DE69608360T2

DE69608360T2 - Freilauf-Kupplungsmechanismus eines Drehmomentwandlers

Info

Publication number: DE69608360T2
Application number: DE69608360T
Authority: DE
Inventors: Shogo Matsumoto; Kiyohito Murata; Hiroyuki Shioiri
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-07-10
Filing date: 1996-07-09
Publication date: 2000-11-09
Anticipated expiration: 2016-07-10
Also published as: EP0753686B1; KR100216105B1; KR970006969A; DE69608360D1; JP3293463B2; US5718114A; JPH0979343A; EP0753686A3; EP0753686A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Freilauf- Kupplungsmechanismus eines Drehmomentwandlers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Im allgemeinen hat ein Drehmomentwandler für ein Motorfahrzeug ein Pumpenrad, das einen Fluidstrom erzeugt, ein Turbinenrad, das durch den Fluidstrom gedreht wird, eine stationäre Welle und ein Leitrad, das zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad angeordnet ist, um die Drehkraft vom Fluidstrom zu empfangen. Das Leitrad ist mit der stationären Welle über eine Freilauf- Kupplung verbunden und an ihr befestigt, jedoch lediglich wenn es die Drehkraft in einer spezifischen Richtung vom Fluidstrom aufnimmt.
Beispielsweise ist "die Hemmschuhbauart" und die "Rollenbauart" als Konstruktion für eine derartige Freilaufkupplung weit verbreitet.
Jede Freilaufkupplung nach diesen Bauarten haben jedoch das Problem, dass wegen des Aufbaus, bei dem Bauteile in Strichkontakt sind, die Bauteile hohen Belastungen (Flächenpressung) ausgesetzt sind. Daher ist für die Freilaufkupplung ein gewisser Grad an Breite erforderlich, wobei unvermeidbar ihre axiale Abmessung (Größe) anwächst, damit die Flächenpressungen, die auf die in Strichkontakt befindlichen Bauteile einwirken, innerhalb eines erlaubten Bereichs gehalten werden können.
Mittlerweile ist eine Freilaufkupplung, die aufgebaut ist, wie in der Fig. 19 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, in beispielsweise der offiziellen Gazette der japanischen Gebrauchsmusterregistrationsanmeldung mit der Offenlegung-Nr. 45306/1993 offengelegt.
Die Freilaufkupplung 912 hat einen äußeren Laufring 913, einen inneren Laufring 914 und eine Wellenfeder 915. Der äußere Laufring 913 ist nicht drehbar auf der inneren Umfangsseite des Leitrads (nicht dargestellt) befestigt, und er hat eine Vielzahl von ersten Zähnen 913a. Der innere Laufring 914 ist in der Lage, vom äußeren Laufring 913 außer Eingriff gebracht zu werden, und er hat eine Vielzahl von zweiten Zähnen 914a, die den äußere Laufring 913 davon abhalten, in eine Richtung zu drehen, indem sie mit den ersten Zähnen 913a kämmen. Die Wellenfeder 915 drückt den äußeren Laufring 913 gegen den innere Laufring 914.
Die Freilaufkupplung 912, die in der offiziellen Gazette der japanischen Gebrauchsmusterregistration-Anmeldung Offenlegungs- Nr. 453006/1993 offengelegt ist, hat das Problem, dass weil der äußere Laufring 913 durch die Wellenfeder 915 immer unter Druck gesetzt wird, Reibkräfte, die zwischen den ersten Zähnen 913a und den zweiten Zähnen 914a im Lehrlaufmodus der Kupplung 912 (mit anderen Worten, während der Freigabe der Kupplung 912) zu einem großen Leistungsverlust führen.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass ein Stoßgeräusch in dem Fall erzeugt wird, dass die ersten Zähne 913a und die zweiten Zähne 914a, die in Kämmeingriff befindlich sind, voneinander außer Eingriff gelangen und wieder in Kämmeingriff oder in den eingegriffenen Zustand zurückversetzt werden.
Gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 geht die Erfindung von einem Freilaufkupplungsmechanismus aus, wie er im Dokument WO 82/04109 offengelegt ist. Dieser bekannte Freilaufkupplungsmechanismus eines Drehmomentwandlers hat ein Pumpenrad, das einen Fluidstrom erzeugt, ein Turbinenrad, das durch den Fluidstrom gedreht wird, eine stationäre Welle, ein Leitrad, das zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad angeordnet ist, um eine Drehkraft vom Fluidstrom zu empfangen, und eine Freilaufkupplungseinrichtung, um das Leitrad mit der stationären Welle zu verbinden, wenn das Leitrad die Drehkraft in einer spezifischen Richtung vom Fluidstrom empfängt. Diese Freilaufkupplungseinrichtung hat einen äußeren Laufring, der auf einer inneren Umfangsseite des Leitrads montiert ist, so dass er zusammen mit dem Leitrad drehbar ist, und der eine erste Seitenfläche aufweist, die rechtwinklig zu einer Achse des Drehmomentwandlers ist, wobei die erste Seitenfläche mit ersten Zähnen versehen ist; und einen inneren Laufring, der auf einer äußeren Umfangsseite der stationären Welle montiert ist, so dass er nicht drehbar ist, und der eine zweite Seitenfläche hat, die gegenüber der ersten Seitenfläche des äußeren Laufrings liegt. Die zweite Seitenfläche ist mit zweiten Zähnen versehen, die den äußere Laufring daran hindern kann, in eine Richtung zu drehen, indem er mit den ersten Zähnen kämmt; wobei wenigstens entweder der äußere Laufring oder der innere Laufring in der axialen Richtung des Drehmomentwandlers bewegt werden kann, um die ersten Zähne der ersten Seitenfläche und die zweiten Zähne der zweiten Seitenfläche in Eingriff und außer Eingriff zu bringen; wobei wenigstens entweder der Eingriff oder der außer Eingriff durch Verwendung eines Fluiddrucks innerhalb des Drehmomentwandlers bewirkt wird.
Jedoch haften ähnliche Probleme, wie vorstehend offengelegt diesem Stand der Technik an, so dass es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Freilaufkupplungsmechanismus eines Drehmomentwandlers zur Verfügung zu stellen, der einen kleinen Leistungsverlust besonders bei seinem Lehrlaufmodus zulässt, und der die Erzeugung von Stoßgeräusch etc. unterdrücken kann.
Die vorliegende Erfindung hat die vorstehende Aufgabe gelöst, indem eine Konstruktion, wie in Anspruch 1 definiert ist, übernommen wird.
Die Erfinder berücksichtigten den Fluidstrom, der innerhalb des Drehmomentwandlers erzeugt wird. Im einzelnen strömt der spezifische Fluidstrom im Drehmomenwandler, wobei unterschiedliche Fluiddrücke auf individuelle einzelne Bauteile des Drehmomentwandlers beruhend auf dem Fluidstrom wirken. Ferner ändert sich der Aspekt der Erzeugung von Fluidstrom mit dem Geschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad des Drehmomentwandlers, so dass sich ebenso die Fluiddrücke auf die individuellen internen Bauteile verändern.
Mit Kenntnisnahme dieses Punktes, werden die internen Fluiddrücke des Drehmomentwandlers verwendet, um die Druckkräfte zum Eingriff und außer Eingriff der auf der äußeren Laufringseite befindlichen ersten Zähne und der auf der inneren Laufringseite befindlichen zweiten Zähne zu erhalten.
Beispielsweise empfängt jede Schaufel des Leitrads des Drehmomentwandlers die Kraft (Fluiddruck) vom Fluidstrom. Die Richtung der Kraft, die vom Fluidstrom empfangen wird, ändert sich mit der Änderung des Geschwindigkeitsverhältnisses . Demzufolge ändert sich die axiale Kraftkomponente der Fluidkraft mit dem Geschwindigkeitsverhältnis .
Gemäß Anspruch 1 werden die ersten Zähne und die zweiten Zähne derart in Eingriff oder außer Eingriff gebracht, dass der äußere Laufring oder der innere Laufring auf ähnliche Weise in axialer Richtung des Drehmomentwandlers bewegt wird, indem der Fluiddruck des Fluidstroms verwendet wird, der gegenwärtig auf das Leitrad oder auf die Schaufeln des Leitrades wirkt.
Wie vorstehend dargelegt, ändert sich der Fluiddruck, der auf das Leitrad oder die Schaufeln des Leitrades einwirkt, in Abhängigkeit vom Geschwindigkeitsverhältnis . Hinsichtlich des Aspekts der in Anspruch 1 definierten Ausführung wird der Fluiddruck in eine Fluidkammer, die zwischen dem äußeren Laufring und dem inneren Laufring ausgebildet ist, direkt eingeführt.
Mittlerweile wird der äußere Laufring und der innere Laufring mittels einer Drückkraft (, die durch eine separate Drückeinrichtung erzeugt wird) im wesentlichen im eingegriffenen Zustand gehalten.
