EP3394477A1 - Antriebsstrangvorrichtung - Google Patents

Antriebsstrangvorrichtung

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Publication number
EP3394477A1
EP3394477A1 EP16784789.6A EP16784789A EP3394477A1 EP 3394477 A1 EP3394477 A1 EP 3394477A1 EP 16784789 A EP16784789 A EP 16784789A EP 3394477 A1 EP3394477 A1 EP 3394477A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
resource
drive train
train device
torque converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16784789.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kai Heukelbach
Bernd Koppitz
Bernhard Ziegler
Tobias Schuster
Lukas Rube
Jan Velthaus
Jan KUHNERT
Timo Stark
Joel BALI
Thomas Grass
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of EP3394477A1 publication Critical patent/EP3394477A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/04—Features relating to lubrication or cooling or heating
    • F16H57/0434—Features relating to lubrication or cooling or heating relating to lubrication supply, e.g. pumps; Pressure control
    • F16H57/0441—Arrangements of pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H41/00—Rotary fluid gearing of the hydrokinetic type
    • F16H41/24—Details
    • F16H41/30—Details relating to venting, lubrication, cooling, circulation of the cooling medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H45/00—Combinations of fluid gearings for conveying rotary motion with couplings or clutches 
    • F16H45/02—Combinations of fluid gearings for conveying rotary motion with couplings or clutches  with mechanical clutches for bridging a fluid gearing of the hydrokinetic type

Definitions

  • the invention relates to a drive train device and a motor vehicle with a drive train device.
  • Torque converters are already known from the prior art, which are provided to supply operating means along a stator of the torque converter to a cooling system.
  • the invention is in particular the object of improving efficiency. It is achieved by an embodiment according to the invention according to claim 1. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
  • the invention relates to a drive train device, in particular for a
  • Motor vehicle having a torque converter, which comprises at least a first component and a second component, which are arranged rotatably to each other and at least one of which is provided to transmit a provided by a prime mover power to drive wheels.
  • the first component and the second component at least partially form a centripetal pump, which is provided to supply a device provided for cooling equipment to a cooling system.
  • Components are understood, which are provided in the motor vehicle to generate a power for a drive of the motor vehicle and to transfer to a road.
  • intended is intended in particular to be specially designed and / or
  • centripetal pump is to be understood as meaning, in particular, a pump which is intended to convey the operating medium in a centripetal direction
  • the centripetal pump is provided for directing the operating medium to one in the direction of a center of the centripetal pump
  • a “resource” is to be understood in particular a fluid which is suitable for a hydrodynamic
  • Torque transmission and / or cooling and / or lubrication is provided, in particular an oil.
  • the centripetal pump By means of the centripetal pump, the operating medium, in particular against a centrifugal force acting on this, in a
  • Zentripetalraum be promoted, whereby a pressure loss can be reduced and thereby a performance can be improved.
  • This is particularly advantageous when the coolant flows through the torque converter against a conventional flow direction and / or an increased cooling capacity for cooling the torque converter is necessary, such as when starting and / or during acceleration.
  • a C0 2 emissions, in particular when starting and / or accelerating, a motor vehicle having the drive train device, reduced and fuel consumption can be reduced. Overall, therefore, an efficiency can be improved.
  • a construction can be simplified if at least the first component is intended to move the operating means in a circumferential direction.
  • "moving" is to be understood in particular as meaning that the first component has a surface through which the operating medium is entrained relative to the second component during a rotational movement of the first component, for example due to an adhesive adhesion to the first component.
  • At least the second component is provided to redirect the resource in a Zentripetalraum.
  • the second component has at least one surface which is provided for deflecting the equipment entrained in the circumferential direction by the first component in the centripetal direction.
  • a construction can be particularly simplified if the first component is designed as an impeller and the second component is designed as a stator. Alternatively, the first component may also be designed as a nrad and the third component as a pump.
  • the torque converter has as a third component a turbine wheel, in the vicinity of the resources in the
  • Torque converter occurs. As a result, a uniform cooling of all components of the torque converter can be achieved, whereby energy efficiency can be further improved.
  • a "near zone” should in particular be understood as a spatial area which is formed, in particular, from points each having a minimum distance of at most 50 mm, advantageously at most 10 mm, preferably at most 5 mm, from the third component.
  • Centripetalpumpe comprises at least one resource channel, which is at least partially formed by the second component.
  • the centripetal pump can be structurally simply implemented in a torque converter and, in particular, integrated into already existing designs and concepts of torque converters and advantageously also be retrofitted.
  • the resource channel is in particular between an inner radius of the second component, which for connection to a shaft
  • a "resource channel” is to be understood in particular an object which is intended to guide a resource, and a resource flow in
  • the second component forms at least three sides of the resource channel. However, it is also conceivable that the second component completely forms the resource channel, in which case in particular the second component forms four sides of the resource channel.
  • At least one side, in particular a fourth side, of the operating medium channel is formed by the first component.
  • Zentripetalpumpe at least one further resource channel, in particular a plurality of other resource channels, which / which is at least substantially equivalent to the resource channel is / are.
  • the resource channels are arranged rotationally symmetrical to each other and in such a way that they at least one to each other have two times, preferably a multiple and in particular a sevenfold rotational symmetry.
  • Equipment outlet opening comprises, which differ from each other
  • Equipment can be achieved.
  • an angle between a channel tangent and a circle tangent at the point of an "input angle" is intended
  • An "initial angle” is to be understood as meaning, in particular, an angle between a channel tangent and a circular tangent at the point of a resource exit opening of the resource channel
  • a tangent be understood, which only touches on the point of a circular path which passes through the point, wherein a radius of the circular path corresponds to the distance between a geometric center of the second component and the point.
