WO2007124720A1 - Antriebsplatte und dichtung für einen drehmomentwandler - Google Patents

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WO2007124720A1
WO2007124720A1 PCT/DE2007/000712 DE2007000712W WO2007124720A1 WO 2007124720 A1 WO2007124720 A1 WO 2007124720A1 DE 2007000712 W DE2007000712 W DE 2007000712W WO 2007124720 A1 WO2007124720 A1 WO 2007124720A1
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plate
seal
torque converter
piston plate
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PCT/DE2007/000712
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Thomas Heck
Scott Schrader
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Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg
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    • F16H2045/0284Multiple disk type lock-up clutch

Definitions

  • the invention generally relates to a torque converter seal and, more particularly, to a drive plate component which cooperates with a slip clutch and seals the piston plate.
  • FIG. 1 illustrates a general block diagram showing the relationship between the engine 7, the torque converter 10, the transmission 8, and the differential / axle assembly 9 in a typical vehicle.
  • the three major components of the torque converter are the pump 37, the turbine 38 and the stator 39.
  • the torque converter becomes a sealed chamber when the pump is welded to the lid 11.
  • the cover is connected to the converter driver disk 41 (flexplate), which in turn is bolted to the crankshaft 42 of the engine 7.
  • the lid may be connected to the transducer driver disc using cams or bolts welded to the lid.
  • the welded connection between the pump and the cover transfers the motor torque to the pump. That's why the pump keeps turning at engine speed.
  • the function of the pump is to use this rotational movement to move the fluid radially outward and axially to the turbine.
  • the pump is a centrifugal pump, which conveys the liquid from a small radial inlet to a large radial outlet, thereby increasing the energy of the liquid.
  • the pressure for engaging the transmission clutches and the torque converter clutch is provided by an additional pump in the transmission, which is driven by the pump hub.
  • the pump (sometimes referred to as an impeller), the turbine and the stator (sometimes referred to as a reactor), a fluid circuit educated.
  • the fluid circuit ensures that the engine can continue running when the vehicle is stopped and can accelerate the vehicle again if a driver so desires.
  • the torque converter supports the torque through a torque ratio that acts like a gear reduction.
  • the torque ratio is equal to the ratio of output torque to input torque.
  • the torque ratio is greatest when the turbine speed is low or zero (also known as stalling).
  • the stall torque ratios are typically in the range of 1.8 to 2.2. This means that the output torque of the torque converter 1, 8 to 2.2 times as large as the drive torque.
  • the output speed is much lower than the input speed because the turbine is connected to the output side and does not rotate while the drive side is rotating at engine speed.
  • the turbine 38 uses the liquid energy received by the pump 37 to drive the vehicle.
  • the turbine housing shell 22 is connected to the turbine hub 19.
  • the turbine hub 19 transmits the turbine torque via a sprocket connection to the drive shaft 43 of the transmission.
  • the drive shaft is connected via gears and shafts in the transmission 8 and the axle differential 9 with the wheels of the vehicle.
  • the force of the liquid acting on the turbine blades is output by the turbine in the form of a torque.
  • Axial thrust bearings 31 support the components against axial forces exerted by the fluid. When the output torque is sufficient to overcome the inertia of the stationary vehicle, the vehicle starts to move.
  • the stator 39 serves to reverse the liquid direction so as to accelerate the pump and thereby increase the torque ratio.
  • the stator 39 is connected via a freewheel 46 with the stator shaft 45.
  • the stator shaft is connected to the transmission housing 47 and does not rotate. Free wheel 46 prevents stator 39 from rotating at low speed ratios (when the pump is turning faster than the turbine).
  • the direction of entering the stator 39 from the turbine outlet 44 liquid is through the stator blades 48 inversely, so that the liquid enters the pump 37 in the direction of rotation.
  • the blade entry and exit angles, the shape of the pump and turbine shell, and the overall diameter of the torque converter affect its performance. Design parameters include the torque ratio, efficiency, and ability of the torque converter to absorb engine torque without the engine "spinning.” This can happen if the torque converter is too small and the pump can not decelerate the engine.