Die Charakteristik des Fluiddrucks, der in die Fluidkammer eingeführt wird, und der auf die Schaufeln des Leitrades einwirkt, verändert sich in Abhängigkeit von einem Einlaßabschnitt zum Einführen des Fluiddrucks auf subtile Weise. Daher kann der neutrale Punkt des Kraftverhältnisses zwischen dem Fluiddruck und der Drückkraft in wesentliche Übereinstimmung mit dem Kupplungspunkt gebracht werden, indem der Einlaßabschnitt genau gewählt wird.
Infolgedessen können in einem Bereich, wo das Geschwindigkeitsverhältnis größer als der Kupplungspunkt ist, die ersten Zähne und die zweiten Zähne außer Eingriff gebracht werden, indem der Fluiddruck (stärker als die Drückkraft), der auf die Schaufeln des Leitrads einwirkt, in die Fluidkammer eingeführt wird. Andererseits ist es in einem Bereich möglich, wo das Geschwindigkeitsverhältnis kleiner als der Kupplungspunkt ist, für die ersten und zweiten Zähne möglich, beruhend auf der (relativ starken) Drückkraft in Eingriff zu gelangen, indem der Fluiddruck, der schwächer als die Drückkraft ist, in die Fluidkammer eingeführt wird.
Weiterhin gemäß dem in Anspruch 1 definierten Aspekt der Ausführung sind die ersten Zähne des äußeren Laufrings mit dem Leitrad in seiner Drehrichtung fest verbunden, während die zweiten Zähne des inneren Laufrings mit der stationären Welle in ihrer Drehrichtung befestigt ist. Daher ist schließlich die Drehbewegung und die Befestigung des Leitrades (bezüglich der stationären Welle) durch Eingriff und außer Eingriff zwischen den ersten Zähnen und den zweiten Zähnen jeweils verwirklicht.
Was diesen Aspekt weiterhin anbelangt, können die ersten Zähne des äußeren Laufrings und die zweiten Zähne des inneren Laufrings im Lehrlaufmodus außer Eingriff gebracht werden, so dass der Anstieg des Leistungsverlustes, der der Reibkraft zuzuschreiben ist, und die Erzeugung von Stoßgeräuschen zuverlässig verhindert werden kann.
Nebenbei bemerkt in dem in Anspruch 1 definierten Aspekt der Ausführung wird der äußere Laufring und der innere Laufring durch die Drückkraft und den Fluiddruck, der in die Fluidkammer eingeführt wird, in Eingriff und außer Eingriff gebracht. Daher ist es hinreichend, dass wenigstens entweder der äußere Laufring oder der innere Laufring relativ zur stationären Welle axial beweglich ist, wobei es nicht immer notwendig ist, dass das Leitrad selbst axial beweglich ist (relativ zur stationären Welle).
Beim in Anspruch 2 definierten Aspekt der Ausführung der vorliegenden Erfindung wird der äußere Laufring und der innere Laufring der Freilaufkupplung in Eingriff und außer Eingriff gebracht, indem das Leitrad in axialer Richtung des Drehmomentwandlers beweglich gemacht wird, und indem die Tatsache genutzt wird, dass die axiale Kraftkomponente der Fluidkraft, die auf das Leitrad einwirkt, sich abhängig vom Geschwindigkeitsverhältnis ändert.
Im einzelnen wird innerhalb eines Geschwindigkeitsverhältnisbereiches von e < 1 der Fluidstrom, der von der Turbine des Drehmomentwandlers in seine Pumpe zurückkehrt, in der Nachbarschaft des Leitrades erzeugt. Demzufolge wird das Leitrad einheitlich mit dem äußeren Laufring durch die axiale Kraftkomponente der Fluidkraft des Fluidstroms axial bewegt, um dadurch die ersten Zähne des äußeren Laufrings und die zweiten Zähne des inneren Laufrings in Eingriff zu bringen. Da der innere Laufring einheitlich mit der stationären Welle ist, kann das Leitrad beruhend auf dem Eingriff befestigt werden.
Andererseits wird innerhalb eines Bereichs von e > 1 der Fluidstrom, der von der Pumpe zur Turbine strömt, in der Nachbarschaft des Leitrads erzeugt. Daher empfängt das Leitrad die axiale Kraftkomponente, die in umgekehrter Richtung zu der im Fall von e < 1 wirkt. Demzufolge wird das Leitrad und der äußere Laufring einheitlich mit ihm durch die aufgenommen Kraft axial bewegt (in umgekehrter Richtung), um dadurch die ersten Zähne des äußere Laufrings und die zweiten Zähne des inneren Laufrings außer Eingriff zu bringen. Wegen des Nichteingriffs kann der äußere Laufring sich relativ zur stationären Welle drehen, wobei das Leitrad sich simultan dreht.
Wie nebenbei bemerkt aus der vorstehenden Beschreibung zu erkennen ist, kehrt sich die axiale Kraftkomponente, die das Leitrad von dem Fluidstrom empfängt, bei einer Grenze im wesentlichen bei e = 1 um. Demzufolge wird der Eingriff und der Nichteingriff zwischen den ersten Zähnen des äußeren Laufring und den zweiten Zähnen des inneren Laufrings im wesentlichen an der gleichen Grenze geschaltet.
Schließlich, wie allgemein bekannt ist, wird der Punkt des Drehmomentwandlerbetriebs, bei dem das Leitrad beginnt, sich durch die Änderung der Richtung des Fluidstroms zu drehen, im allgemeinen als der "Kupplungspunkt" bezeichnet. Die Position des Kupplungspunktes hängt ab von der Gestaltung der Ausrichtung (Richtung) der Schaufeln des Leitrads, wobei er üblicherweise bei oder nahe bei einem Geschwindigkeitsverhältnis von e = 0,85 eingestellt wird.
Wenn demzufolge der Aspekt der Ausführung nach Anspruch 2 streng diskutiert wird, dreht sich das Leitrad in dem Zustand, bei dem die ersten Zähne des äußeren Laufrings etwas gegen die zweiten Zähne des inneren Laufrings in einem Bereich von dem Punkt, bei dem das Leitrad beginnt, sich durch die Änderung der Richtung des Fluidstroms (d. h., vom Kupplungspunkt) zu drehen, zu dem Punkt, bei dem die Richtung der auf das Leitrad wirkenden axialen Kraftkomponente sich umkehrt (d. h., auf e = 1 oder so) gepresst wird.
Die Drückkraft in diesem Bereich ist jedoch bereits sehr schwach geworden. Daher werden in einem Fall, wie er später in jedem Aspekt der Ausführung gelehrt werden wird, die Profile aller ersten Zähne und aller zweiten Zähne vorher derart ausgebildet, um die Drehbewegung in eine Richtung zu ermöglichen und lediglich die Drehbewegung in die andere Richtung zu verhindern, wobei das Leitrad in dem Bereich, bei dem das Geschwindigkeitsverhältnis größer als der Kupplungspunkt ist, ohne weiteres drehen.
Weiterhin in einem Fall, bei dem der Punkt, an dem die axiale Kraftkomponente, die auf das Leitrad einwirkt, sich umgekehrt, vom Geschwindigkeitsverhältnis von e = 1 zwangsweise versetzt wird, und wo er in Übereinstimmung mit dem Kupplungspunkt eingestellt ist, kann der Nachteil weiter verringert werden. Um den Punkt zu versetzen, bei dem sich die axiale Kraftkomponente, die auf das Leitrad einwirkt, umkehrt, kann eine Seite (oder Seiten), an denen das Leitrad die axiale Kraftkomponente empfängt, auf einer Seite (oder an beiden Seiten) in der Nachbarschaft der Leitradnabe eindeutig ausgebildet sein, wobei der Bereich der Druckempfangsfläche auf geeignete Weise geändert werden kann, oder seine Neigung wird von einer Ebene rechtwinklig zur Achse des Drehmomentwandlers versetzt.
Bei diesem Aspekt der Ausführung gemäß Anspruch 2 wird das Leitrad selbst axial beweglich gemacht, wobei die ersten Zähne des äußeren Laufrings und die zweiten Zähne des inneren Laufrings durch Verwendung der Kraft in Eingriff oder außer Eingriff gebracht werden, die auf dem Fluidstrom des Drehmomentwandlers basiert. Es ist daher unnötig, eine zugeordnete Drückeinrichtung einzugliedern, wie z. B. die Wellenfeder, die bisher unverzichtbar war. Demzufolge kann die Anzahl der Komponenten auf dieses Ausmaß verringert werden, wobei die axiale Dimension des Drehmomentwandlers weiterhin verkürzt werden kann.
Schließlich werden im Lehrlaufmodus der Kupplung (bei und während der Lüftung der Kupplung) die ersten Zähne des äußeren Laufrings und die zweiten Zähne des inneren Laufrings durch die Kraft außer Eingriff gebracht, die auf dem Fluidstrom basiert. Daher wird der der Reibkraft zuzuschreibenden Leistungsverlust sich nicht zugezogen, wobei das Stoßgeräusch ebenso nicht erzeugt wird.