  • the input angle can be at least 1 °, preferably at least 5 ° and particularly preferably at least 15 °, and the starting angle can be at most 90 °, preferably at most 80 ° and particularly preferably at most 70 °. It is particularly preferred that the input angle is at least 20 ° and the output angle is at most 90 °. As a result, a pumping action of the centripetal pump can be improved.
  • the operating medium channel in particular in a plan view of the second component, has a curved contour.
  • the contour is preferably bent in one direction and particularly preferably has no direction changes.
  • the resource channel comprises a contour whose angular progression is linear.
  • a "linear angle course" is to be understood in particular as meaning that, in particular in a plan view of the second component, the input angle and the output angle along a profile of the contour of the resource channel linearly merge into each other depending on a Amount of a radial vector whose origin lies in the geometric center of the second component and whose tip describes a profile of the contour of the resource channel.
  • the contour describes at least a portion of a circle involute, and more preferably a portion of an Archimedean spiral.
  • Resource flow cut has a width and a depth that are in a ratio of at least 3: 5 and at most 3.1 to each other.
  • the resource channel has a width of 6 mm and a minimum depth of 2 mm and a maximum of 10 mm.
  • the centripetal pump comprises a total of seven equivalently designed operating medium ducts, in particular up to manufacturing tolerances and / or assembly tolerances, which are rotationally symmetrical to one another and in particular have a sevenfold rotational symmetry. As a result, a particularly uniform delivery by means of the centripetal pump can be achieved.
  • Fig. 2 is a sectional view of a schematic representation of
  • FIG. 3 is a schematic plan view of a second component of
  • a power train assembly is provided.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle 44 with a drive train device. Furthermore, the motor vehicle 44 has a drive machine 14.
  • the prime mover 14 can for be designed as a driving machine 14 known to a person skilled in the art,
  • the powertrain device transmits power provided by the prime mover 14 to drive wheels 16 of the motor vehicle 44.
  • the powertrain device includes a torque converter 26.
  • FIG. 2 is a sectional view of a schematic representation of FIG
  • Torque converter 26 has a first component 10.
  • the torque converter 26 has a second component 2.
  • the first component 10 is designed as an impeller.
  • the second component 12 is designed as a stator. Furthermore, the
  • Torque converter 26 a third component 28.
  • the third component 28 is formed as a turbine wheel.
  • the first, second and third components 10, 12, 28 are provided for a hydrodynamic torque transmission.
  • the first component 10 has a plurality of blades which are provided to detect and accelerate a resource, such as an oil in particular.
  • the first component 10 is intended to be non-rotatably connected to an output shaft of a drive machine 14, not shown here. For transmission of the torque provided by the engine 14, the first component 10 converts one of the engine 14
  • the first component 10 forms a primary side of the torque converter 26.
  • the third component 28 is intended to receive the flow energy provided by the first component 10 and to provide it as mechanical energy.
  • the third component 28 is intended to be connected to a non-illustrated transmission input shaft of the torque converter 26 downstream transmission.
  • the third component 28 forms a secondary side of the torque converter 26.
  • the torque converter 26 includes a freewheel 48.
  • the freewheel 48 is provided to support the second component 12 fixed to the housing. If the first component 10 has a higher rotational speed than the second component 12, the first component 10 generates a flow of operating medium, which is deflected at the third component 28 and at the second component 12. A torque acting on the second component 12 is directed in a blocking direction of the freewheel 48. The second component 12 is thereby arranged fixed to the housing. Due to the twice-diverted operating medium current acts on the third component 28, a torque which may be greater than that of the engine 14th provided torque. If the first component 10 and the third component 28 have the same or a similar rotational speed, the torque converter 26 acts as
  • the second component 12 is entrained by a resource flow.
  • a torque acting on the second component 12 is directed along a freewheeling direction of the freewheel 48.
  • the second component 12 rotates.
  • the torque converter 26 may include a lock-up clutch 50 that is provided to mechanically interconnect the first component 10 and the third component 28. Furthermore, the torque converter 26 has a
  • Vibration damper 52 for example in the form of a dual-mass flywheel, which is intended to occur in an operation of the prime mover 14
  • the torque converter 26 may be highly heated in an operating condition, particularly at the onset of torque transmission.
  • the powertrain device has a cooling system.
  • the cooling system is intended for temperature exchange between the equipment and an environment.
  • the cooling system is at a temperature exchange between the
  • the cooling system has a heat exchanger not shown here, which is provided for a person skilled in the art, which is provided to a heat energy dissipated by the operating means to a
  • the cooling system has a resource inlet 54 and a resource outlet 56.
  • the first component 10 and the second component 12 at least partially form one
  • Centripetal pump 18 off.
  • the third and the second, and in particular the first component could at least partially form a centripetal pump.
  • the operating fluid outlet 56 is connected to the centripetal pump 18.
  • the operating medium is moved by the first component 10 in a circumferential direction 22. If the second component 12 moves at a lower rotational speed than the first component 10 and / or the second component 12 is blocked by the freewheel 48, the second component 12 deflects the operating medium into a centripetal direction 24.
  • the cooling system may have a further pump not shown here.
  • the other pump delivers the resources within the cooling system 20.
  • the other pump is of the
  • Centripetal pump 18 designed differently. However, it is also conceivable that the Zentripetalpumpe 18 is provided as the sole pump for a promotion of the equipment in the cooling system.
  • the proximity region 30 is a spatial region, which is formed, in particular, from points each having a distance of at most 50 mm from the third component 28.
  • the operating medium inlet 54 has an outlet opening 58 which is at least partially bounded by the third component 28.