  • the torque converter works satisfactorily by keeping the engine running while the vehicle is stationary and supporting torque to increase performance.
  • the torque ratio of the torque converter gradually returns from a high value of about 1.8 to 2.2 to a torque ratio of about 1, while the speed of the turbine approaches the speed of the pump.
  • the torque ratio of 1 is referred to as the coupling point.
  • the liquid entering the stator need no longer be deflected, and the freewheel in the stator allows its rotational movement in the same direction as the pump and the turbine. Since the stator does not reverse the direction of the liquid, the output torque of the torque converter is equal to the drive torque.
  • the entire fluid circuit turns as a unit.
  • a torque converter clutch 49 is used for the mechanical connection between the input and output side of the torque converter, which increases the efficiency to approximately 100%.
  • a clutch piston plate 17 is operated upon instruction by the transmission controller.
  • the piston plate 17 is sealed at its inner diameter by an O-ring 18 against the turbine hub 19 and at its outer diameter by a ring 51 made of friction material against the lid 11. These seals create a pressure chamber and press the piston plate 17 against the lid 11. By this mechanical connection of the fluid circuit of the torque converter is bridged.
  • the mechanical connection of the torque converter clutch 49 transmits significantly more torsional vibrations to the drive train.
  • the powertrain is basically a spring-mass system
  • torsional vibrations from the engine can excite system resonance frequencies.
  • the damper includes serially arranged springs 15 to reduce the effective spring rate of the system and thereby reduce the resonant frequency.
  • the torque converter clutch 49 generally includes four components: a piston plate 17, side plates 12 and 16, springs 15 and a flange 13.
  • the side plates 12 and 16 transmit torque from the piston plate 17 to the compression springs 15.
  • Side plate wings 52 are formed around the springs 15 to hold them in the axial direction.
  • the torque is transmitted by a rivet connection from the piston plate 17 to the side plates 12 and 16.
  • the side plates 12 and 16 transmit the torque by contact with an edge of a spring window on the compression springs 15.
  • the two side plates support the spring on both sides of its central axis.
  • the spring force is transmitted by contact with an edge of the spring window in the flange 13 on the flange.
  • the flange also has a non-rotatable tongue or slot which engages a portion of the side panel to prevent over-compression of the springs at high torques.
  • the torque from the flange 13 is transmitted to the turbine hub 19 and to the drive shaft 43 of the transmission.
  • the hysteresis includes the friction during the rotation and relaxation of the damper discs and is thus twice as large as the actual friction torque.
  • the hysteresis assembly generally consists of a diaphragm spring (or belleville spring) 14 between the flange 13 and the one side panel 16 to urge the flange 13 against the other side panel 12. By controlling the force exerted by the diaphragm spring 14, the magnitude of the friction torque can also be controlled. Typical hysteresis values are in the range of 10 to 30 Nm.
  • Some torque converters include a clutch pack that consists of multiple clutch plates.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a torque converter 110 including an arrangement of a torque converter having a continuously variable slip clutch with a drive plate 112 attached to the front cover 116.
  • the drive plate 112 is attached to the front cover 116 in a conventional manner by laser welding or other type of connection known in the art.
  • the weld 122 shows the typical location of attaching the drive plate 112 to the front cover! 116 used welding point.
  • an annular punched component having an L-shaped cross-sectional profile of sheet steel may be used.
  • Outer clutch plates 124 and 130 and an inner clutch plate 128 communicate at their outer periphery with the drive plate 112, where the drive plate 112 serves as a support means for these clutch plates.
  • the clutch plates 132 are connected to the inner diameter of the slats with a damper plate 138 in connection.
  • the clutch plates 124, 128 and 130 are moved axially through the drive plate 112 to interact with the inner clutch plates 132. Accordingly, a torque is transmitted by the frictional coupling of the clutch plates 124, 128 and 130 with the clutch plates 132, and the rotational connection of the clutch plates 132 with the damper 138 transmits the torque.
  • the clutch plates 124, 128, 130 and 132 may be made of sheet steel and include a friction layer 126 on the contact surfaces of the clutch plates.
