenbarung entspricht der japanischen Erstveröffentlichung
(Tokkai) Showa 54-132060. Im allgemeinen enthält der
Überbrückungsmechanismus für einen Drehmomentwandler dieser Art
einen Überbrückungskupplungskolben, der an dem äußeren
Umfang der Turbinennabe verschiebbar angebracht ist, einen
ringförmigen Kupplungsbelag, der an der Umfangslänge des
Kupplungskolbens angebracht ist, um den Eingriff zwischen
der inneren Umfangswand der Wandlerabdeckung und der
angepaßten Oberfläche des Rupplungsbelages herzustellen oder zu
beenden, einen Torsionsdämpfer, der eine Vielzahl von
Torsionsfedern umfaßt und betriebsmäßig zwischen dem
Kupplungskolben und der Turbinennabe verbunden ist, um eine
Antriebsverbindung zu schaffen, und ein Überbrückungssteuerventil,
das zum Steuern der Arbeitsweise des Kupplungskolbens
vorgesehen ist. Wenn das Fahrzeug bei größeren
Geschwindigkeiten als eine vorbestimmte
Fahrzeuggeschwindigkeit fährt, arbeitet der Überbrückungsmechanismus derart,
daß der Kupplungsbelag an dem Kupplungskolben an der inneren
Umfangswand der Wandlerabdeckung angreift. Als ein Ergebnis
wird das von der Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment von
der Kurbelwelle durch die Wandlerabdeckung auf den
Kupplungskolben übertragen, und dann von dem Kupplungskolben
durch den Torsionsdämpfer über die Turbinennabe auf die
Antriebswelle. Auf diese Weise ist während der Betätigung
des Überbrückungsmechanismus die Abtriebswelle des
Drehmomentwandlers unmittelbar und mechanisch mit der
Getriebeantriebswelle davon verbunden, wodurch ermöglicht wird, daß
das Fahrzeug den Treibstoffverbrauch verringert. Jedoch
werden bei den oben genannten Drehmomentwandlern mit
Überbrückungsmechanisrnus Torsionsschwingungen aufgrund von
Schwankungen bei dem von der Kurbelwelle auf die
Antriebsplatte übertragenen Drehmoment nicht ausreichend absorbiert,
insbesondere bei niederen Fahrzeuggeschwindigkeiten.
Beispielsweise bewirkt die Brennkraftmaschine bei niederen
Umdrehungen Drehmomentschwankungen, die einen relativ hohen
Wert an Torsionsschwingungsintensität in einem
Antriebssystem ergeben, wobei das Antriebssystern aus der Kurbelwelle,
dem Drehmomentwandler und der Antriebswelle besteht. Bei
diesen Bedingungen wird die Torsionsschwingung teilweise von
den Torsionsfedern absorbiert, die zwischen dem
Kupplungskolben und der Turbinennabe wirken, aber dies ist
unzureichend. Deshalb wird die Federkonstante der Torsionsfedern
oder die Torsionssteifigkeit des Torsionsdämpfer
üblicherweise verändert, um die Resonanzfrequenz des oben genannten
Antriebssystems zu steuern.
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Fig. 5 ist eine graphische Darstellung die die Beziehung
zwischen der Torsionsschwingungsintensität und der Frequenz
einer Torsionsschwingung bei zwei unterschiedlichen
Torsionssteifigkeiten in bezug auf einen herkömmlichen
Drehmomentwandler zeigt, der einen Überbrückungsmechanismus
aufweist. In Fig. 5 bedeutet die Kurve A die
Torsionsschwingungskennlinie des Antriebssystems bei einer
Torsionssteifigkeit von K1 = 6 kgfm/deg, worin K&sub1; die Torsionssteifigkeit
des Torsionsdämpfers darstellt, der in dem
Überbrückungsmechanismus verwendet wird. Die Kurve B bezeichnet eine
andere Torsionsschwingungskennlinie des Antriebssystems bei
einer Torsionssteifigkeit von K&sub1; = 1 kgfm/deg. Wie man ohne
weiteres in Fig. 5 sehen kann, wird die Resonanzfreguenz des
Antriebssystems etwas von 58 Hz auf 41 Hz gemäß der Änderung
der Torsionssteifigkeit von 6 kgfm/deg auf &sub1; kgfm/deg
verringert. Jedoch kann eine ausreichende Verringerung der
Torsionsschwingungsintensität nicht allein durch Verringern
der Torsionssteifigkeit des Torsionsdämpfers erhalten
werden, der bei dem Überbrückungsmechanismus angewendet wird.