  • the resource inlet 54 leads to the vicinity 30 of the third component 28 of the torque converter 26.
  • the torque converter 26 and the cooling system form a cooling circuit. It is conceivable that the centripetal pump can also perform a function of a centrifugal pump, depending on the direction of an operating medium flow within the cooling circuit.
  • the centripetal pump 18 has at least one resource channel 32. Of the
  • Operating medium channel 32 is partially formed by the second component 12.
  • Resource channel may alternatively or additionally be formed by the first component.
  • the second component 12 has at least one groove 62.
  • the groove 62 at least partially forms the resource channel 32.
  • the groove 62 has three sides which enclose the resource stream.
  • the first component 10 forms the
  • Operating medium channel 32 partially off.
  • the first component 10 covers the groove 62 of the second component 12 and thus encloses the resource flow from a fourth side. In the present case, therefore, form the second and the first component 10, 12 the
  • Operating medium channel also be formed only by the second component. It is also conceivable that the second and the third component together form the resource channel.
  • the fluid channel 32 has a width of 6 mm, cut perpendicular to the fluid flow. Furthermore, the resource channel 32 perpendicular to
  • the second component 12 has an inner radius 64.
  • An extent of the inner radius 64 in the present case is 20.75 mm.
  • the second component 12 is supported on the freewheel 48.
  • the second component 12 has a central radius 66.
  • An extension of the central radius 66 is 60.5 mm.
  • the second component 12 also has an outer radius 68.
  • An extent of the outer radius 68 is 94 mm in the present case.
  • the inner radius is in particular between 1% and 50%, preferably between 10% and 40% and particularly preferably between 20% and 30% of the outer radius of the second component.
  • the central radius is in particular between 40% and 90%, preferably between 50% and 80% and particularly preferably between 60% and 70% of the outer radius of the second component.
  • the second component 12 has deflection vanes (not shown here) known to a person skilled in the art, which are provided to divert a resource flow for the purpose of converting a torque.
  • the deflecting vanes are arranged at the central radius 66 and extend to the outer radius 68.
  • the working medium channel 32 is arranged between the inner radius 64 and the central radius 66 of the second component 12.
  • the centripetal pump 18 has further operating medium ducts, which, in particular with the exception of manufacturing and / or assembly tolerances, are designed to be equivalent to the operating medium duct 32. In the present case, the centripetal pump 18 has six further operating fluid channels. Overall, the centripetal pump 18 has a total of seven resource channels 32. For clarity, here is only the
  • Resource channel 32 provided with a reference numeral.
  • the resource channels 32 are arranged so that they have a seven-fold rotational symmetry to each other.
  • the resource channel 32 has a resource input port 34 and a
  • Equipment input port 34 is different from an output angle 40 of the resource exit port 36. Entry angle 38 is 20 ° in the present case.
  • the output angle 40 is 60 ° in the present case.
  • the resource channel 32 between the resource input port 34 and the resource output port 36 has a contour 42 bent in one direction.
  • the contour 42 is free of changes in direction.
  • the angular course of the contour 42 is linear.
  • the resource channel 32 has a spiral contour.
  • the contour of the resource channel describes at least a portion of a Circular involute and most preferably a section of an Archimedean spiral.
  • the drive train device in particular instead of the torque converter comprises a friction disk clutch.
  • the friction disk clutch then has the first and the second component.
  • the first component could be formed as an inner disk of the Reiblamellenkupplung and the second component as an outer disk.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Fluid Gearings (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsstrangvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug (44), mit einem Drehmomentwandler (26), welcher wenigstens ein erstes Bauteil (10) und einem zweites Bauteil (12) aufweist, welche drehbar zueinander angeordnet sind und von denen zumindest eines dazu vorgesehen ist, eine von einer Antriebsmaschine (14) bereitgestellte Leistung an Antriebsräder (16) zu übertragen, wobei das erste Bauteil (10) und das zweites Bauteil (12) zumindest teilweise eine Zentripetalpumpe (18) ausbilden, welche dazu vorgesehen ist, ein zur Kühlung vorgesehenes Betriebsmittel einem Kühlsystem (20) zuzuführen, sowie eine Kraftfahrzeug (44) mit der Antriebsstrangvorrichtung.

Description

Antriebsstrangvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Antriebstrangvorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebstrangvorrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Drehmomentwandler bekannt, welche dazu vorgesehen sind, Betriebsmittel entlang eines Leitrads des Drehmomentwandlers einem Kühlsystem zuzuführen.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde eine Effizienz zu verbessern. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Antriebsstrangvorrichtung, insbesondere für ein
Kraftfahrzeug, welche einen Drehmomentwandler aufweist, welcher wenigstens ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil umfasst, welche drehbar zueinander angeordnet sind und von denen zumindest eines dazu vorgesehen ist, eine von einer Antriebsmaschine bereitgestellte Leistung an Antriebsräder zu übertragen.
Es wird vorgeschlagen, dass das erste Bauteil und das zweite Bauteil zumindest teilweise eine Zentripetalpumpe ausbilden, welche dazu vorgesehen ist, ein zur Kühlung vorgesehenes Betriebsmittel einem Kühlsystem zuzuführen.