  • the clutch plates 124, 128, 130, and 132 include the clutch pack in which the clutch plates 124, 128, and 130 are supported on the outer periphery thereof by the drive plate 112 together with the holder ring 134.
  • the clutch plates of the clutch pack are arranged on the drive plate 112 and the damper plate 138, that an axial displacement of the individual clutch plates is possible and can be acted upon by an axial displacement of the piston plate 118 on the clutch plates. Due to the axial displacement of the clutch plates against each other, the clutch pack on or disengaged that is, the fluid circuit of the torque converter can be bypassed or maintained.
  • the piston plate 118 having an actuating side 158 and a disengaging side 156 is the component which transmits the torque generated in the pressure chamber to the clutch plates 124, 128, 130 and 132.
  • a pressure generated in the pressure chamber on the actuation side 158 of the piston plate 118 causes an axial displacement of the piston plate to the clutch plate 124, which in turn transmits the torque to the clutch pack and thus bypasses the fluid circuit in the torque converter.
  • the fluid pumped by a pump in the transmission is directed to the pressure chamber, which axially displaces the piston plate 118 to engage the clutch pack, which eventually bypasses the fluid circuit in the torque converter.
  • a sealing member 114 abuts against the piston plate 118 and forms a pressure chamber into which a liquid can be pumped on the actuating side of the piston plate so that it shifts the piston plate and thus allows the bypassing of the fluid circuit.
  • the sealing member 114 may be welded to the front cover 116 using a method known in the art.
  • the sealing member 114 may be an annular member having an L-shaped cross-sectional profile.
  • an O-ring 120 mounted between the underside of the sealing member 114 and the piston plate 118 may serve to seal the pressure and fluid within the pressure chamber formed on the actuating side 158 of the piston plate 118.
  • the arrangement shown in FIG. 7 represents the conventional method for sealing the piston plate, in which a separate sealing component such as the sealing component 114 is used.
  • multi-blade converter clutches require a second plate 114, normally non-rotatably connected to the front cover 116 by welding, to seal the pressure chamber behind the piston plate. If an extra plate is needed to seal the piston plate, the cost of materials increases as additional steel is consumed to make the second plate. In addition, the time required to weld the second plate to the torque converter cover extends the manufacturing life and increases the complexity of the torque converter manufacturing process. The formation of a second Gasket plate represents a post requiring additional manufacturing time. Furthermore, the time required to weld the second plate to the lid can also be saved if the second sealing plate could be dispensed with.
  • a sealing member for the actuating side of a piston plate in a torque converter by which can be dispensed with a separate second sealing plate.
  • a seal component for a piston sheet that can reduce the complexity, cost, assembly time, and overall manufacturing cost of a seal component for a piston sheet by providing a drive plate that seals the actuation side of the piston sheet and simultaneously with the clutch disks a multi-plate torque converter clutch can connect.
  • the invention generally includes a clutch assembly in a torque converter having a piston sheet operatively disposed to exert axial pressure on a clutch in the clutch assembly.
  • An annular member may be non-rotatably connected to a cover of the torque converter and non-rotatably connected to an outer periphery of the clutch.
  • a first seal may be disposed between the piston plate and an inner periphery of the drive plate to form a seal between the piston plate and the inner periphery.
  • the annular member is a drive plate arranged to transmit torque from the cover to the coupling, and the annular member is fixedly connected to the cover by welding.
  • the clutch assembly may further include a first clutch plate having an outer periphery, wherein the annular member is rotatably connected in the vicinity of the outer periphery with the first clutch plate.
  • the first clutch plate may be axially displaced with respect to the annular member and the piston plates with respect to the annular member.
  • the piston plate may further include an inner circumference end, the torque converter further comprising a gap between the lid and the piston plate, and a second one near the inner circumference end Seal attached, wherein the first and the second seal substantially seal the gap.
  • the torque converter may be arranged to vary the pressure in the gap to axially displace the piston plate.
  • a seal a U-shaped or an L-shaped seal can be used, wherein the seal may consist of a rubber or an O-ring.