Weiterhin ist der in Anspruch 1 definierte Aspekt der Ausführung dadurch gekennzeichnet, dass der Fluiddruck für ein zuverlässiges "außer Eingriff bringen" der ersten Zähne und der zweiten Zähne bereit gestellt wird. Demzufolge in dieser Hinsicht soll eine praktikable Konstruktion, die dazu dient, die "Drückkraft" zum "in Eingriff bringen" der ersten Zähne und der zweiten Zähne, im speziellen nicht begrenzt sein. Beispielsweise können mechanische Einrichtungen, wie die Wellenfeder, wie im Stand der Technik gut verwendet werden, oder es kann auch der Fluiddruck innerhalb des Drehmomentwandlers verwendet werden.
In dem Fall (bei dem der Fluiddruck innerhalb des Drehmomentwandlers verwendet wird), wird jegliches Drückbauteil, wie eine Wellenfeder, nicht benötigt. Daher kann die Anzahl der Komponenten verringert werden, wobei die axiale Dimension des Drehmomentwandlers noch weiter verkürzt werden kann.
Schließlich ist ein weiterer bevorzugter Aspekt der Ausführung, der den in Anspruch 1 definierten Aspekt betrifft, derart, daß wenn der auf die Schaufeln des Leitrades wirkende Fluiddruck als eine Drückkraft zum außer Eingriff bringen der ersten Zähne und der zweiten Zähne fungiert, wird der Abflußdruck des Drehmomentwandlers verwendet, um beim außer Eingriff bringen zu helfen.
Somit wird eine Druckdifferenz, die als eine Kraft zum außer Eingriff bringen des äußeren Laufringes und des inneren Laufringes dient, groß. Daher kann der äußere Laufring und der innere Laufring im Kupplungsbereich zuverlässig außer Eingriff gebracht werden, wobei der Anstieg des Leistungsverlustes, der der Breitkraft zuzuschreiben ist, und die Erzeugung von Stoßgeräuschen im Lehrlaufmodus zuverlässiger verhindert werden kann.
Ein weiterer Aspekt der Ausführung der vorliegenden Erfindung kann gut derart konstruiert werden, daß der Fluiddruck über die Drehbewegung des Leitrades durch die Wirkung eines Pumpenbauteils erhöht wird, die wiederum einheitlich mit dem Leitrad vorgesehen ist und das der erhöhte Ausförderdruck des Pumpenbauteils in die Fluidkammer eingeführt wird, die zwischen der ersten Seitenfläche des äußeren Laufrings und der zweiten Seitenfläche des inneren Laufrings ausgebildet ist.
Somit können die Probleme mit dem Betrieb der Freilaufkupplung sicher auf ähnliche Weise gelöst werden.
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachstehende Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verdeutlicht, wobei ähnliche Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Teile bezeichnen, und wobei:
Fig. 1 ist eine vertikale Schnittansicht eines Drehmomentwandlers, der den ersten Aspekt der Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2A bis 2C sind entfaltete Schnittansichten einer Umfangssektion, die entlang der Linie II-II genommen werden, die wiederum durch Pfeile in Fig. 1 dargestellt sind, wobei jede den Eingriffszustand zwischen den ersten Zähnen eines äußeren Laufrings und der zweiten Zähne eines inneren Laufrings im ersten Aspekt der Ausführung zeigt;
Fig. 3 ist eine erläuternde Darstellung, die eine Situation darstellt, bei der die Richtung eines auf ein Leitrad wirkenden Fluidstrom abhängig von dem Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Ausgangswelle und der Eingangswelle eines Drehmomentwandlers sich verändert;
Fig. 4A und 4B sind entfaltete Schnittansichten ähnlich zu den Fig. 2A bis 2C, von denen jede die Modifikationen der ersten Zähne und der zweiten Zähne gemäß der ersten Aspekts der Ausführung zeigt;
Fig. 5 ist eine vergrößerte vertikale Schnittansicht des Leitrades und der Umgebung des Leitrades eines Drehmomentwandlers, die den zweiten Aspekt der Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Zufuhrdruck im Drehmomentwandler und einem auf die Schaufeln des Leitrades wirkenden Fluiddruck zeigt;
Fig. 7 ist eine vergrößerte vertikale Schnittansicht eines Freilaufkupplungsmechanismus, die den dritten Aspekt der Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8A und 8B sind entfaltete Schnittansichten entsprechend den Fig. 2A bis 2C, von denen jede eine Umfangssektion zeigt, die entlang der Linie VIII-VIII genommen wurde, die durch Pfeile in Fig. 7 gezeigt sind;
Fig. 9 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Auslegung eines Drehmomentwandlers zeigt, der mit einem Freilaufkupplungsmechanismus gemäß dem vierten Aspekt der Ausführung ausgestattet ist;
Fig. 10 ist eine Vorderansicht eines äußeren Laufrings, der in Fig. 9 in X-Richtung gesehen dargestellt ist;
Fig. 11 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie XI- XI gemäß Fig. 10 genommen ist;
Fig. 12 ist eine Vorderansicht eines äußeren Laufrings gemäß dem fünften Aspekt der Ausführung;
Fig. 13 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIII- XIII gemäß Fig. 12;
Fig. 14 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIV-XIV gemäß Fig. 12;
Fig. 15 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Auslegung des Freilaufkupplungsmechanismus gemäß dem sechsten Aspekt der Ausführung zeigt;
Fig. 16 ist eine Vorderansicht eines äußeren Laufrings gemäß dem sechsten Aspekt der Ausführung;
Fig. 17A und 17B sind Schnittansichten entlang der Linie XVII-XVII gemäß Fig. 16;
Fig. 18 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Auslegung eines Drehmomentwandlers zeigt, der mit einem Freilaufkupplungsmechanismus gemäß dem siebten Aspekt der Ausführung ausgestattet ist; und
Fig. 19 ist eine vertikale Schnittansicht, die den Freilaufmechanismus des Drehmomentwandlers im Stand der Technik zeigt.
Nun werden Beispiele der praktikableren Aspekte der Ausführung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.
Fig. 1 ist eine vertikale Schnittansicht, die den Aufbau eines Drehmomentwandlers TC1 zeigt, der mit einem Freilaufkupplungsmechanismus gemäß dem ersten Aspekt der Ausführung der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
Der Drehmomentwandler TC1 hat ein Pumpenrad 12, das einen Fluidstrom erzeugt, ein Turbinenrad 14, das durch den Fluidstrom gedreht wird, eine stationäre Welle (genauer gesagt ein Nabenbauteil) 16, und ein Leitrad 18, das zwischen dem Pumpenrad 12 und dem Turbinenrad angeordnet ist, um eine Drehkraft vom Fluidstrom aufzunehmen.
Das Pumpenrad 12 ist vereint mit einer vorderen Abdeckung 20 ausgebildet, die mit einem nicht dargestellten Motor verbunden ist, wobei sie durch den Motor gedreht wird.
Das Turbinenrad 14 ist auf der Ausgangswelle (, die passend in eine Aussparung 24 eingesetzt ist, welche in Fig. 1 dargestellt ist und die nicht dargestellt ist) des Drehmomentwandlers TC1 über eine Turbinennabe 22 montiert.
Die stationäre Welle 16 ist mit einem Befestigungsbauteil vereint, nicht dargestellt, des Drehmomentwandlers TC1.
Das Leitrad 18 hat eine Leitradnabe 18a auf seiner inneren Umfangsseite, und es hat Schaufeln 18b auf den äußeren Umfang der Leitradnabe 18a.
Die grundlegende Konstruktion, wie sie bisher erläutert wurde, ist zum Stand der Technik gleich.
Das Leitrad 18 ist mit einer Freilaufkupplung OW1 ausgestattet. Die Freilaufkupplung OW1 verbindet und befestigt das Leitrad 18 mit der stationären Welle 16, wenn die Schaufeln 18b des Leitrads 18 die Drehkraft in einer spezifischen Richtung vom Fluidstrom empfangen hat. Im Gegensatz dazu erlaubt es die Freilaufkupplung OW1 dem Leitrad 18, sich zu drehen (sich im Lehrlaufmodus der Kupplung zu drehen), wenn die Leitradschaufeln 18b die Drehkraft in einer anderen Richtung empfangen haben. Somit kann in einem Bereich, bei dem das Geschwindigkeitsverhältnis kleiner als der Kupplungspunkt ist, wie vorstehend erläutert, das Leitrad 18 dem Fluidstrom eine Reaktionskraft geben (beruhend auf seinem befestigten Zustand), um dadurch zur Verstärkung des Drehmoments beizutragen. Weiterhin dreht sich in einem Bereich, bei dem das Geschwindigkeitsverhältnis größer als der Kupplungspunkt ist, wie vorstehend erläutert, das Leitrad 18 um dadurch den Leistungsverlust des Drehmomentwandlers TC1 zu verringern.
Die Freilaufkupplung OW1 hat einen äußeren Laufring 30 und einen inneren Laufring 40.
Der äußere Laufring 30 ist mit der Leitradnabe 18a vereint, die die innere Umfangsseite des Leitrads 18 ausbildet. Der äußere Laufring 30 lagert das Leitrad 18, so daß es in axialer Richtung X des Drehmomentwandlers TC1 beweglich ist und bezüglich der stationären Welle 16 drehbar ist. Schließlich hat der äußere Laufring 30 eine erste Seitenfläche 32, die rechtwinklig zur Achse X (axiale Richtung) ist. Die erste Seitenfläche 32 ist mit ersten Zähnen 34 versehen (dargestellt in Fig. 2A bis 2C).