Unter einer„Antriebsstrangvorrichtung" soll insbesondere zumindest ein Teil aller
Komponenten verstanden werden, die in dem Kraftfahrzeug dazu vorgesehen sind, eine Leistung für einen Antrieb des Kraftfahrzeugs zu generieren und auf eine Straße zu übertragen. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder
ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Vorzugsweise bilden jedoch das erste Bauteil und das zweite Bauteil die Zentripetalpumpe vollständig aus. Alternativ oder zusätzlich können weitere Bauteile die Zentripetalpumpe ausbilden. Unter einer„Zentripetalpumpe" soll insbesondere eine Pumpe verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, das Betriebsmittel in eine Zentripetalrichtung zu fördern. Vorzugsweise ist die Zentripetalpumpe dazu vorgesehen, das Betriebsmittel auf eine in Richtung eines Zentrums der Zentripetalpumpe
verlaufenden spiralförmige Bahn zu leiten. Unter einem„Betriebsmittel" soll insbesondere ein Fluid verstanden werden, welches für eine hydrodynamische
Drehmomentübertragung und/oder eine Kühlung und/oder eine Schmierung vorgesehen ist, wie insbesondere ein Öl. Mittels der Zentripetalpumpe kann das Betriebsmittel, insbesondere entgegen einer auf dieses wirkende Zentrifugalkraft, in eine
Zentripetalrichtung gefördert werden, womit ein Druckverlust verringert und dadurch eine Leistung verbessert werden kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Kühlmittel den Drehmomentwandler entgegen einer üblichen Strömungsrichtung durchströmt und/oder eine erhöhte Kühlleistung zum Kühlen des Drehmomentwandlers notwendig ist, wie beispielsweise beim Anfahren und/oder beim Beschleunigen. Dadurch kann ein C02 Ausstoß, insbesondere bei Anfahren und/oder Beschleunigen, eines Kraftfahrzeugs, welches die Antriebsstrangvorrichtung aufweist, verringert sowie ein Kraftstoffverbrauch reduziert werden. Insgesamt kann somit eine Effizienz verbessert werden.
Vorteilhaft kann eine Konstruktion vereinfacht werden, wenn zumindest das erste Bauteil dazu vorgesehen ist, das Betriebsmittel in eine Umfangsrichtung zu bewegen. Unter „bewegen" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass das erste Bauteil eine Fläche aufweist, durch die das Betriebsmittel bei einer Drehbewegung des ersten Bauteils relativ zu dem zweiten Bauteil mitgenommen wird, beispielsweise aufgrund einer adhäsiven Anhaftung an dem ersten Bauteil.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass zumindest das zweite Bauteil dazu vorgesehen ist, das Betriebsmittel in eine Zentripetalrichtung umzulenken. Hierdurch kann auf zusätzliche Bauteile verzichtet und somit eine Bauteileffizienz verbessert werden. Unter„in eine Zentripetalrichtung umlenken" soll insbesondere verstanden werden, dass das zweite Bauteil zumindest eine Fläche aufweist, die dazu vorgesehen ist, das durch das erste Bauteil in Umfangsrichtung mitgenommene Betriebsmittel in die Zentripetalrichtung umzulenken. Vorteilhaft kann eine Konstruktion besonders vereinfacht werden, wenn das erste Bauteil als ein Pumpenrad ausgebildet ist und das zweite Bauteil als ein Leitrad ausgebildet ist. Alternativ kann das erste Bauteil auch als ein nrad ausgebildet sein und das dritte Bauteil als ein Pumpenrad.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Drehmomentwandler als drittes Bauteil ein Turbinenrad aufweist, in dessen Nahbereich das Betriebsmittel in den
Drehmomentwandler eintritt. Hierdurch kann eine gleichmäßige Kühlung aller Bauteile des Drehmomentwandlers erreicht werden, wodurch eine Energieeffizienz weiter verbessert werden kann. Unter einem„Nahbereich" soll insbesondere ein räumlicher Bereich verstanden werden, welcher insbesondere aus Punkten gebildet ist, die jeweils einen minimalen Abstand von höchstens 50 mm, vorteilhaft von höchstens 10 mm, vorzugsweise von höchstens 5 mm von dem dritten Bauteil aufweisen.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die
Zentripetalpumpe zumindest einen Betriebsmittelkanal umfasst, welcher zumindest teilweise von dem zweiten Bauteil ausgebildet ist. Hierdurch kann konstruktiv einfach die Zentripetalpumpe in einen Drehmomentwandler implementiert werden und insbesondere in bereits bestehende Bauarten und Konzepte von Drehmomentwandlern integriert und vorteilhaft auch nachgerüstet werden. Der Betriebsmittelkanal ist insbesondere zwischen einem Innenradius des zweiten Bauteils, welcher zur Anbindung an eine Welle
vorgesehen ist und einem Mittelradius des zweiten Bauteils, an welchem
Umlenkschaufeln des zweiten Bauteils angeordnet sind, angeordnet. Unter einem „Betriebsmittelkanal" soll insbesondere ein Objekt verstanden werden, das zu einer Führung eines Betriebsmittels vorgesehen ist, und einen Betriebsmittelstrom in
Strömungsrichtung gesehen unmittelbar auf vier Seiten, umschließt. Das zweite Bauteil bildet zumindest drei Seiten des Betriebsmittelkanals aus. Es ist jedoch auch denkbar, dass das zweite Bauteil den Betriebsmittelkanal vollständig ausbildet, wobei dann insbesondere das zweite Bauteil vier Seiten des Betriebsmittelkanals ausbildet.