  • the invention generally includes a drive plate for a clutch in a torque converter including an axially displaceable segment rotatably connected to an outer periphery of the clutch and to a cover of the torque converter.
  • a sealing member may be disposed between the end on the inner circumference of the drive plate and a piston plate which presses against the clutch, wherein between a seal of the end on the inner circumference and on the piston plate, a seal is formed.
  • the drive plate is arranged to transmit torque from the cover to the coupling, and the piston plate is arranged to press axially against the coupling.
  • the invention includes a clutch assembly in a torque converter having a piston plate operatively disposed to exert axial pressure on a clutch in the clutch assembly.
  • a drive plate having an inner periphery fixedly connected to a cover of the torque converter and rotatably connected to an outer periphery of the at least one clutch plate in the clutch and include an inner periphery.
  • a seal may be connected between the piston plate and the inner circumference of the drive plate and bear against the piston plate and the inner circumference of the drive plate, wherein the piston plate relative to the annular member can be moved axially.
  • a general object of the present invention is to provide a torque converter with a seal between the drive plate and the piston plate, which saves manufacturing costs and time.
  • Another object of the present invention is to provide a torque converter that combines the functions of a sealing component between the drive plate and the piston plate in one component.
  • FIG. 1 is a general block diagram of power flow in a motor vehicle that is used to explain the relationships and functions of a torque converter in its powertrain;
  • FIG. 1 is a general block diagram of power flow in a motor vehicle that is used to explain the relationships and functions of a torque converter in its powertrain;
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a prior art torque converter mounted on an engine of a motor vehicle
  • Fig. 3 is a view of the torque converter shown in Fig. 2 taken along section line 3-3 in Fig. 2 from the left side;
  • Fig. 4 is a cross-sectional view of the torque converter shown in Figs. 2 and 3 taken along section line 4-4 in Fig. 3;
  • Fig. 5 is an exploded first view of the torque converter shown in Fig. 2 as viewed from the left side of an observer of the exploded torque converter;
  • Fig. 6 is an exploded, second view of the torque converter shown in Fig. 2, as viewed from the perspective of an observer of the exploded torque converter from the right side;
  • Fig. 7 is a partial cross-sectional view of a torque converter with a multi-disc clutch
  • Fig. 8 is a partial cross-sectional view of a torque converter with a multi-disc clutch according to the present invention
  • Fig. 9 is an enlarged cross-sectional view of a torque converter as in Fig. 8 for the section indicated by circles 9 and 10 in Fig. 8, showing the present invention
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a torque converter as in FIG. 8 for the portion indicated by circles 9 and 10 in FIG. 8, showing an alternative embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a vertical cross-sectional view of a torque converter 110 according to the present invention.
  • the seal member 114 and the drive plate 112 (both shown in Fig. 7) have been omitted.
  • the seal member 114 and the drive plate 112 have been replaced by the drive plate 146, which extends toward the center of the front cover 116 to the surface 162 of the Piston sheet 118 extends.
  • the functions of both elements, ie the sealing member 114 and the drive plate 112 are performed by a single element, the drive plate 146.
  • the drive plate 146 is rotatably connected to the front cover 116 and the outer periphery of the coupling shown by the clutch plates 124, 128, 130 and 132.
  • the drive plate 146 is non-rotatably connected to the outer periphery of the clutch plates 124, 128 and 130 and the damper plate 138 rotatably connected to the clutch plates 132.
  • the clutch plates 124, 128 and 130 are axially compressed, the friction between the discs 124, 128 and 130 acting on the clutch plates 132 causes the transmission of torque to the damper plate 138.
  • a connection means a non-rotatable connection.
  • the seal on the drive plate 146 which effects the sealing of the pressure chamber to the actuation side 158 of the piston plate 118, may be performed by any seal known in the art.
  • Two possible seal shapes are the components 148 and 150 shown in Figs. 8 and 9 and the lip seal 152 shown in Fig. 10. It should be understood that the seal between the end 160 on the inner periphery of the drive plate and the surface 162 of the piston plate seals the seal components 148, 150 and 152 may include, but is not limited to, ie, the sealing means shown and described may be replaced by other alternative sealing means known in the art.