Der innere Laufring 40 ist mit der stationären Welle 16 an seiner äußeren Umfangsseite vereint. Dieser innere Laufring 40 hat eine zweite Seitenfläche 42, die der ersten Seitenfläche 32 des äußeren Laufrings 30 gegenüber liegt. Die zweite Seitenfläche 42 ist mit zweiten Zähnen 44 versehen (dargestellt ist Fig. 2A bis 2C), die den äußeren Laufring 30 vom Drehen in eine Richtung abhalten können, und die mit den ersten Zähnen 34 des äußeren Laufrings 30 in Kämmeingriff (oder in Eingriff) sind.
Fig. 2A bis 2C sind entfaltete Schnittansichten, von denen jede eine Sequetion in der Umfangsrichtung R des Drehmomentwandlers TC1 entlang der Linie II-II, die durch Teile in Fig. 1 gezeigt sind, darstellt. Gemäß den Fig. 2A bis 2C sind die ersten Zähne 34 des äußeren Laufrings 30 in einer Vielzahl von Orten in Umfangsrichtung R ausgebildet, so daß sie von der ersten Seitenfläche 32 gradial zum Drehmomentwandler TC1 vorstehen (rechtwinklig zur Zeichenebene von Fig. 2A bis 2C). Schließlich ist jeder der zweiten Zähne 44 des inneren Laufrings 40 auf der zweiten Seitenfläche 42 in einer Sägezahnform korrespondierend zu jedem der ersten Zähne 34 des äußeren Laufrings 30 ausgebildet.
Nachstehend wird der Betrieb des ersten Aspekts der Ausführung beschrieben.
Im Bereich, bei dem das Geschwindigkeitsverhältnis kleiner als 1 (eins) (e < 1) ist, wie in Fig. 3 dargestellt ist, fließt der Fluidstrom von der linken Seite zur rechten Seite, wie in der Figur dargestellt ist (in Fig. 1, Fig. 2A bis 2C und Fig. 3), wobei die Schaufeln 18b des Leitrades 18 einen Druck P1 vom Fluidstrom empfangen.
Demzufolge wird durch den Druck P1 basierend auf den Fluidstrom eine axiale Kraftkomponente X1 erzeugt, die eine Richtung von der linken Seite zur rechte Seite hat, wie es in jeder Figur gesehen wird. Daher wird das Leitrad 18 nach rechts bewegt, wie es in jeder Figur gesehen wird, während zur gleichen Zeit der äußere Laufring 30 einheitlich mit dem Leitrad 18 ebenso nach rechts bewegt wird, wie es in jeder Figur gesehen wird, mit anderen Worten auf die Seite des inneren Laufrings 40. Demzufolge werden die ersten Zähne 34 des äußeren Laufrings 30 mit den zweiten Zähne 44 des inneren Laufrings 40 in Eingriff gebracht, wie in Fig. 2A dargestellt ist.
Der äußere Laufring 30 ist einheitlich mit (der Leitradnabe 18a des) Leitrads 18, während der innere Laufring 40 einheitlich mit der stationären Welle 16 ist. Daher dreht der Eingriff zwischen den ersten Zähnen 34 und den zweiten Zähnen 44 heraus, so daß die Drehbewegung des äußeren Laufrings 30 verhindert ist, das Leitrad 18 zu fixieren.
Andererseits empfangen im Bereich, wo das Geschwindigkeitsverhältnis größer als 1 (eins) (e > 1) ist, das Leitrad 18 und damit der äußere Laufring 30 einheitlich eine axiale Kraftkomponente X2 vom Fluidstrom, die eine Richtung von der rechten Seite zur linken Seite hat, wie es in jeder Figur gesehen wird. Demzufolge wird das Leitrad 18 (wie auch der äußere Laufring 30 einheitlich mit diesem Leitrad 18) durch die axiale Kraftkomponene X2 nach links bewegt, wie es in jeder Figur gesehen wird. Demzufolge werden die ersten Zähne 34 des äußeren Laufrings 30 von den zweiten Zähnen 44 des inneren Laufrings 40 außer Eingriff gebracht, wie in Fig. 2C dargestellt ist. Der äußere Laufring 30 kann daher frei drehen (um im Lehrlaufmodus der Kupplung OW1 zu drehen), in dem er die Drehkraft vom Fluidstrom aufnimmt, der über die Schaufeln 18b des Leitrads 18 eintritt.
In diesem Zustand drehen sich die ersten Zähne 34 des äußeren Laufrings 30 und die zweiten Zähne 44 des inneren Laufrings 40, ohne sich gegenseitig zu berühren. Daher wird sich ein einer Reibkraft zuzuschreibenden Leistungsverlust nicht zugezogen, wobei ebenso ein Stoßgeräusch (ein unnormaler Klang) bei der Berührung zwischen den ersten Zähnen 34 mit den zweiten Zähnen 44 nicht erzeugt.
Nebenbei bemerkt zeigt Fig. 2B einen Zustand, der zwischen dem Zustand von Fig. 2A und dem von Fig. 2C liegt, d. h., ein Zustand bei und nahe bei dem Geschwindigkeitsverhältnis e = 1. Der Zwischenzustand wird später erläutert.
Fig. 4A und 4B zeigen Modifikationen der ersten Zähne des äußeren Laufrings und der zweiten Zähne des inneren Laufrings.
Bei der in Fig. 4A dargestellten Modifikation sind alle ersten Zähne 34A des äußeren Laufrings 30 in einer Sägezahnform ausgebildet, die im wesentlichen der Form aller zweiten Zähne 44A des inneren Laufrings 40 entspricht. Beruhend auf einem derartigen Zahnprofil ist es den schiefen Ebenen 34Aα der ersten Zähne 34A und der 44Aβ der zweiten Zähne 44A möglich, sich zu berühren, so daß ein Ölfilm an dieser Stelle auf einfache Weise ausgebildet wird. Demzufolge ist es möglich, auf effektive Weise zu verhindern, das ein Stoßgeräusch ansteigt und das die ersten und zweiten Zähne beschädigt werden.
Andererseits sind gemäß der in Fig. 4B dargestellten Modifikation, um die Ausführung der in Fig. 4A dargestellten Modifikation zu verbessern, die zweiten Zähne 44B des inneren Laufrings 40 mit einer Rolle 44B1 ausgestattet. Darüber hinaus wird durch die Intension, die Rolle 44B1 in vorteilhafte Berührung mit der schiefen Ebene 34Bα eines jeden ersten Zahnes 34B des äußeren Laufrings 30 zu bringen, der Winkel der Neigung θ1 der schiefen Ebene 34Bα kleiner eingestellt, als der Winkel der Neigung θ2 der schiefen Ebene 44Bβ eines jeden zweiten Zahns 44B (d. h., θ1 < θ2 wird gehalten). Somit ist es der schiefen Ebene 34Bα eines jeden ersten Zahnes 34B möglich, zuverlässig in rollenden Kontakt mit der Rolle 44B1 zu kommen.
In Folge hiervon kann das Niveau der Stoßgeräusche noch weiter erniedrigt werden, wobei die Haltbarkeit der Freilaufkupplung OW1 weiter verbessert werden kann.
Nebenbei bemerkt ist gemäß dem ersten Aspekt der Ausführung die stationäre Welle 16 und der innere Laufring 40 als zwei separate Bauteile ausgebildet, die nachstehend vereinigt sind. Es ist jedoch überflüssig zu erwähnen, daß sie auch gerne in Form einer einheitlichen Struktur beispielsweise von Anfang an konstruiert sein können.
Somit kann die Anzahl der Komponenten des Drehmomentwandlers noch mehr verringert werden, wobei seine Festigkeit weiter erhöht werden kann und seine axiale Dimension noch weiter verkürzt werden kann.
Wenn in der Zwischenzeit das Geschwindigkeitsverhältnis 1 (eins) ist oder in der Nachbarschaft hiervon ist, wirkt die axiale Kraftkomponente in keiner Richtung auf das Leitrad 18. Demzufolge in dem Fall, wo das Leitrad 18 in diesem Zustand mit der Drehbewegung begonnen hat (jenseits des Kupplungspunkts), können der äußere Laufring 30 und der innere Laufring 40 ihre relativ Rotation möglicherweise beginnen, während die ersten Zähne 34 und die zweiten Zähne 44 in dem Zustand in Berührung liegen, die in Fig. 2B dargestellt ist. In diesem Fall können die ersten Zähne 34 entlang der Neigung der zweiten Zähne 44 sich drehen, so daß kein ernsthafter Nachteil im einzelnen nicht auftritt. Da jedoch die ersten Zähne 34 und die zweiten Zähne 44 in Berührung sind, entsteht etwas unnormaler Klang, und etwas Leistungsverlust wird entwickelt.
Als eine Idee oder als zweckmäßig zum verringern von diesem Problem auch etwas von einem strukturellen Standpunkt aus, wird die Meinung vertreten, wie in Abschnitt "ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG" dargestellt wurde, daß der Punkt, an dem sich die axiale Kraftkomponente umkehrt, soweit wie möglich von der Nachbarschaft von e = 1 auf die Seite des Kupplungspunkts zu versetzen.
Als eine andere Idee wird angesehen, daß der Fluiddruck selbst verwendet wird, und nicht eine axiale Kraftkomponente des Fluiddrucks.
Es ist der sich ergebende zweite Aspekt der Ausführung, der auf dieser Idee gründet.