Besonders bevorzugt ist zumindest eine Seite, insbesondere eine vierte Seite, des Betriebsmittelkanals von dem ersten Bauteil ausgebildet. Vorteilhaft umfasst die
Zentripetalpumpe zumindest einen weiteren Betriebsmittelkanal, insbesondere mehrere weitere Betriebsmittelkanäle, welcher/welche zumindest im Wesentlichen äquivalent zu dem Betriebsmittelkanal ausgebildet ist/sind. Die Betriebsmittelkanäle sind zueinander rotationssymmetrisch angeordnet und zwar so, dass diese zueinander zumindest eine zweifache, vorzugsweise eine mehrfache und zwar insbesondere eine siebenfache Rotationssymmetrie aufweisen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Betriebsmittelkanal eine Betriebsmitteleingangsöffnung und eine
Betriebsmittelausgangsöffnung umfasst, welche voneinander verschiedene
Eingangswinkel und Ausgangswinkel aufweisen, wobei der Eingangswinkel kleiner ist als der Ausgangswinkel. Hierdurch kann eine konstruktiv einfache Umlenkung des
Betriebsmittels erzielt werden. Unter einem„Eingangswinkel" soll insbesondere ein Winkel zwischen einer Kanaltangente und einer Kreistangente am Punkt einer
Betriebsmitteleingangsöffnung des Betriebsmittelkanals verstanden werden. Unter einem „Ausgangswinkel" soll insbesondere ein Winkel zwischen einer Kanaltangente und einer Kreistangente am Punkt einer Betriebsmittelausgangsöffnung des Betriebsmittelkanals verstanden werden. Unter einer Kanaltangente soll hier insbesondere eine Tangente verstanden werden, welche die Kontur des Betriebsmittelkanals in dem Punkt nur berührt. Unter einer Kreistangente soll hier insbesondere eine Tangente verstanden werden, welche auf dem Punkt eine Kreisbahn nur berührt, welche durch den Punkt verläuft, wobei ein Radius der Kreisbahn dem Abstand zwischen einem geometrischen Mittelpunkt des zweiten Bauteils und dem Punkt entspricht. !
Insbesondere kann der Eingangswinkel minimal 1 °, vorzugsweise minimal 5° und besonders bevorzugt minimal 15° und der Ausgangswinkel maximal 90°, vorzugsweise maximal 80° und besonders bevorzugt maximal 70° betragen. Besonders bevorzugt wird vorgeschlagen, dass der Eingangswinkel minimal 20° und der Ausgangswinkel maximal 90° beträgt. Hierdurch kann eine Pumpwirkung der Zentripetalpumpe verbessert werden.
Der Betriebsmittelkanal weist, insbesondere in einer Draufsicht auf das zweite Bauteil, eine gebogene Kontur auf. Die Kontur ist vorzugsweise in eine Richtung gebogen und weist besonders bevorzugt keine Richtungswechsel auf. Vorteilhaft weist der
Betriebsmittelkanal eine spiralförmige Kontur auf. Um eine gleichmäßige Förderung zu erreichen wird vorzugsweise vorgeschlagen, dass der Betriebsmittelkanal eine Kontur umfasst, deren Winkelverlauf linear ist. Unter einem„linearen Winkelverlauf" soll insbesondere verstanden werden, dass insbesondere in einer Draufsicht auf das zweite Bauteil, der Eingangswinkel und der Ausgangswinkel entlang eines Verlaufs der Kontur des Betriebsmittelkanals linear ineinander übergehen und zwar abhängig von einem Betrag eines Radialvektors, dessen Ursprung im geometrischen Mittelpunkt des zweiten Bauteils liegt und dessen Spitze einen Verlauf der Kontur des Betriebsmittelkanals beschreibt. Vorzugsweise beschreibt die Kontur zumindest einen Teilabschnitt einer Kreisevolvente und besonders bevorzugt einen Teilabschnitt einer Archimedischen Spirale.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Betriebsmittelkanal senkrecht zur
Betriebsmittelströmung geschnitten eine Breite und eine Tiefe aufweist, die in einem Verhältnis von wenigstens 3:5 und höchstens 3.1 zueinander stehen. Vorzugsweise weist der Betriebsmittelkanal eine Breite von 6 mm und eine Tiefe von minimal 2 mm und maximal 10 mm auf. Hierdurch kann eine Fördermenge erhöht und vorteilhaft eine Funktionsweise der Zentripetalpumpe verbessert werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Zentripetalpumpe insgesamt sieben zueinander, insbesondere bis auf Hersteliungs- und/oder Montagetoleranzen, äquivalent ausgebildete Betriebsmittelkanäle umfasst, welche zueinander rotationssymmetrisch, angeordnet sind und insbesondere zueinander eine siebenfach Rotationssymmetrie aufweisen. Hierdurch kann eine besonders gleichmäßige Förderung mittels der Zentripetalpumpe erreicht werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren 1 bis 3, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebsstrangvorrichtung,
Fig. 2 eine Schnittansicht einer schematischen Darstellung der
Antriebsstrangvorrichtung mit einem Drehmomentwandler und Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf ein zweites Bauteil der
Antriebsstrangvorrichtung.
Die Figur 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 44 mit einer Antriebsstrangvorrichtung. Ferner weist das Kraftfahrzeug 44 eine Antriebsmaschine 14 auf. Die Antriebsmaschine 14 kann für als eine einem Fachmann bekannte Antriebsmaschine 14 ausgebildet sein,
beispielsweise als ein Verbrennungsantrieb, ein Elektroantrieb, ein Erdgasantrieb, ein Brennstoffzellenantrieb und/oder ein Hybridantrieb. Die Antriebsstrangvorrichtung überträgt eine von der Antriebsmaschine 14 bereitgestellte Leistung an Antriebsräder 16 des Kraftfahrzeugs 44. Zur Übertragung der Leistung weist die Antriebsstrangvorrichtung einen Drehmomentwandler 26 auf.