  • the drive plate 146 also communicates with the clutch plates of the continuously variable slip clutch assembly at a location that extends from the end 160 on Inner circumference seen from radially outside.
  • the drive plate 146 is capable of acting simultaneously on the clutch plates and the piston plate 118.
  • the pressure chamber formed by the cooperation between the end 160 on the inner circumference of the drive plate 146 and the surface 162 of the piston plate 118 allows generating a liquid pressure on the actuating side 158 of the piston plate 118.
  • This fluid pressure is generated in the pressure chamber by a separate pump connected to the transmission and can push the piston plate 118 axially against the clutch plates 124, 128, 130 and 132.
  • a sufficiently high pressure is generated in the pressure chamber on the actuation side 158, the piston plate 118 fully engages the clutch plates and the fluid circuit in the torque converter is bypassed.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the drive plate 146 sealing the actuation side 158 of the piston plate 118 according to the present invention.
  • the drive plate 146 performs a dual function by holding on the one hand the clutch plates 124, 128 and 130 and indirectly the clutch plate 132 on the outer periphery and linked together and on the other hand, the actuating side of the piston plate 118 seals.
  • the number of clutch plates of the stepless Slip clutch assembly can be varied. It is within the spirit and scope of the present invention that the drive plate 146 be associated with a clutch plate or with a plurality of clutch plates.
  • the clutch plates of the conventional multi-plate converter clutch shown in Fig. 7 are similar to the clutch plates of the embodiment shown in Figs.
  • the drive plate 146 is an annular component that has been pressed from a sheet steel blank to a plate having an L-shaped cross-sectional profile. This design represents only one possible shape for the drive plate 146, and dimensional changes of that element are included within the spirit and scope of the present invention. While prior art drive plates were welded to the front cover 116, flush with the inner surface of the front cover 116 and did not extend to the surface 162 of the piston plate 118, the drive plate 146 according to the present invention extends toward the central axis of the front cover As a result of the fact that the drive plate 146 extends to the surface 162 of the piston plate 118, a separate sealing component 114 (shown in FIG.
  • the drive plate 146 seals the piston plate 118 with a ring 150 having an L-shaped cross section and an O-ring 148.
  • the L-shape of the ring 150 creates a lip which receives the O-ring 148.
  • a seal on the surface 162 of the piston plate 118 is formed, which prevents the escape of liquid from the pressure chamber on the actuating side 158 of the piston plate 118.
  • the O-ring 148 may be formed of a deformable and at the same time elastic material such as rubber, latex, plastic or other elastic substances, but the method is not limited to such substances.
  • the backup ring 150 may be comprised of various substances including rubber, steel, aluminum, other metals, and various alloys, however, in a commercially available seal assembly, as known in the art, the ring 150 is generally associated with the O-ring 148 in FIG Connection.
  • the end 160 on the inner circumference of the drive plate 146 is shown in the vicinity of the surface 162 of the piston plate 118.
  • the association between the inner periphery end 160 and the surface 162 may be altered to accommodate the various substances that may be used in a seal assembly consisting of 148 and 150 or 152. If only one O-ring similar to the O-ring 148 is used for the coupling assembly for sealing between the inner periphery end 160 and the face 162 of the piston plate 118, it may be advantageous to extend the end 160 on the inner periphery of the drive plate 146 so far extend that it touches or almost touches the surface 162 of the piston plate 118. It should be understood, however, that numerous other sealing methods known in the art may be used to make the seal between the piston plate 118 and the drive plate 146.
  • an arcuate segment 164 is formed in a shape shown to increase the elasticity and durability of the drive plate 146 and the seal between the drive plate 146 and the piston plate 118, in particular at the end 160 on the inner periphery and on the surface 162.
  • the shape of the arcuate segment 164 on the drive plate 146 is also intended to provide space for the axial displacement of the piston plate 118.
  • the arcuate segment 164 may take various other forms depending on many factors, including the application range of the torque converter, the required resilience of the drive plate, and the space required for axial displacement of the piston plate.