Gemäß dem zweiten Aspekt der Ausführung, wie in Fig. 5 dargestellt ist, ist eine Fluidkammer 150 zwischen der ersten Seitenfläche 132 eines äußeren Laufrings 130 und der zweiten Seitenfläche 142 eines inneren Laufrings 140 ausgebildet. Ein Fluiddruck P2, der auf die Schaufeln 118b des Leitrads 118 einwirkt, wird über eine Ölleitung 152 in die Fluidkammer 150 eingeführt.
Andererseits ist die Freilaufkupplung eines Drehmomentwandlers TC2 gemäß diesem Aspekt der Ausführung derart eingestellt, daß ein Fluiddruck (Zufuhrdruck) P0 nahe der Leitradnabe 118a des Drehmomentwandlers TC2 auf die Fläche 136 des äußeren Laufrings 130 entfernt von seiner ersten Seitenfläche 132 wirken kann. Demzufolge wird der äußere Laufring 130 durch den Fluiddruck P0 immer gegen den inneren Laufring 140 gedrückt.
Fig. 6 zeigt die Relation zwischen dem Fluiddruck P0 nahe der Leitradnabe 118a und dem Fluiddruck P2, der auf die Schaufeln 118b des Leitrades 118 wirkt. Wie aus der Figur zu erkennen ist, ist der Fluiddruck P0 nahe der Leitradnabe 118a immer konstant, ungeachtet, von der Änderung des Geschwindigkeitsverhältnisses , wohingegen der Fluiddruck P2, der auf die Schaufeln 118b des Leitrades 118 einwirkt, seinen Wert in Abhängigkeit vom Geschwindigkeitsverhältnis verändert, wie dies durch die Dicke gebrochene Linie dargestellt ist. Die Charakteristik des Fluiddrucks P2 wird auf feine Weise geändert, in dem die Position der Einlaßöffnung 152a der Ölleitung 152 etwas geändert wird. Daher kann eine Stelle, wo der Schnittpunkt K zwischen den Fluiddrücken P0 und P2 mit dem Kupplungspunkt des Leitrades 118 übereinstimmt, durch Versuch und Irrtum, eine Simulationsberechnung oder ähnliches herausgefunden werden.
Da somit die Bedingung von P0 > P2 bis zum Kupplungspunkt beibehalten werden kann, wird in diesem Zustand das Leitrad 118 (wie auch der äußere Laufring 130) nach rechts gedrückt, wie es in Fig. 5 gesehen wird. Demzufolge werden die ersten Zähne (134 des äußeren Laufrings 130 und die zweiten Zähne (144) des inneren Laufrings 140 in Eingriff gebracht, wobei das Leitrad 118 fixiert wird.
Im Gegensatz dazu kommt die Ungleichung von P0 < P2 zur Wirkung in einem Bereich, wo das Geschwindigkeitsverhältnis größer als der Kupplungspunkt ist. Daher wird der äußere Laufring 130 (wie auch das Leitrad 118) durch den Fluiddruck P2 nach links geschoben, wie es in Fig. 5 gesehen wird. Demzufolge werden die ersten Zähne 134 des äußeren Laufrings 130 und die zweiten Zähne (144) des inneren Laufrings 140 außer Eingriff gebracht, wobei es dem äußeren Laufring 130 (wie auch dem Leitrad 118) ermöglicht wird, sich frei zu drehen (sich im Lehrlaufmodus der Kupplung des Drehmomentwandlers TC2 zu drehen). Im vorliegenden zweiten Aspekt der Ausführung ist die Fluidkammer 150 zwischen der ersten Seitenfläche 132 des äußeren Laufrings 130 und der zweiten Seitenfläche 142 des inneren Laufrings 140 definiert, wobei der Fluiddruck P2, der auf die Schaufeln 118b des Leitrades 118 einwirkt, in die Fluidkammer 150 direkt eingeführt wird, um dadurch den äußeren Laufring 130 und den inneren Laufring 140 außer Eingriff zu bringen. Es ist daher möglich, Eingriffs-Nichteingriffs- Bewegungen zu erhalten, die genauer sind, als in dem Fall, wo die axiale Kraftkomponente des Fluidstroms verwendet wird, wie beim vorstehenden ersten Aspekt der Ausführung.
Da nebenbei bemerkt die verbleibende Konstruktion und der Betrieb von diesem Aspekt der Ausführung ähnlich zu dem des ersten Aspekts der Ausführung ist, werden lediglich Zahlen, die jeweils die gleichen zwei niedrigeren Stellen haben, wie beim ersten Aspekt der Ausführung, den gleichen oder ähnlichen Teilen in Fig. 5 ohne ein wiederholte Erläuterung der Teile zugeordnet.
Nachfolgend zeigt Fig. 7 den dritten Aspekt der Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Beim dritten Aspekt der Ausführung ist ein Leitrad 218 in axialer Richtung X des Drehmomentwandlers TC3 wie beim Stand der Technik befestigt. Ein innerer Laufring 240 ist sowohl in axialer Richtung X und in der Drehrichtung R des Leitrades 218 mit einer stationären Welle 216 vereinigt. Ein äußerer Laufring 230 ist in axialer Richtung X in dem Raum zwischen dem Leitrad 218 und dem inneren Laufring 240 beweglich, wobei es was die Drehrichtung R angeht mit dem Leitrad 218 vereinigt ist. D. h., lediglich der äußere Laufring 230 wird axial (X) bewegt, um den Eingriff und den Nichteingriff zwischen dem äußeren Laufring 230 und dem inneren Laufring 240 zu verwirklichen. Das Bezugszeichen 260 bezeichnet einen Halter. Eine Fluidkammer 250 ist zwischen der ersten Seitenfläche 232 des äußeren Laufrings 230 und der zweiten Seitenfläche 242 des inneren Laufrings 240 definiert, wobei ein Fluiddruck P3, der auf die Schaufeln (nicht in Fig. 7 dargestellt) des Leitrads 218 einwirkt, in die Fluidkammer 250 eingeführt wird. Wie in Fig. 8A dargestellt ist, realisiert der Fluiddruck P3 den außer Eingriff zwischen dem äußeren Laufring 230 und dem inneren Laufring 240 in dem Bereich des Geschwindigkeitsverhältnisses größer als der Kupplungspunkt, und ermöglicht es dem Leitrad 218, sich zu drehen. Schließlich sind Fig. 8A und 8B Schnittansichten entlang der Linie VIII-VIII nach Fig. 7.
Um andererseits den äußeren Laufring 230 immer auf die Seite des inneren Laufrings 240 (zumindest im Bereich, wo das Geschwindigkeitsverhältnis kleiner als der Kupplungspunkt ist) zu drücken, wird der Fluiddruck P0 nahe der Leitradnabe (218a) des Drehmomentwandlers TC3 als Drückeinrichtung verwendet, ähnlich zu der in vorausgehenden zweiten Aspekt der Ausführung, wie in Fig. 7 und Fig. 8B dargestellt ist. D. h., der äußere Laufring 230 wird gedrückt, in dem über eine Ölleitung 254 der Fluiddruck P0 in eine rückwärtige Druckkammer 256 eingeführt wird.
Bezüglich der Aufbringung einer Drückkraft jedoch kann beispielsweise eine Drückfeder, wie die Wellefeder, in der rückwärtigen Druckkammer 256 wie beim in Fig. 19 dargestellten Stand der Technik angeordnet werden.
Nebenbei bemerkt ist die verbleibende Konstruktion und der Betrieb dieses Aspekts der Ausführung ähnlich zu dem der vorausgehenden Aspekte der Ausführung, wobei im Grunde genommen die gleichen Wirkungen hervorgebracht werden.
Nachstehend wird der vierte Aspekt der Ausführung beschrieben.
Übrigens bestehen die Aspekt der Ausführung, die nachstehend dargelegt, einschließlich dieses Aspekts der Ausführung darin, daß die Erzeugung eines Interferenzgeräusches beim Lehrlaufmodus der Freilaufkupplung verhindert wird, in dem die Freilaufkupplung zuverlässig gelöst bzw. gelüftet wird.
Fig. 9 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Auslegung eines Drehmomentwandlers TC4 darstellt, der mit einem Freilaufkupplungsmechanismus gemäß dem vierten Aspekt der Ausführung ausgestattet ist.
Ebenso im vierten Aspekt der in Fig. 9 dargestellten Ausführung ist eine Fluidkammer 350 zwischen der ersten Seitenfläche 332 eines äußeren Laufrings 330 und der zweiten Seitenfläche 342 eines inneren Laufrings 340 genauso wie im zweiten Aspekt der in Figur dargestellten Ausführung ausbildet. Das vorliegend der Eingriff zwischen dem äußeren Laufring 330 und dem inneren Laufring 340 angeht, wird die axiale Kraftkomponente des Fluiddrucks, der auf ein Leitrad 318 einwirkt, im wesentlichen auf die gleiche Weise wie beim ersten Aspekt der Ausführung verwendet. Was den außer Eingriff zwischen den Bauteilen 330 und 340 jedoch angeht, wird der Fluiddruck in die Kammer 350 eingeführt, damit dieser außer Eingriff sichergestellt wird. Dieser Aspekt der Ausführung besteht darin, daß ein Bauteil für eine Pumpbewegung angeordnet ist, um den Fluiddruck, nachdem er angehoben wurde, einzuführen.
Der äußere Laufring 330 hat Aussparungen 335 und Durchgangslöcher 336. Dieser äußere Laufring 330 spielt die Rolle des Pumpbauteils während seiner Drehbewegung. D. h., beruhend auf der Drehbewegung des äußeren Laufrings 330, eine in den Aussparungen 335 gesammelte Flüssigkeit wird aus den Durchgangslöchern 336 in die Fluidkammer 350 ausgefördert. Dieser Vorgang wird nun detailliert dargelegt.