Wie man aus Fig. 5 erkennen kann, ist die
Torsionsschwingungsintensität bei niederen Umdrehungszahlen der
Brennkraftmaschine hoch, weil die von der Brennkraftmaschine
erzeugten Schwankungen beim Drehmoment bei niederen
Umdrehungszahlen der Brennkraftmaschine größer sind. Wenn der
Überbrückungsmechanismus bei niederen Drehzahlen betrieben
wird, wird als Ergebnis eine hohe
Torsionsschwingungsintensität von der Kurbelwelle auf die Antriebswelle zusätzlich
zu dem Drehmoment von der Brennkraftmaschine übertragen,
wodurch eine Getriebeschwebung oder Betriebsgeräusch mit
einem hohen Wert hervorgerufen wird, das zu einer
Unannehmlichkeit für die Fahrzeuginsassen führt. Aus diesem Grund
wird, wie es allgemein bekannt ist, der
Überbrückungsmechanismus so ausgelegt, daß er nur bei relativ hohen
Brennkraftmaschinenumläufen betrieben wird, wo
Drehmomentschwankungen minimal sind, das heißt die Drehzahl der
Brennkraftmaschine ist ziemlich stetig.
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Auf diese Weise kann, da das Überbrückungssteuerventil den
Kupplungskolben mit der Wandlerabdeckung innerhalb des oben
beschriebenen hohen Drehzahlbereiches in Eingriff bringt,
der Überbrückungsmechanismus einen Drehmomentverlust, der
zwischen dem Pumpenflügelrad und dem Turbinenläufer
auftritt, nur innerhalb dieses hohen Drehzahlbereiches
verhindern. Mit anderen Worten kann der Überbrückungsmechanismus
eines herkömmlichen Drehmomentwandlers nur innerhalb eines
relativ schmalen Drehzahlbereiches arbeiten. Um einen
niedereren Kraftstoffverbrauch als mit herkömmlichen
Drehmomentwandlern mit einem Überbrückungsmechanismus zu erreichen,
ist es wünschenswert, daß ein Überbrückungsmechanismus
innerhalb eines weiteren Drehzahlbereiches arbeitet, ohne eine
Unannehmlichkeit für die Fahrzeuginsassen aufgrund eines
erhöhten Betriebsgeräusches zu bewirken, das durch hohe
Werte von Torsionsschwingungen hervorgerufen wird.
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FR-A 2 595 075 offenbart einen Drehmomentwandler mit einem
Überbrückungsmechanismus, in dem zwischen der
Motorabtriebswelle und der Abdeckung des Drehmomentwandlers ein
Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen ist, wobei aber dort
jener besonders hervorgehoben wird, daß der bisher bekannte
Dämpfer in dem Überbrückungsmechanismus nicht vorhanden sein
muß.
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Es ist eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, einen
Drehmomentwandler mit einem Überbrückungsmechanismus für
automatische Getriebe zu schaffen, bei dem der
Überbrückungsmechanismus über einen relativ weiten Bereich ohne
Unannehmlichkeit für Fahrzeuginsassen betrieben werden kann.
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Es ist eine andere Zielsetzung der Erfindung, einen
Drehmomentwandler vom Typ mit geringem Kraftstoffverbrauch zu
schaffen.