In Figur 2 ist eine Schnittansicht einer schematischen Darstellung der
Antriebsstrangvorrichtung mit dem Drehmomentwandler 26 gezeigt. Der
Drehmomentwandler 26 weist ein erstes Bauteil 10 auf. Der Drehmomentwandler 26 weist ein zweites Bauteil 2 auf. Das erste Bauteil 10 ist als ein Pumpenrad ausgebildet. Das zweite Bauteil 12 ist als ein Leitrad ausgebildet. Ferner umfasst der
Drehmomentwandler 26 ein drittes Bauteil 28. Das dritte Bauteil 28 ist als ein Turbinenrad ausgebildet. Das erste, zweite und dritte Bauteil 10, 12, 28 sind für eine hydrodynamische Drehmomentübertragung vorgesehen. Das erste Bauteil 10 weist eine Mehrzahl von Schaufeln auf, die dazu vorgesehen sind, ein Betriebsmittel, wie insbesondere ein Öl, zu erfassen und zu beschleunigen. Das erste Bauteil 10 ist dazu vorgesehen, drehfest mit einer Abtriebswelle einer hier nicht näher dargestellten Antriebsmaschine 14 verbunden zu werden. Für eine Übertragung des von der Antriebsmaschine 14 bereitgestellten Drehmoments, wandelt das erste Bauteil 10 eine von der Antriebsmaschine 14
bereitgestellte mechanische Energie in Strömungsenergie um. Das erste Bauteil 10 bildet eine Primärseite des Drehmomentwandlers 26 aus.
Das dritte Bauteil 28 ist dazu vorgesehen, die von dem ersten Bauteil 10 bereitgestellte Strömungsenergie aufzunehmen und als mechanische Energie bereitzustellen. Das dritte Bauteil 28 ist dazu vorgesehen, mit einer nicht näher dargestellten Getriebeeingangswelle eines dem Drehmomentwandler 26 nachgeschalteten Getriebes verbunden zu werden. Das dritte Bauteil 28 bildet eine Sekundärseite des Drehmomentwandlers 26 aus.
Der Drehmomentwandler 26 umfasst einen Freilauf 48. Der Freilauf 48 ist dazu vorgesehen, das zweite Bauteil 12 gehäusefest abzustützen. Weist das erste Bauteil 10 eine höhere Drehzahl auf als das zweite Bauteil 12, erzeugt das erste Bauteil 10 einen Betriebsmittelstrom, der an dem dritten Bauteil 28 und an dem zweiten Bauteil 12 umgelenkt wird. Ein auf das zweite Bauteil 12 dabei wirkendes Drehmoment ist in eine Sperrrichtung des Freilaufs 48 gerichtet. Das zweite Bauteil 12 ist dadurch gehäusefest angeordnet. Durch den zweifach abgelenkten Betriebsmittelstrom wirkt auf das dritte Bauteil 28 ein Drehmoment, das größer sein kann als das von der Antriebsmaschine 14 bereitgestellte Drehmoment. Weisen das erste Bauteil 10 und das dritte Bauteil 28 eine gleiche oder ähnliche Drehzahl auf, wirkt der Drehmomentwandler 26 als
hydrodynamische Kupplung. Das zweite Bauteil 12 wird durch einen Betriebsmittelstrom mitgenommen. Ein auf das zweite Bauteil 12 wirkendes Drehmoment, ist entlang einer Freilaufrichtung des Freilaufs 48 gerichtet. Das zweite Bauteil 12 dreht mit.
Zusätzlich kann der Drehmomentwandler 26 eine Überbrückungskupplung 50 aufweisen, die dazu vorgesehen ist, das erste Bauteil 10 und das dritte Bauteil 28 mechanisch miteinander zu verbinden. Ferner weist der Drehmomentwandler 26 einen
Schwingungsdämpfer 52 auf, beispielsweise in Form eines Zweimassenschwungrads, der dazu vorgesehen ist, in einem Betrieb der Antriebsmaschine 14 auftretende
Drehschwingungen zu dämpfen.
Der Drehmomentwandler 26 kann sich in einem Betriebszustand, insbesondere beim Einsetzen einer Drehmomentübertragung, stark erhitzen. Um einer Überhitzung entgegen zu wirken, weist die Antriebsstrangvorrichtung ein Kühlsystem auf. Das Kühlsystem ist zu einem Temperaturaustausch zwischen dem Betriebsmittel und einer Umgebung vorgesehen. Das Kühlsystem ist zu einem Temperaturaustausch zwischen dem
Betriebsmittel und einer Umgebung vorgesehen. Das Kühlsystem weist einen hier nicht näher dargestellten für einen Fachmann bekannten Wärmetauscher auf, der dazu vorgesehen ist, eine durch das Betriebsmittel abgeführte Wärmeenergie an eine
Umgebung oder auf ein weiteres Kühlmittel, wie beispielsweise ein Kühlwasser, abzugeben. Zur Anbindung des Drehmomentwandlers 26 weist das Kühlsystem einen Betriebsmittelzulauf 54 und einen Betriebsmittelablauf 56 auf.
Das erste Bauteil 10 und das zweites Bauteil 12 bilden zumindest teilweise eine
Zentripetalpumpe 18 aus. Alternativ oder zusätzlich könnten auch das dritte und das zweite, sowie insbesondere das erste Bauteil zumindest teilweise eine Zentripetalpumpe ausbilden. Der Betriebsmittelablauf 56 ist mit der Zentripetalpumpe 18 verbunden. Um das Betriebsmittel mittels der Zentripetalpumpe 18 dem Kühlsystem zuzuführen wird das Betriebsmittel von dem ersten Bauteil 10 in eine Umfangsrichtung 22 bewegt. Bewegt sich das zweite Bauteil 12 mit einer geringeren Drehzahl als das erste Bauteil 10 und/oder wird das zweite Bauteil 12 durch den Freilauf 48 gesperrt, lenkt das zweite Bauteil 12 das Betriebsmittel in eine Zentripetalrichtung 24 um. Das Kühlsystem kann eine hier nicht weiter dargestellte weitere Pumpe aufweisen. Die weitere Pumpe fördert das Betriebsmittel innerhalb des Kühlsystems 20. Die weitere Pumpe ist von der
Zentripetalpumpe 18 verschieden ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Zentripetalpumpe 18 als alleinige Pumpe für eine Förderung des Betriebsmittels im Kühlsystem vorgesehen ist.