  • the arch segment 164 may take various other forms of design, and that within the spirit and scope of the invention, various designs of the drive plate 146 may be included prior to the sealing surface 162 of the piston plate 118 reached. In some aspects, the arcuate segment 164 may be eliminated altogether and the drive plate 146 may be made up of a flat plate except the coupling portion of the drive plate 146, which may be angled or bent to engage the clutch plates.
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of an alternative embodiment of the drive plate 146 according to the present invention wherein the drive plate 146 has a lip seal 152 for sealing the pressure chamber on the actuation side 158 of the piston plate 118 to the surface 162.
  • This alternative embodiment of the drive plate 146 may consist of an annular component which has been pressed from a sheet steel blank to a plate having an L-shaped cross-sectional profile.
  • the shape may be varied, and it should be understood that changes in the shape of the drive plate 146 are included within the spirit and scope of the invention.
  • the drive plate 146 extends toward the center axis of the front cover 116 to the surface 162 of the piston plate 118.
  • the fluid on the actuation side 158 is sealed against pressure drop by a lip seal 152 which abuts the surface 162 of the piston plate 118.
  • the lip seal 152 has a U-shaped cross-sectional profile so that the lip seal 152 can envelop the end 160 on the inner periphery of the drive plate 146.
  • the lip seal 152 may be made of a deformable and at the same time elastic material such as rubber, latex, plastic or other elastic substances, but is not limited to such substances.
  • the lip seal 152 may, for example, assume a shape similar to that of FIG. 9 in which a rigid ring is used to hold the seal. Such backup rings can compensate for gaps between the end 160 on the inner periphery of the drive plate 146 and the surface 162 of the piston plate 118. Due to the close contact between the inner peripheral end 160 and the inner surfaces of the lip seal 152 and the close contact between the surface 162 and the outer surface of the lip seal 152, the inner periphery end 160 is sealed against the surface 162 and forms the pressure chamber on the actuating side 158
  • numerous other techniques known in the art may be used to create the seal between the piston plate 118 and the drive plate 146. In the alternate embodiment of the drive plate 146 shown in FIG.
  • the segment 164 may provide added elasticity to the drive plate 146 and allow the piston plate 118 sufficient axial freedom of movement.
  • the arcuate segment 164 may be configured in various other forms, not shown in FIGS. 9 and 10. It will be understood by those skilled in the art that the freedom of movement and resilience requirements to be considered in forming the drive plate 146 allow for numerous designs that are equivalent to the approaches described herein.
  • multiple arcs may be provided to receive a particular seal. It should be understood, however, that the drive plate 146 is not limited to any particular shape.

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Abstract

Es wird eine Kupplungsbaugruppe in einem Drehmomentwandler mit einem Kolbenblech beschrieben, das funktionell so angeordnet ist, dass es einen axialen Druck auf eine Kupplung in der Kupplungsbaugruppe ausübt. Eine Antriebsplatte (146) ist mit einem Deckel (116) des Drehmomentwandlers und mit einem Außenumfang der Kupplung drehfest verbunden. Zwischen dem Kolbenblech (118) und einem Innenumfang (160) der Antriebsplatte (146) ist eine erste Dichtung angeordnet, um eine Dichtung zwischen dem Kolbenblech (118) und dem Innenumfang (160) zu bilden.

Description

Antriebsplatte und Dichtung für einen Drehmomentwandler
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Dichtung für einen Drehmomentwandler und im Besonderen ein Antriebsplattenbauteil, das mit einer Rutschkupplung zusammenwirkt und die Kolbenblech abdichtet.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es ist bekannt, dass ein Drehmomentwandler zum Übertragen eines Drehmoments von einem Motor zu einem Getriebe eines Motorfahrzeugs eingesetzt wird. Fig. 1 veranschaulicht ein allgemeines Blockschaubild, das die Beziehung zwischen dem Motor 7, dem Drehmomentwandler 10, dem Getriebe 8 und der Differenzial-/Achsbaugruppe 9 in einem typischen Fahrzeug zeigt.