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Die Erfindung schafft einen Überbrückungs-Drehmomentwandler
für ein automatische Getriebe, der ein Drehmoment, das von
einer Brennkraftmaschine erzeugt wird, von der Abtriebswelle
der Brennkraftmaschine auf die Getriebeeingangswelle
überträgt, und der einschließt eine Wandlerabdeckung, eine
Turbinennabe, die die genannte Eingangswelle aufnimmt, um eine
Antriebsverbindung zu schaffen, ein Kupplungskolben, der
text fehlt
genannten Eingangswelle angeordnet sind, wobei die
Torsionsfedern jeweils in jeder der Öffnungen vorgesehen sind; und
wobei die genannte zweite Dämpfungseinrichtung eine Nabe
einschließt, die koaxial an dem Ende der genannten
Abtriebswelle befestigt ist und einen Nabenflansch aufweist, und
eine ringförmige Antriebsplatte an dem äußeren Umfang der
genannten Wandlerabdeckung befestigt und von ihr beabstandet
ist, wobei die genannte Antriebsplatte und die genannte
Wandlerabdeckung konzentrisch zu der genannten Eingangswelle
angeordnet sind und die Federn der genannten zweiten
Dämpfungseinrichtung Torsionsfedern sind, die jeweils in jeder
der genannten Öffnungen vorgesehen sind.
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Vorzugsweise wird die Antriebsplatte von einem Paar von
Platten gebildet ist und die Dämpfungseinrichtung enthält
auch ein Paar Reibungsplatten, die an gegenüberliegenden
Seiten des Nabenflansches der Nabe befestigt sind und zu den
Innenwänden des Paares von Platten passen, die die genannte
Antriebsplatte bilden.
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Die Reibungsplatten umfassen vorzugsweise ein Paar von
Reibungsscheiben, die als Drehmomentbegrenzer wirken, wobei
sich die genannte Nabe und die Antriebsplatte zusammen ohne
Schlupf dazwischen drehen, wenn das Drehmoment von der
genannten Abtriebswelle kleiner als ein vorbestimmter Wert
ist, der von dem Reibungswiderstand abhängt, der von den
genannten Reibungsscheiben erzeugt wird, während die genannte
Nabe etwas in Beziehung zu der genannten Antriebsplatte
rutscht, wenn das Drehmoment größer als ein genannte
vorbestimmte Wert ist. Eine der zwei Platten, die die genannte
Antriebsplatte bilden, kann einen sich axial erstreckenden,
äußeren Umfang einschließen, auf dem ein Ringzahnrad des
genannten Getriebes befestigt ist, und einen sich axial
erstreckenden, inneren Umfang, der von einem radialen Lager
drehbar gehalten wird, um ihre Rotationsrichtung um die
Achse der genannten Abtriebswelle zu führen.
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Jede der Öffnungen des Flansches der Turbinennabe weist
vorteilhafterweise eine etwas größere Weite als der
Außendurchmesser jeder Feder der ersten Dämpfungseinrichtung auf,
und jede der Öffnungen in dem Plattenpaar der ersten
Dämpfungseinrichtung hat vorteilhafterweise eine etwas kleinere
Weite als der Außendurchmesser jeder Feder derart, daß jede
Feder des Dämpfers betriebsmäßig gehalten wird.
Vorteilhafterweise weist jede der Öffnungen des Nabenflansches für die
zweite Dämpfungseinrichtung eine etwas größere Weite als der
Außendurchmesser jeder Feder der zweiten
Dämpfungseinrichtung auf, und jede der Öffnungen des Plattenpaares der
zweiten Dämpfungseinrichtung weist einen etwas kleineren als den
Außendurchmesser von jeder Feder derart auf, daß jede Feder
der Dämpfungseinrichtung betriebsmäßig gehalten wird.
Vorteilhafterweise kann die Wandlerabdeckung eine umfangsmäßig
beabstandete Vielzahl von Schweißmuttern, die auf seiner
äußeren Umfangswand befestigt sind, einschließen, um einen
vorbestimmten Raum zwischen der Wandlerabdeckung und der
Antriebsplatte festzulegen, wobei die Wandlerabdeckung mit der
Antriebsplatte durch die Schweißmuttern der Antriebsplatte
mittels Bolzen verbunden ist.
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In den Zeichnungen:
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Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht, die eine bevorzugte
Ausführungsform eines
Überbrückungs-Drehmomentwandlers gemäß der Erfindung darstellt.
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Fig. 2 ist ein Modell, das eine Anordnung des
Schwingungssystems der Ausführungsform gemäß der
Erfindung darstellt.