In einem Nahbereich 30 des dritten Bauteils 28 wird das Betriebsmittel in den
Drehmomentwandler 26 gefördert. Der Nahbereich 30 ist ein räumlicher Bereich, welcher insbesondere aus Punkten gebildet ist, die jeweils einen Abstand von höchstens 50 mm von dem dritten Bauteil 28 aufweisen. Dazu weist der Betriebsmittelzulauf 54 eine Austrittsöffnung 58 auf, die zumindest teilweise von dem dritten Bauteil 28 begrenzt ist. Der Betriebsmittelzulauf 54 führt zu dem Nahbereich 30 des dritten Bauteils 28 des Drehmomentwandlers 26 hin. Der Drehmomentwandler 26 und das Kühlsystem bilden einen Kühlkreislauf aus. Es ist denkbar, dass die Zentripetalpumpe je nach Richtung eines Betriebsmittelstroms innerhalb des Kühikreislaufs auch eine Funktion einer Zentrifugalpumpe ausüben kann.
Die Zentripetalpumpe 18 weist zumindest einen Betriebsmittelkanal 32 auf. Der
Betriebsmittelkanal 32 ist teilweise von dem zweiten Bauteil 12 gebildet. Der
Betriebsmittelkanal kann alternativ oder zusätzlich von dem ersten Bauteil ausgebildet sein. Das zweite Bauteil 12 weist zumindest eine Nut 62 auf. Die Nut 62 bildet zumindest teilweise den Betriebsmittelkanal 32. Die Nut 62 weist drei Seiten auf, welche den Betriebsmittelstrom umschließen. Ferner bildet das erste Bauteil 10 den
Betriebsmittelkanal 32 teilweise aus. Das erste Bauteil 10 deckt die Nut 62 des zweiten Bauteils 12 ab und umschließt so den Betriebsmittelstrom von einer vierten Seite. Im vorliegenden Fall bilden also das zweite und das erste Bauteil 10, 12 den
Betriebsmittelkanal 32 vollständig aus. Alternativ oder zusätzlich kann der
Betriebsmittelkanal auch nur von dem zweiten Bauteil gebildet sein. Es ist ferner auch denkbar, dass das zweite und das dritte Bauteil den Betriebsmittelkanal gemeinsam ausbilden.
Der Betriebsmittelkanal 32 weist senkrecht zur Betriebsmittelströmung geschnitten eine Breite von 6 mm auf. Ferner weist der Betriebsmittelkanal 32 senkrecht zur
Betriebsmittelströmung geschnitten, eine Tiefe von minimal 2 mm und maximal 10 mm auf. Die Breite und die Tiefe stehen damit in einem Verhältnis von wenigstens 3:5 und höchstens 3:1 zueinander. Vorzugsweise ist eine Erstreckung des Betriebsmittelkanals entlang der Kontur des Betriebsmittelkanals zumindest 2-mal, insbesondere wenigstens 5-mal und vorteilhaft zumindest 10-mal so groß, wie die Breite Betriebsmittelkanals. Das zweite Bauteil 12 weist einen Innenradius 64 auf. Eine Erstreckung des Innenradius 64 beträgt im vorliegenden Fall 20,75 mm. An dem Innenradius 64 stütz sich das zweite Bauteil 12 an dem Freilauf 48 ab. Ferner weist das zweite Bauteil 12 einen Mittelradius 66 auf. Eine Erstreckung des Mittelradius 66 beträgt 60,5 mm. Das zweite Bauteil 12 weist ferner einen Außenradius 68 aus. Eine Erstreckung des Außenradius 68 beträgt im vorliegenden Fall 94 mm. Der Innenradius beträgt insbesondere zwischen 1 % und 50 %, vorzugsweise zwischen 10 % und 40% und besonders bevorzugt zwischen 20 % und 30 % des Außenradius des zweiten Bauteils. Der Mittelradius beträgt insbesondere zwischen 40 % und 90 %, vorzugsweise zwischen 50 % und 80% und besonders bevorzugt zwischen 60 % und 70 % des Außenradius des zweiten Bauteils.
Das zweite Bauteil 12 weist für einen Fachmann bekannte Umlenkschaufeln (hier nicht dargestellt) auf, welche dazu vorgesehen sind, einen Betriebsmittelstrom zur Wandlung eines Drehmoments umzulenken. Die Umlenkschaufeln sind an dem Mittelradius 66 angeordnet und erstrecken sich bis zum Außenradius 68. Der Betriebsmittelkanal 32 ist zwischen dem Innenradius 64 und dem Mittelradius 66 des zweiten Bauteils 12 angeordnet.
Die Zentripetalpumpe 18 weist weitere Betriebsmittelkanäle auf, welche, insbesondere bis auf Herstellungs- und/oder Montagetoleranzen, äquivalent zu dem Betriebsmittelkanal 32 ausgebildet sind. Im vorliegenden Fall weist die Zentripetalpumpe 18 sechs weitere Betriebsmittelkanäle auf. Insgesamt weist die Zentripetalpumpe 18 insgesamt sieben Betriebsmittelkanäle 32 auf. Zur besseren Übersichtlichkeit ist hier nur der
Betriebsmittelkanal 32 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Betriebsmittelkanäle 32 sind so angeordnet, dass diese zueinander eine siebenfache Rotationssymmetrie aufweisen.