Fig. 10 zeigt eine Vorderansicht des äußeren Laufrings 330 wie es in Fig. 9 in Richtung X gesehen wird. Ferner zeigt Fig. 12 eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI, wie in Fig. 10 dargestellt ist.
Wie in Fig. 10 dargestellt ist, ist der äußere Laufring 330 mit einer Vielzahl von (4) rechteckigen Aussparungen 335 auf einem gemeinsamen Umfang versehen. Wie in Fig. 11 dargestellt ist, hat jeder der Aussparungen 335 das Durchgangsloch 336 an seinem Endabschnitt.
Wenn sich der äußere Laufring 330 in der Richtung eines Pfeils, wie er in Fig. 10 dargestellt ist, dreht, wird das in jeder Aussparung 335 befindliche Fluid in der zur Drehrichtung des äußeren Laufrings 330 umgekehrten Richtung relativ bewegt. Infolgedessen wird ein Fluidstrom, wie durch den Pfeil gemäß Fig. 11 dargestellt ist, erzeugt, wobei der Fluiddruck basierend auf dem Fluidstrom in die Fluidkammer 350 eingeführt wird.
Wenn der Fluiddruck in die Fluidkammer 350 eingeführt worden ist, steigt der Druck innerhalb der Fluidkammer 350 an. Beruhend auf dem Innendruck wird der äußere Laufring 330 nach links bewegt, wie es in Fig. 9 gesehen wird. Infolgedessen werden der äußere Laufring 330 und der innere Laufring 340 zuverlässig außer Eingriff gebracht. Somit kann das Zusammenstoßgeräusch im Lehrlaufmodus der Freilaufkupplung zuverlässiger verhindert werden. Darüber hinaus wird in diesem Fall das Bauteil für die Pumpbewegung lediglich dadurch hergestellt, daß das vorstehend erwähnte Bauteil (äußerer Laufring 330) bearbeitet wird, ohne irgendein neues Bauteil zu benötigen, so daß die Freilaufkupplung ohne nennenswerte Kostenerhöhung verwirklicht werden kann.
Nebenbei bemerkt steht der äußere Laufring 330 und der innere Laufring 340 derart miteinander in Eingriff, daß, die beim ersten Aspekt der Ausführung das Leitrad 318 als auch der äußere Laufring 330 durch die axiale Kraftkomponente des Fluiddrucks, der auf die Schaufeln des Leitrades 318 einwirkt, axial bewegt wird. Wenn der äußere Laufring 330 und der inneren Laufring 314 miteinander in Eingriff gebracht worden sind, wird der erstere 330 fixiert und an der Drehbewegung gehindert, so daß der Pumpvorgang nicht bewirkt wird. Dies hält ebenso die sicherstellenden Aspekte der Ausführung aufrecht.
Nachstehend wird der fünfte Aspekt der Ausführung beschrieben.
Der fünfte Aspekt der Ausführung ist im Grunde genommen der gleiche wie beim vierten Aspekt der Ausführung. Er besteht in der Verbesserung des Aufbaus des äußeren Laufrings 330, der den Pumpvorgang im vierten Aspekt der Ausführung ausführt.
Fig. 12 ist eine Vorderansicht des äußeren Laufrings 430 gemäß dem fünften Aspekt der Ausführung. Ferner wird eine Schnittansicht entlang der Linie XIII-XIII gemäß Fig. 12 in Fig. 13 dargestellt, während eine Schnittansicht entlang der Linie XIV-XIV in Fig. 14 dargestellt ist.
Wie in Fig. 12 dargestellt ist, ist der äußere Laufring 430 mit einer Vielzahl von (4) dreieckigen Aussparungen 435 auf einem Umfang versehen. Jede Aussparung 435 hat eine spitzzulaufende Bodenfläche 435a, die aus ihrem in Fig. 14 dargestellten Querschnitt zu erkennen ist. Weiterhin ist ein Durchgangsloch 436 im untersten Abschnitt der Bodenfläche 435a vorgesehen, die dem Scheitelpunkt der dreieckig geformten Aussparungen 435 entspricht.
Wenn der äußere Laufring 430 in der Richtung eines in Fig. 12 angezeigten Pfeils gedreht wird, bewegt sich das in jeder Aussparung 435 befindliche Fluid in der zur Drehrichtung des äußeren Laufring 430 entgegengesetzten Richtung. Demzufolge strömt das Fluid zu dem Abschnitt der Aussparung 435, dessen Bereich sich nach und nach verkleinert, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids angehoben und sein Druck erhöht wird. Der erhöhte Fluiddruck wird vom Durchgangsloch 436 in die Fluidkammer (450) eingeführt. Daher ist die Wirkung der außer Eingriffbringung des äußeren Laufrings 430 und des inneren Laufrings (440) weiterhin verbessert.
Nachstehend wird der sechste Aspekt der Ausführung beschrieben.
Der sechste Aspekt der Ausführung besteht darin, den Pumpvorgang des äußeren Laufrings bei jedem der zwei vorausgehenden Aspekte der Ausführung durch Anordnung von zusätzlichen Bauteilen effizienter zu machen.
Fig. 15 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Auslegung des Freilaufkupplungsmechanismus gemäß dem sechsten Aspekt der Ausführung zeigt.
Bezugnehmend auf Fig. 15 sind Flügelblätter 570 und Federn 572 an der Seite eines äußeren Laufrings 530, ihrer ersten Seitenfläche 532 gegenüberliegend montiert. Sie werden durch einen Lagerlaufring (Anschlagbauteil) 574 geführt. Wenn der äußere Laufring 530 gedreht wird, schaben die Flügelblätter 570 das Fluid ab, wobei der Pumpvorgang bewirkt wird.
Dieser Aspekt wird nun detailliert beschrieben.
Fig. 16 ist eine Frontansicht, die zur Fig. 12 korrespondiert, wobei sie den äußere Laufring 530 zeigt. Der äußere Laufring 530 ist mit einer Vielzahl (4) von rechteckigen Aussparungen 535 auf einen Umfang in der gleichen Art und Weise wie beim vierten Aspekt der Ausführung angeordnet. In jedem der rechteckigen Aussparungen 535 ist ein Durchgangsloch 536 und zwei Federn 572 vorgesehen. Obwohl in Fig. 16 nicht dargestellt ist, ist das Flügelblatt 570 konform zur Konfiguration der Aussparung 535 angeordnet. Ein Schnitt entlang der Linie XVII-XVII in Fig. 16 ist in Fig. 17A und 17B dargestellt.
In jeder der Fig. 17A und 17B ist das Flügelblatt 570 und der Lagerlaufring (Anschlagbauteil) 574 und ein innerer Laufring 540 außerhalb des äußeren Laufrings 530 dargestellt. Das Flügelblatt 570 wird auf die Seite des Lagerlaufrings 574 durch die Federn 572 gedrückt.
Wie in Fig. 16 dargestellt ist, dreht sich der äußere Laufring 530 in der Richtung eines Pfeils. Bei dieser Gelegenheit werden im Zustand nach Fig. 17A der äußere Laufring 530 und das Flügelblatt nach rechts bewegt, wie es in der Figur gesehen wird. Demzufolge steigt ein Fluidstrom in der durch einen Pfeil gemäß Fig. 17A angezeigten Richtung entlang der Form des Flügelblattes 570 an, wobei das Fluid über das Durchgangsloch 536 in eine Fluidkammer 550 strömt.
Wenn das Fluid in die Fluidkammer 550 eingeströmt ist und seinen inneren Druck auf ein bestimmtes Ausmaß erhöht hat, wird der äußere Laufring 530 vom inneren Laufring 540 durch den Fluiddruck außer Eingriff gebracht, wie in Fig. 17B dargestellt ist.
Wie aus den Fig. 17A und 17B zu erkennen ist, dient der Abstand zwischen dem äußeren Laufring 530 und dem Lagerlaufring 574 als Einlaßöffnung für das Fluid für die Aussparung 535. Wie jeweils durch die Symbole Δh1 und Δh2 gemäß den Fig. 17A und 17B dargestellt ist, wird der Abstand kleiner, wenn der äußere Laufring 530 sich vom inneren Laufring 540 weiter entfernt (Δh1 > Δh2) wird gehalten). D. h., wenn der Fluiddruck innerhalb der Fluidkammer 550 zunehmend ansteigt, wird die Einströmung des Fluids zunehmend unterdrückt. Somit wird der Innenfluiddruck in der Fluidkammer 550 daran gehindert, unnötig hoch zu werden, wobei eine übermäßige Reibkraft daran gehindert wird, sich zwischen dem Flügelblatt 570 und dem Lagerlaufring 574 zu entwickeln.
Obwohl der vierte, fünfte und sechste Aspekt der Ausführung, wie oben beschrieben, die Kosten in der genannten Reihenfolge erhöhen, erzeugten sie in dieser Reihenfolge eine höhere Wirkung bezüglich des Pumpvorgangs.
Beruhend auf jedem dieser Wirkungen des Pumpvorgangs können die ersten Zähne des äußeren Laufrings und die zweiten Zähne des inneren Laufrings zuverlässig am aneinanderstoßen gehindert werden. Es ist demzufolge möglich, die Erzeugung von Kollisionsgeräuschen und einen der Reibkraft zuzuschreibenden Leistungsverlust zu verhindern. Daher wird die Wärmebehandlung für die Erhöhung der Haltbarkeit jeder Eingriffsfläche (sowohl der ersten Seitenfläche als auch der zweiten Seitenfläche) vereinfacht. Darüber hinaus verschlechtert sich der Widerstand der Eingriffsfläche, sich abzunutzen, nicht.