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Fig. 3 und 4
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sind Kurvendarstellungen, die die Beziehung
zwischen der Torsionsschwingungsintensität und der
Frequenz der Torsionsschwingung bei
unterschiedlichen
Torsionssteifigkeiten in bezug auf
Drehmomentwandler nach dem Stand der Technik und der
vorliegenden Erfindung wiedergeben.
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Fig. 5 sind Kurvendarstellungen, die die Beziehung
zwischen der Torsionsschwingungsintensität und der
Frequenz der Torsionsschwingung bei zwei
unterschiedlichen Torsionssteifigkeiten in bezug auf
einen Drehmomentwandler nach dem Stand der Technik
wiedergeben, der einen Überbrückungsmechanismus
aufweist.
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Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, insbesondere
auf Fig. 1, in der ein verbesserter
Überbrückungs-Drehmomentwandler 1 für ein automatisches Getriebe gezeigt ist, der
gemäß der Erfindung zwei Torsionsdämpfe aufweist. Der
Drehmomentwandler 1 ist einem Wandlergehäuse 2 angeordnet. Das
Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Kurbelwelle einer
Brennkraftmaschine, die als Abtriebswelle von einer
Brennkraftmaschine zu dem Drehmomentwandler wirkt. Wie man ohne
weiteres in Fig. 1 sehen kann, ist eine Vielzahl von
Bauteilen des Drehmomentwandlers 1 in einer koaxialen Art in
bezug auf die Kurbelwelle 10 angeordnet. Der
Drehmomentwandler 1 enthält eine Wandlerabdeckung 3, ein
Pumpenflügelrad 4, einen Turbinenläufer 5 und ein Leitrad 6. Die
Wandlerabdeckung 3 weist eine zylindrische Form mit einem
geschlossenen Ende und einem offenen Ende auf. Das
Pumpenflügelrad 4 ist durch Schweißen an dem äußeren Umfang der
Wandlerabdeckung 3 dem axialen Ende benachbart befestigt
wodurch dessen offenes Ende festgelegt wird, um mit der
Wandlerabdeckung 3 gekoppelt zu werden. Der Turbinenläufer 5
ist an einer Turbinennabe 7 an einem Flanschabschnitt davon
durch Nieten befestigt. Die Turbinennabe ist zu dem Ende der
Getriebeantriebswelle 20 hin mit einem Keil versehen. Das
Leitrad 6 ist zwischen dem Pumpenflügelrad 4 und dem
Turbinenläufer 5 vorgesehen, um einen Drehmomentwandler zu
bilden.
Das Leitrad 6 ist an einer hohlen, ortsfesten Buchse 9
über eine Leerlaufkupplung 8 befestigt. Die ortsfeste Buchse
9 erlaubt, daß sich die Getriebeantriebswelle 20 hindurch
erstrecken kann, wobei ein Ringraum um sie herum
aufrechterhalten wird.
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Der Überbrückungsmechanismus enthält einen
Überbrückungskupplungskolben 30, einen im wesentlichen ringförmigen
Kupplungsbelag 31, eine Vielzahl von Torsionsfedern 32, um
einen Torsionsdämpfer zu bilden, und ein Paar von
Dämpferbefestigungsplatten 33 und 34. Der Kupplungskolben 30 ist
verschiebbar an der äußeren Umfangsoberfläche der Nabe 7 bei
ihrem ringförmigen Innenumfang angebracht. Der
Kupplungsbelag 31 ist an der äußeren Umfangsoberfläche des
Kupplungskolbens 30 der Innenwand der Wandlerabdeckung 3
benachbart befestigt. Das Paar Platten 33 und 34 ist durch
eine Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten Nieten 35 an
dem Kupplungskolben 30 befestigt. Die Vielzahl von
Torsionsfedern 32 sind jeweils in einer Vielzahl von umfangsmäßig
beabstandeten Öffnungen 7a vorgesehen, die in dem
ringförmigen Nabenflansch der Nabe 7 gebildet sind. Um jede
Torsionsfeder 32 arbeitsmäßig zu halten, weist das Paar Platten 33
und 34 ein Paar Federführungsabschnitte 33a und 34a auf, die
ein Paar Öffnungen begrenzen, die etwas kleinere
Öffnungsflächen als die Öffnung 7a haben. In Fig. 1 ist innerhalb
des zwischen der rechten Seite des Kupplungskolbens 30 und
der linken Seite des Turbinenläufers 5 begrenzten Raumes der
Torsionsdämpfer betriebsmäßig vorgesehen, um die
Turbinennabe 7 und den Kupplungskolben 30 miteinander zu verbinden.