Der Betriebsmittelkanal 32 weist eine Betriebsmitteleingangsöffnung 34 und eine
Betriebsmittelausgangsöffnung 36 auf. Ein Eingangswinkel 38 der
Betriebsmitteleingangsöffnung 34 ist verschieden von einem Ausgangswinkel 40 der Betriebsmittelausgangsöffnung 36. Der Eingangswinkel 38 beträgt im vorliegenden Fall 20°. Der Ausgangswinkel 40 beträgt im vorliegenden Fall 60°. In einer Draufsicht, weist der Betriebsmittelkanal 32 zwischen der Betriebsmitteleingangsöffnung 34 und der Betriebsmittelausgangsöffnung 36 eine in eine Richtung gebogenen Kontur 42 auf. Die Kontur 42 ist dabei frei von Richtungsänderungen. Der Winkelverlauf der Kontur 42 ist linear. Der Betriebsmittelkanal 32 weist eine spiralförmige Kontur auf. Vorzugsweise beschreibt die Kontur des Betriebsmittelkanals zumindest einen Teilabschnitt einer Kreisevolvente und besonders bevorzugt einen Teilabschnitt einer Archimedischen Spirale.
Alternativ oder zusätzlich zu dem obigen Ausführungsbeispiel ist es jedoch auch denkbar, dass die Antriebstrangvorrichtung, insbesondere anstelle des Drehmomentwandlers eine Reiblamellenkupplung umfasst. Die Reiblamellenkupplung weist dann das erste und das zweite Bauteil auf. Vorzugsweise könnte das erste Bauteil als eine Innenlamelle der Reiblamellenkupplung ausgebildet sein und das zweite Bauteil als eine Außenlamelle.
Bezugszeichenliste
erstes Bauteil
zweites Bauteil
Antriebsmaschine
Antriebsräder
Zentripetalpumpe
Umfangrichtung
Zentripetalrichtung
Drehmomentwandler
drittes Bauteil
Nahbereich
Betriebsmittelkanal
Betriebsmitteleingangsöffnung
Betriebsmittelausgangsöffnung
Eingangswinkel
Ausgangswinkel
Kontur
Kraftfahrzeug
Freilauf
Uberbrückungskupplung
Schwingungsdämpfer
Betriebsmittellzulauf
Betriebsmittelablauf
Austrittsöffnung
Nut
Innenradius
Mittel radius
Außenradius

Claims

Patentansprüche
Antriebsstrangvorrichtung für ein Kraftfahrzeug (44),
mit wenigstens einem Drehmomentwandler (26), welcher wenigstens ein erstes Bauteil (10) und ein zweites Bauteil (12) aufweist, welche drehbar zueinander angeordnet sind und von denen zumindest eines dazu vorgesehen ist, eine von einer Antriebsmaschine (14) bereitgestellte Leistung an Antriebsräder (16) zu übertragen,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Bauteil (10) und das zweites Bauteil (12) zumindest teilweise eine Zentripetalpumpe (18) ausbilden, welche dazu vorgesehen ist, ein zur Kühlung vorgesehenes Betriebsmittel einem Kühlsystem (20) zuzuführen.
Antriebsstrangvorrichtung nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest das erste Bauteil (10) dazu vorgesehen ist, das Betriebsmittel in eine Umfangrichtung (22) zu bewegen.
Antriebsstrangvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest das zweite Bauteil (12) dazu vorgesehen ist, das Betriebsmittel in eine Zentripetalrichtung (24) umzulenken.
4. Antriebsstrangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Bauteil (10) als ein Pumpenrad ausgebildet ist und das zweite Bauteil (12) als ein Leitrad ausgebildet ist.
5. Antriebsstrangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
der Drehmomentwandler (26) als drittes Bauteil (28) ein Turbinenrad aufweist, in dessen Nahbereich (30) das Betriebsmittel in den Drehmomentwandler (26) eintritt.
6. Antriebsstrangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zentripetalpumpe (18) zumindest einen Betriebsmittelkanal (32) aufweist, welcher zumindest teilweise von dem zweiten Bauteil (12) ausgebildet ist.
7. Antriebsstrangvorrichtung nach Anspruch 6
dadurch gekennzeichnet, dass
der Betriebsmittelkanal (32) eine Betriebsmitteleingangsöffnung (34) und eine Betriebsmittelausgangsöffnung (36) umfasst, welche voneinander verschiedene Eingangswinkel (38) und Ausgangswinkel (40) aufweisen, wobei der
Eingangswinkel (38) kleiner ist als der Ausgangswinkel (40).
8. Antriebsstrangvorrichtung nach Anspruch 7
dadurch gekennzeichnet, dass
der Eingangswinkel minimal 20° und der Ausgangswinkel maximal 60° beträgt.
9. Antriebsstrangvorrichtung nach Anspruch 6
dadurch gekennzeichnet, dass
der Betriebsmittelkanal (32) eine Kontur (42) umfasst, deren Winkelverlauf linear ist.
10. Antriebsstrangvorrichtung nach Anspruch 6
dadurch gekennzeichnet, dass
der Betriebsmittelkanal (32) senkrecht zu einer Betriebsmittelströmung geschnitten eine Breite und eine Tiefe aufweist, die in einem Verhältnis von wenigstens 3:5 und höchstens 3:1 zueinander stehen.
11. Antriebsstrangvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zentripetalpumpe insgesamt sieben äquivalent zueinander ausgebildete Betriebsmittelkanäle (32) umfasst, welche zueinander rotationssymmetrisch angeordnet sind.
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