Es ist ein wesentlicher Punkt eines jeden vorstehend beschriebenen vierten bis siebten Aspekt der Ausführung, daß der Pumpvorgang durch die Drehbewegung des Leitrades (des äußeren Laufrings) aufgebracht wird. Somit kann der Fluiddruck zum zuverlässigen außer Eingriff bringen der ersten Zähne und der zweiten Zähne synchron zur Drehbewegung des Leitrades erzeugt werden. Es ist klar, daß der tatsächliche Aufbau der Pumpe nicht auf diejenigen der vorausgehenden Aspekte der Ausführung begrenzt ist, sondern das eine Flügelradpumpe oder eine Zahnradpumpe gemäß einer normalen Bauart gut verwendet werden kann.
Nachstehend wird der siebte Aspekt der Ausführung beschrieben.
Ähnlich wie beim zweiten Aspekt der Ausführung besteht der siebte Aspekt der Ausführung darin, daß ein äußerer Laufring außer Eingriff gebracht wird, in dem ein Fluiddruck verwendet wird, der in eine Fluidkammer eingeführt wird, die wiederum zwischen der ersten Seitenfläche des äußeren Laufrings und der zweiten Seitenfläche des inneren Laufrings definiert ist. Im Gegensatz zum zweiten Aspekt der Ausführung ist jedoch der siebte Aspekt der Ausführung derart aufgebaut, daß der Fluiddruck in der Nachbarschaft des inneren Umfangs eines Leitrades in die Fluidkammer eingeführt wird, wobei eine Flüssigkeitskammer auf der Seite des äußeren Laufrings gegenüber seiner ersten Seitenfläche definiert ist. Weiterhin wird ein Abflußdruck in die Flüssigkeitskammer eingeführt, so daß der äußere Laufring durch den Differentialdruck zwischen dem Fluiddruck und dem Abflußdruck außer Eingriff gebracht wird. Demzufolge kann eine Druckdifferenz erzeugt werden, die größer als beim zweiten Aspekt der Ausführung ist, wobei der äußere Laufring durch einen größeren Druck zuverlässig außer Eingriff gebracht werden kann.
Fig. 18 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Auslegung eines Drehmomentwandlers TC7 gemäß dem siebten Aspekt der Ausführung zeigt.
Wie in Fig. 18 dargestellt ist, ist die Fluidkammer 650 zwischen der ersten Seitenfläche 632 des äußeren Laufrings 630 und der zweien Seitenfläche 640 des inneren Laufrings 640 ausgebildet. Der auf das Leitrad 618 einwirkende Fluiddruck P2 wird der Fluidkammer 650 über eine Ölleitung 652 zugeführt.
Andererseits ist die Flüssigkeitskammer 680, die mit einem äußeren Laufring 630, einem Lagerlaufring 674 und einer Leitradnabe 618a umgeben ist, auf der Seite des äußeren Laufrings 630 gegenüber seiner ersten Seitenfläche 632 ausgebildet. Der Abflußdruck Pd wird der Flüssigkeitskammer 680 über eine Ölleitung 678 zugeführt, die in einer inneren Nabe 676 vorgesehen ist. Weiterhin sind die Fluiddrücke nahe der Leitradnabe 618a auf der Seite einer Turbine 614 und auf der Seite einer Pumpe 612 nahezu gleich, wobei sie durch das Symbol P0 bezeichnet werden. Wenn das Leitrad 618 sich dreht, gibt es eine Beziehung, die durch die nachstehende Ungleichung (1) dargestellt ist, zwischen dem Fluiddruck P2, dem Abflußdruck Pd und dem Fluiddruck P0:
P2 > P0 > Pd...(1)
Demzufolge wirkt eine Drückkraft basierend auf der Druckdifferenz(P2 - Pd) auf den äußeren Laufring 630. Diese Drückkraft ist größer als die Drückkraft basierend auf der Druckdifferenz (P2 - P0) gemäß dem zweiten Aspekt der Ausführung. Demzufolge ist es gemäß dem siebten Aspekt der Ausführung möglich, den äußeren Laufring 630 vom inneren Laufring 640 zuverlässiger außer Eingriff zu bringen und das Zusammenstoßgeräusch in dem Bereich zu eleminieren, wo das Geschwindigkeitsverhältnis größer als der Kupplungspunkt ist.
Nebenbei bemerkt ist der Eingriff zwischen dem äußeren Laufring 630 und dem inneren Laufring 640 gemäß diesem Aspekt der Ausführung ähnlich zu dem des zweiten Aspekts der Ausführung. Da ferner der verbleibende Aufbau und Betrieb von diesem Aspekt der Ausführung ähnlich zu dem des zweiten ist, soll ihre detaillierte Beschreibung entfallen.
Wie insofern gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, wird die Annäherung und die Trennung zwischen einer äußeren Laufring und einem inneren Laufring, die einen Freilaufkupplungsmechanismus darstellen, verwirklicht, in dem der Fluiddruck eines Stroms in einem Drehmomentwandler verwendet wird (der Fluiddruck selbst oder die axiale Kraftkomponente hiervon). Daher kann der äußere Laufring und der innere Laufring im Lehrlaufmodus des Freilaufkupplungsmechanismus perfekt außer Eingriff gebracht werden. Es ist demzufolge möglich, ein Stoßgeräusch (ein unnormaler Klang) an der Entstehung zu hindern und die Entwicklung eines Reibleistungsverlustes zu verhindern.
Gemäß dem Aspekt der Ausführung werden ein Leitrad und der mit ihm vereinigte äußere Laufring durch Verwendung der axialen Kraftkomponente des Fluidstroms axial bewegt. Daher kann eine Wellenfeder, die bisher unverzichtbar war durch eine einfache Konstruktion entfallen, wobei die axiale Dimension des Drehmomentwandlers auf dieses Ausmaß weiter verkürzt werden kann.
Gemäß dem Aspekt der Ausführung wird der Fluiddruck des Fluidstroms, der auf die Schaufel des Leitrades einwirkt, in den Raum zwischen dem äußeren Laufring und dem inneren Laufring eingeführt, um dadurch den äußeren Laufring und den inneren Laufring außer Eingriff zu bringen. Daher kann der äußere Laufring und der innere Laufring durch den Fluiddruck selbst, der auf die Schaufeln des Leitrades wirkt, außer Eingriff gebracht werden, so daß der Eingriff und die Lehrlaufrotation zwischen dem äußeren Laufring und dem inneren Laufring bei höherer Präzision geschaltet werden kann.
Gemäß dem Aspekts der Ausführung wird der Fluiddruck innerhalb des Drehmomentwandlers als eine Drückkraft verwendet, die wenigstens entweder den äußeren Laufring oder den inneren Laufring zum anderen hin drückt. Daher kann die Zahl der Komponenten verringert werden.
Gemäß dem Aspekt der Ausführung wird hilfsweise ein Abflußdruck verwendet. Daher kann eine Druckdifferenz, als eine Kraft zum außer Eingriff bringen des äußeren Laufrings und des inneren Laufrings vergrößert werden, so daß der äußere Laufring und der innere Laufring im Kupplungsbereich des Drehmomentwandlers zuverlässig außer Eingriff gebracht werden kann.
Gemäß dem Aspekt der Ausführung wird der Fluiddruck in eine Fluidkammer, die zwischen dem äußeren Laufring und dem inneren Laufring ausgebildet ist, eingeführt, in dem ein Pumpvorgang verwendet wird, der durch die Rotation des Leitrades erzeugt wird. Es ist daher möglich, die Erzeugung des Stoßgeräusches und die Entwicklung von Reibleistungsverlust zu verhindern, während der außer Eingriff zwischen dem äußeren Laufring und dem inneren Laufring sichergestellt ist.
Beim konkreten Ausführen der vorliegenden Erfindung ist es übrigens ganz optional, wie und welche der vorstehend beschriebenen Konstruktionen in Kombination für den Zweck des Eingriffs und des außer Eingriffs zwischen den ersten Zähnen des äußeren Laufrings und den zweiten Zähnen des inneren Laufrings übernommen werden.
Der Freilaufmechanismus eines Drehmomentwandlers, der eine kurze axiale Dimension hat, und der weder eine Stoßgeräusch (einen abnormalen Klang) erzeugt noch an Leistungsverlust in seinem Lehrlaufmodus leidet. Ein äußerer Laufring (30 in Fig. 1) ist mit einem Leitrad (18) vereinigt, und stützt das Leitrad (18, so daß es bezüglich eines stationären Welle (16) axial beweglich und drehbar ist. Der äußere Laufring (30) hat eine erste Seitenfläche (32) die mit ersten Zähnen versehen ist. Ein innerer Laufring (40) ist mit der stationären Welle (16) vereinigt, und umfaßt eine zweite Seitenfläche (42) die der ersten Seitenfläche (32) gegenüber liegt. Die zweite Seitenfläche (42) ist mit zweiten Zähnen versehen, die die Drehbewegung des äußeren Laufrings (30) in einer Richtung verhindern kann, in dem es mit den ersten Zähnen kämmt, bzw. in Eingriff ist. Das Leitrad (18) und der äußere Laufring (30) empfängt die axiale Kraftkomponente eines Fluidstroms, der sich abhängig von einem Geschwindigkeitsverhältnis ändert. Somit kommt der vereinte Aufbau (18, 30) nahe an die oder weg von dem inneren Laufring (40), um dadurch die ersten Zähne mit den zweiten Zähnen in Eingriff oder außer Eingriff zu bringen.