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Zusätzlich weist die Kurbelwelle 10 auf der rechten Seite
der Fig. 1 einen mittleren Vorsprung 10a und eine mittige
Bohrung 10b an ihrem Ende auf. Eine ringförmige Nabe 11 ist
auf den Vorsprung 10a mit ihrer kreisförmigen, mittigen
Öffnung eingeführt. Die Nabe 11 ist fest an dem Ende der
Kurbelwelle 10 mittels einer Vielzahl von Bolzen 12 befestigt,
die in das Ende der Kurbelwelle 10 durch eine umfangsmäßig
beabstandete Vielzahl von Löchern 11a eingeschraubt werden.
Das Lager 14 ist mit Preßsitz in der mittigen Bohrung 10b
angebracht, um drehbar eine Zentrierungswelle 13 zu halten,
die sich von dem axialen Abschnitt der geschlossenen Endwand
der Wandlerabdeckung 3 zu der mittigen Bohrung 10b
erstreckt.
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Die Nabe 11 ist durch den Torsionsdämpfer 100 mit einer
Antriebsplatte 110 verbunden. Die Antriebsplatte 110 besteht
aus einer im wesentlichen ringförmigen, ersten Platte 111
und eine im wesentlichen ringförmigen, zweiten Platte 112.
Die erste und die zweite Platte 111 und 112 sind miteinander
mit der äußeren Umfangswand der Wandlerabdeckung 3 mittels
einer Vielzahl von Bolzen 15 verbunden. Die jeweiligen
Bolzen 15 sind in eine Vielzahl von Schweißmuttern 16
eingeschraubt, die in einem umfangsmäßig beabstandeten Zustand
angeschweißt und fest an der äußeren Umfangswand der
Wandlerabdeckung 3 befestigt sind. Ein L-förmiger
Querschnittsabschnitt 111c ist an dem äußeren Umfang der ersten
Platte 111 gebildet, um die benötigte Steifigkeit zu
erzeugen. Ein Ringzahnrad 18 ist an dem L-förmigen Abschnitt 111c
befestigt. Ferner ist die Antriebsplatte 110 drehbar von
einem radialen Kugellager 17 an einem zylindrischen
Abschnitt 111b von ihr derart gehalten, daß ihre Drehrichtung
um die Achse der Kurbelwelle 10 zuverlässig geführt wird.
Das radiale Kugellager 17 ist mit Preßsitz an der äußeren
Umfangsoberfläche des ringförmigen Abschnittes 11b der Nabe
11 angebracht.
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Der Torsionsdämpfer 100 der bevorzugten Ausführungsform
besteht aus einer Vielzahl von Torsionsfeder 101, die
jeweils in einer umfangsmäßig beabstandeten Vielzahl von
Öffnungen 11a angeordnet sind, die in dem Flansch der Nabe 11
gebildet sind, und einem Paar von ringförmigen
Reibungsscheiben 102 und 103, die fest an gegenüberliegenden Seiten der
äußersten Umfangslinie des Flansches der Nabe 11 angebracht
sind. Die Reibungsscheibe 102 ist reibungsmäßig zwischen
eine Seitenwand des Flansches der Nabe 11 und die ersten
Platte 111 zwischengefügt, während die Reibungsscheiben 103
reibungsmäßig zwischen die gegenüberliegende Seitenwand des
Flansches und die zweite Platte 112 zwischengefügt ist. Um
jede Torsionsfeder 101 betriebsmäßig zu halten weisen die
zwei Platten 111 und 112 ein Paar von
Federführungsabschnitten 111a und 112a auf, die ein Paar von Öffnungen begrenzen,
die einen etwas kleineren Öffnungsbereich als die Öffnung
lla haben. Die Vielzahl von Torsionsfedern 101 arbeiten in
Reihe miteinander, um die Übertragung der Nabendrehung auf
die Antriebsplatte 110 zu dämpfen, und als Ergebnis werden
Torsionsschwingungen teilweise durch diese Federn 101
absorbiert. Das Paar von Reibungsscheiben 102 und 103 wirkt
als eine Drehmomentbegrenzung, durch die sich die Nabe 11
und die Antriebsplatte 110 zusammen ohne Rutschen zwischen
ihnen drehen, wenn das Drehmoment von der Kurbelwelle 10
kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, der von dem
Reibungswiderstand abhängt, der zwischen den Reibungsscheiben
102 und 103 erzeugt wird. Andererseits rutscht die Nabe 11
etwas in Beziehung zu der Antriebsplatte 110, wenn das
Drehmoment größer als der vorbestimmte Wert ist, der oben
beschrieben worden ist. Mit anderen Worten übertragen die zwei
Reibungsscheiben 102 und 103 unmittelbar das Drehmoment von
der Kurbelwelle auf die Antriebsplatte 110 wenn das
Drehmoment relativ gering ist, das heißt wenn die Motordrehzahl in
einem stetigen Zustand ist. Wenn jedoch das Drehmoment
relativ hoch ist, das heißt, wenn Schwankungen bei der
Motordrehzahl groß sind, wird der Eingriff zwischen der Nabe 11
und der Antriebsplatte 110 durch den Stoß aufgrund der
Schwankungen bei dem Drehmoment oder durch ein hohes
Drehmoment freigegeben, das durch die Wirkung der Kurbelwelle
entgegen der Reibungskraft erzeugt wird, die durch die
Reibungsscheiben erzeugt wird. Auf diese Weise liefert der
Torsionsdämpfer 100 einen optimalen Übertragungswirkungsgrad
zwischen der Nabe 11 und der Antriebsplatte 110.
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Bei dieser Konstruktion arbeitet, wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeit eine vorbestimmte Geschwindigkeit
überschreitet, bei der Schwankungen des Drehmoments der
Brennkraftmaschine nicht als ein Problem erfahren werden, das
Überbrükkungssteuerventil (nicht gezeigt) des
Überbrückungsmechanismus derart, daß ein erstes hydraulischer Druck P&sub1; kleiner
als ein zweiter, hydraulischer Druck P&sub2; wird. Gemäß dem
Druckunterschied (P&sub1; - P&sub2;), der zwischen den beiden Seiten
des Kupplungskolben 30 erzeugt wird, bewegt sich der
Kupplungskolben 30 nach links (wenn man Fig. 1 betrachtet) um
den Eingriff zwischen dem Kupplungsbelag 31 und der inneren
Umfangswand der Wandlerabdeckung 3 herzustellen. Wenn der
Kupplungsbelag 31 fest an der Wandlerabdeckung 3 eingreift,
ist der Kupplungskolben 30 unmittelbar mit der
Wandlerabdeckung 3 verbunden. Deshalb wird das von der
Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) erzeugte Drehmoment von der
Kurbelwelle 10 auf die Getriebeeingangswelle 20 übertragen durch
die Nabe 11, den Torsionsdämpfer 100, die Antriebsplatte
110, die Wandlerabdeckung 3, den Kupplungsbelag 31, den
Kupplungskolben 30, die Dämpferbefestigungsplatten 33 und
34, die Überbrückungs-Torsionsfedern 32 und die Turbinennabe
7, in diese Reihenfolge. Mit anderen Worten wird beim
Betrieb des Überbrückungsmechanismus ein Drehmoment von der
Kurbelwelle 10 an die Eingangswelle 20 durch die zwei
Torsionsdämpfer 100 und 32 übertragen, die miteinander in Reihe
verbunden sind. Deshalb wird der Stoß beim Beginn der
Übertragung des Rotationsdrehmomentes ausreichend von den zwei
Torsionsdämpfern 100 und 32 absorbiert. Als ein Ergebnis
wird eine optimale Dämpfungswirkung über einen großen
Dereich erreicht, der sich von relativ niederen
Motordrehzahlen zu relativ hohen erstreckt, wie es in den Kurven 3 und 4
gezeigt ist, die im einzelnen unten beschrieben werden.