Claims

1. Freilaufkupplungsmechanismus eines Drehmomentwandlers mit einem Pumpenrad (12; 112; 312; 612), der einen Fluidstrom erzeugt, einem Turbinenrad (14; 114; 314; 614), das durch den Fluidstrom gedreht wird, einer stationären Welle (16; 116; 216), einem Leitrad (18; 118; 218; 318; 618), das zwischen dem Pumpenrad (12; 112; 312; 612) und dem Turbinenrad (14; 114; 314; 614) angeordnet ist, um eine Drehkraft vom Fluidstrom aufzunehmen, und einer Freilaufkupplungseinrichtung zum Verbinden des Leitrads (18; 118; 318; 618) mit der stationären Welle (16; 116; 216), wenn das Leitrad (18; 118; 318; 618) eine Drehkraft einer spezifischen Richtung vom Fluidstrom empfangen hat, die umfaßt:

einen äußeren Laufring (30; 130; 230; 330; 430; 530; 630), der an einer inneren Umfangsseite des Leitrades (18; 118; 318; 618) montiert ist, so daß er zusammen mit dem Leitrad (18; 118; 318; 618) drehbar ist, und der eine erste Seitenfläche (32; 132, 332; 332; 532; 632) umfaßt, die rechtwinklig zu einer Achse des Drehmomentwandlers ist, wobei die erste Seitenfläche (32; 132, 232; 332; 532; 632) mit ersten Zähnen (34; 234) versehen ist; und

einen inneren Laufring (40; 140; 240; 340; 540; 640), der an einer äußeren Umfangsseite der stationären Welle (16; 116; 216) montiert ist, so daß er nicht drehbar ist, und der eine zweite Seitenfläche (42; 142; 242; 342; 642) umfaßt, die der ersten Seitenfläche (32; 132, 232; 332; 532; 632) des äußeren Laufrings (30; 130; 230; 330; 430; 530; 630) gegenüberliegt; wobei die zweite Seitenfläche (42; 142; 242; 342; 642) mit zweiten Zähnen (44; 244) versehen ist, die den äußeren Laufring (30; 130; 230; 330; 430; 530; 630) an der Drehung in einer Richtung hindert, indem sie mit den ersten Zähnen (34; 234) kämmen; wobei wenigstens entweder der äußere Laufring (30; 130; 230; 330; 430; 530; 630) oder der innere Laufring (40; 140; 240; 340; 540; 640) zum Drehmomentwandler axial bewegt werden kann, so daß die ersten Zähne (34; 234) der ersten Seitenfläche (32; 132; 232; 332; 532; 632) mit den zweiten Zähnen (44; 244) der zweiten Seitenfläche (42; 142; 242; 342; 642) in Eingriff und außer Eingriff gebracht werden; und

wenigstens entweder der Eingriff oder der außer Eingriff durch Verwendung eines Fluiddrucks innerhalb des Drehmomentwandlers bewirkt wird,

gekennzeichnet dadurch, daß

eine Fluidkammer (150 : 250; 350; 550; 650) zwischen der ersten Seitenfläche (32; 132; 232; 332; 532; 632) und der zweiten Seitenfläche (42; 142; 242; 342; 642) ausgebildet ist; und

der Fluiddruck, der auf das Leitrad (18; 118; 218; 318; 618) oder auf die Schaufeln (18b; 118b) des Leitrades (18; 118; 218; 318; 618) einwirkt, in die Fluidkammer (150; 250; 350; 550; 650) eingeführt wird, so daß wenigstens entweder der äußere Laufring (30; 130; 230; 330; 430; 530; 630) oder der innere Laufring (40; 140; 240; 340; 540; 640) axial bewegt wird und daß die erste Zähne (34; 134) von den zweiten Zähnen (44; 144) außer Eingriff gebracht werden.

2. Freilaufkupplungsmechanismus eines Drehmomentwandlers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

der äußere Laufring (30; 130; 330; 430; 530; 630) mit der inneren Umfangsseite des Leitrades (18; 118; 318; 618) vereint ist und das Leitrad (18; 118; 318; 618) stützt, so daß er relativ zur stationären Welle (16; 116) axial beweglich ist; und

der äußere Laufring (30; 130; 230) durch axiale Kraftkomponenten der inneren Fluiddrücke des Drehmomentwandlers, die auf die Schaufeln (18b; 118b) des Leitrades (18; 118; 218) einwirken, axial bewegt wird, so daß die erste Zähne (34; 234) und die zweiten Zähne (44; 244) in Eingriff und außer Eingriff gelangen.

3. Freilaufkupplungsmechanismus eines Drehmomentwandlers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluiddruck innerhalb des Drehmomentwandlers als eine Drückkraft verwendet wird, die wenigstens entweder den äußeren Laufring (30; 130; 330; 430; 530; 630) oder den inneren Laufring (40; 140; 240; 340; 540; 640) zum anderen hin drückt, um die ersten Zähne (34; 234) und die zweiten Zähne (44; 244) in Eingriff zu bringen.

4. Freilaufkupplungsmechanismus eines Drehmomentwandlers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenn der Fluiddruck, der auf die Schaufeln (18b; 118b) des Leitrads (18; 118; 218; 618) einwirkt, fungiert, um die ersten Zähne (34) und die zweiten Zähne (44) außer Eingriff zu bringen, ein Abflußdruck des Drehmomentwandlers zum Unterstützen der außer Eingriffbringung verwendet wird.

5. Freilaufkupplungsmechanismus eines Drehmomentwandlers nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

ein Pumpenbauteil (330; 335; 336; 430; 435; 436; 530; 535; 536) das einheitlich mit dem Leitrad (318; 518) vorgesehen ist, und das einen Ausförderdruck erzeugt, der durch Erhöhen des Fluiddrucks, der auf das Leitrad (318; 518) des Drehmomentwandlers einwirkt, beruhend auf der Drehbewegung des Leitrades (318; 518) erhalten wird;

wobei der äußere Laufring (330; 430; 530) auf der inneren Umfangsseite des Leitrades (318; 518) montiert ist, so daß er nicht drehbar ist; während der innere Laufring (340; 440; 540) auf der äußeren Umfangsseite der stationären Welle (316) montiert ist, so daß er nicht drehbar ist, wobei die Fluidkammer (350; 550) zwischen der ersten Seitenfläche (332; 532) und der zweiten Seitenfläche (342) ausgebildet ist; und der Ausförderdruck des Pumpenbauteils (330; 335; 336; 430; 435; 436; 530; 535; 536) in die Fluidkammer (350; 550) eingeführt wird, um dadurch wenigstens entweder den äußeren Laufring (330; 430; 530) oder den inneren Laufring (340; 440; 540) axial zu bewegen und die ersten Zähne (334) und die zweiten Zähne (344) außer Eingriff zu bringen.