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Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als die oben
genannte,
vorbestimmte Geschwindigkeit ist, das heißt, wenn
die Betriebsbedingungen des Fahrzeuges eine vorbestimmte
Bedingung nicht erfüllen, bei der der Eingriff der
Überbrückungskupplung verlangt wird, arbeitet das
Überbrükkungssteuerventil (nicht gezeigt) des
Überbrückungsmechanismus derart, daß der erste Druck P&sub1; größer als der zweite
Druck P&sub2; wird. Durch den Unterschied zwischen den zwei
Drücken P&sub1; und P&sub2; bewegt sich der Kupplungskolben 30 nach rechts
(wenn man Fig. 1 betrachtet), um den Eingriff zwischen dem
Kupplungsbelag 31 und der inneren Umfangswand der
Wandlerabdeckung 3 zu beenden. Somit wird der Kupplungskolben 30
außer Eingriff mit der Wandlerabdeckung 3 gehalten. In
diesem Zustand wird Drehmoment von der Kurbelwelle 10 auf die
Wandlerabdeckung 3 durch die Nabe 11, den Torsionsdämpfer
100 und die Antriebsplatte 110 in dieser Reihenfolge
übertragen. Danach überträgt das Arbeitsfluid das Drehmoment von
dem Pumpenflügelrad 4 auf den Turbinenläufer 5 durch die
Wirkung des Leitrades 6. Die Drehung des Turbinenläufers 5
wird auf die Getriebeeingangswelle 20 so übertragen, daß die
Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine zu dem
Drehmomentwandler von dem Drehmomentwandler auf den Getriebezug (nicht
gezeigt) des Getriebes übertragen wird.
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Wie es vorhergehend beschrieben worden ist, sind die
Konstruktion und die Arbeitsweise eines
Überbrückungs-Drehmomentwandlers, der einen Torsionsdämpfer in seiner
Wandlerabdeckung aufweist, im einzelnen in der US-A-4,305,487 mit
dem Titel "LOCK-UP TORQUE CONVERTER WITH DAMPER"
beschrieben.
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Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, ist die bevorzugte
Ausführungsform als ein Modell dargestellt, das die Anordnung des
Schwingungssystems zeigt.
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Bei diesem Modell bezeichnen die jeweiligen Bezugszeichen
die folgenden Größen:
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I&sub0;: ein Trägheitsmoment der Kurbelwelle 10;
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I&sub1;: ein Trägheitsmoment der Wandlerabdeckung 3, des
Kupplungskolben 30, der Zentrierungswelle 13, des
Pumpenflügelrades 4 und der Schweißmuttern 16;
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I&sub2;: ein Trägheitsmoment der Turbinennabe 7, des
Turbinenläufers 5;
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K&sub0;: eine Torsionssteifigkeit des Torsionsdämpfers 100;
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K&sub1;: eine Torsionssteifigkeit des
Überbrückungs-Torsionsdämpfers 32;
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K&sub2;: eine Torsionssteifigkeit der Antriebswelle (nicht
gezeigt), die mit der Getriebeeingangswelle 20 des
Getriebezuges Übersetzung (nicht gezeigt) in Eingriff
steht;
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C&sub0;: eine Widerstandskraft, die bei der Kurbelwelle 10, der
Nabe 11, dem Paar von Reibungsscheiben 102 und 103, den
Torsionsfedern 101, der Antriebsplatte 110 während des
Betriebes erzeugt wird, insbesondere ein
Reibungswiderstand, der zwischen den zwei Reibungsscheiben und den
zwei Platten 111, 112 erzeugt wird;
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C&sub1;: ein Viskositätswiderstand, der bei den oben genannten
Elementen, die das Trägheitsmoment 11 bilden, den
Federplatten 33, 34, den Torsionsfedern 32 während des
Betriebes erzeugt wird, und eine Widerstandskraft, die
unten ihnen erzeugt wird;
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C&sub2;: ein Viskositätswiderstand, der bei den oben genannten
Elementen, die das Trägheitsmoment 12 bilden, und der
Antriebswelle (nicht gezeigt), die mit der
Eingangswelle 20 während des Betriebes in Eingriff steht,
erzeugt wird, und eine Widerstandskraft, die unter ihnen
erzeugt wird;
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Um einen herkömmlichen Drehmomentwandler mit einem
Überbrückungsmechanismus, der nur einen
Überbrückungs-Torsionsdämpfer aufweist, mit einem verbesserten Drehmomentwandler,
der zwei Torsionsdämpfer mit einem Überbrückungsmechanismus
gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, zu vergleichen,
führte der Anmelder der Erfinder Versuche bei
Torsionsschwingungen durch, wobei 6 Modell A bis verwendet wurden,
die in Kombination mit zwei unterschiedlichen Werten 1
kgfm/deg und 6 kgfm/deg bei zwei Torsionssteifigkeiten K&sub0; und
K&sub1; gebildet wurden, wie es in Tabelle 1 gezeigt ist. Die
Ergebnisse sind in den Fig. 3 bis 5 gezeigt.
TABELLE 1
Model Nr.
K&sub0;(kgfm/deg)
K1 (kgfm/deg)
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In den Fig. 3 und 5 sind die Torsionsfrequenz des
Antriebssystems und die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf der
Abszissenachse abgetragen, während die
Torsionsschwingungsintensität des Antriebssystems auf der Ordinatenachse
abgetragen ist.
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Wie man in Fig. 3 sehen kann war bei den Modellen B, C und D
die Torsionssteifigkeit K&sub1; = 1 kgfm/deg. Wenn ein
herkömmlicher Drehmomentwandler (Modell B) mit jenen der
Erfindung (Modelle C oder D) verglichen wird, sind die
Resonanzpunkte der drei Modelle im wesentlichen gleich. Jedoch
sind in bezug auf die Höhe der Torsionsschwingung die
Modelle C und D niederer als das Modell B. Insbesondere zeigt das
Modell C, bei dem die Torsionssteifigkeit K&sub0; kleiner als die
bei dem Modell D ist, eine beträchtlich geringere
Torsionsschwingung als das Modell B. Das heißt, das Modell C weist
äußerst große Schwingungsdämpfungseigenschaften auf.
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Ähnlich haben, wie man in Fig. 4 sehen kann, wenn die
Torsionssteifigkeit K&sub1; = 6 kgfm/deg ist, Drehmomentwandler gemäß
der Erfingung (Modell E oder F) sowie ein herkömmlicher
Drehmomentwandler (Modell A) Resonanzpunkte, die im
wesentlichen gleich sind, wobei aber in bezug auf die Intensität
der Torsionsschwingungen die Modelle E und F beträchtlich
geringer als das Modell A sind, wobei insbesondere das
Modell F äußerst große Schwingungsdämpfungseigenschaften hat.
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In Fig. 3 ist ein Wert einer zulässigen
Torsionsschwingungsintensität während des Betriebes des
Überbrückungsmechanismus als eine unterbrochene Linie dargestellt. Man
erkennt, daß, wenn die Frequenzen der Torsionsschwingungen
zwischen dem Modell B, das für einen herkömmlichen
Drehmomentwandler repräsentativ ist, und dem Modell C verglichen
wird, das für den verbesserten Drehmomentwandler der
Erfindung repräsentativ ist, die Frequenz des Modells C
beträchtlich niederer als die des Modells B ist. Verwendet man
die Modelle in Fig. 3 nur als ein Beispiel, so ist der
herkömmliche Drehmomentwandler nur bei Umdrehungszahlen größer
als im wesentlichen 1.250 Umdrehungen pro Minute wirksam,
wohingegen der verbesserte Drehmomentwandler im wesentlichen
bei Umdrehungszahlen von 900 Umdreungen pro Minute betrieben
werden kann.
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Aus dem Vorstehenden erkennt man, daß bei einem
Drehmomentwandler, der zwei Torsionsdämpfer gemäß der Erfindung
aufweist, annehmbare Fahrzeuggeschwindigkeiten für den Eingriff
des Überbrückungsmechanismus relativ niedrig eingestellt
werden können. Ein Überbrückungsmechanismus der bei relativ
niederen Geschwindigkeiten arbeiten kann, liefert
infolgedessen niedere Kraftstoffverbrauchseigenschaften für ein
Fahrzeug.