Die drei Hauptkomponenten des Drehmomentwandlers sind die Pumpe 37, die Turbine 38 und der Stator 39. Aus dem Drehmomentwandler wird eine abgedichtete Kammer, wenn die Pumpe an den Deckel 11 angeschweißt wird. Der Deckel ist mit der Wandlermitnehmerscheibe 41 (Flexplate) verbunden, die wiederum mit der Kurbelwelle 42 des Motors 7 verschraubt ist. Der Deckel kann unter Verwendung von Nocken oder Bolzen, die am Deckel angeschweißt sind, mit der Wandlermitnehmerscheibe verbunden sein. Die Schweißverbindung zwischen der Pumpe und dem Deckel überträgt das Motordrehmoment zur Pumpe. Deshalb dreht die Pumpe ständig mit der Motordrehzahl. Die Funktion der Pumpe besteht darin, unter Verwendung dieser Drehbewegung die Flüssigkeit radial nach außen und axial zur Turbine zu befördern. Deshalb ist die Pumpe eine Kreiselpumpe, welche die Flüssigkeit von einem kleinen radialen Einlass zu einem großen radialen Auslass befördert und dadurch die Energie der Flüssigkeit erhöht. Der Druck zum Einkuppeln der Getriebekupplungen und der Drehmomentwandlerkupplung wird durch eine zusätzliche Pumpe im Getriebe geliefert, die durch die Pumpennabe angetrieben wird.
Im Drehmomentwandler 10 wird durch die Pumpe (mitunter auch als Laufrad bezeichnet), die Turbine und den Stator (mitunter auch als Reaktor bezeichnet) ein Flüssigkeitskreislauf gebildet. Der Flüssigkeitskreislauf sorgt dafür, dass der Motor bei angehaltenem Fahrzeug weiterlaufen und das Fahrzeug wieder beschleunigen kann, wenn dies ein Fahrer wünscht. Der Drehmomentwandler unterstützt das Drehmoment durch ein Drehmomentverhältnis, das wie eine Getriebeuntersetzung wirkt. Das Drehmomentverhältnis ist gleich dem Verhältnis von Abtriebsdrehmoment zu Antriebsdrehmoment. Das Drehmomentverhältnis ist am größten, wenn die Drehzahl der Turbine niedrig oder gleich null ist (auch als Abwürgen bezeichnet). Die Drehmomentverhältnisse beim Abwürgen liegen typischerweise im Bereich von 1 ,8 bis 2,2. Das bedeutet, dass das Abtriebsdrehmoment des Drehmomentwandlers 1 ,8 bis 2,2 mal so groß ist wie das Antriebsdrehmoment. Die Abtriebsdrehzahl ist jedoch wesentlich niedriger als die Antriebsdrehzahl, da die Turbine mit der Abtriebsseite verbunden ist und sich nicht dreht, während sich die Antriebsseite mit der Motordrehzahl dreht.
Die Turbine 38 nutzt die von der Pumpe 37 aufgenommene Flüssigkeitsenergie zum Antreiben des Fahrzeugs. Die Turbinengehäuseschale 22 ist mit der Turbinennabe 19 verbunden. Die Turbinennabe 19 überträgt das Turbinendrehmoment über eine Zahnkranzverbindung zur Antriebswelle 43 des Getriebes. Die Antriebswelle ist über Zahnräder und Wellen im Getriebe 8 und das Achsdifferenzial 9 mit den Rädern des Fahrzeugs verbunden. Die auf die Turbinenschaufeln einwirkende Kraft der Flüssigkeit wird von der Turbine in Form eines Drehmoments ausgegeben. Axiale Drucklager 31 stützen die Komponenten gegen axiale Kräfte ab, die durch die Flüssigkeit ausgeübt werden. Wenn das Abtriebsdrehmoment ausreicht, um die Trägheit des ruhenden Fahrzeug zu überwinden, setzt sich das Fahrzeug in Bewegung.
Nach der Umsetzung der Flüssigkeitsenergie durch die Turbine in ein Drehmoment bleibt in der Flüssigkeit noch etwas Energie übrig. Die aus dem kleinen radialen Auslass 44 austretende Flüssigkeit würde normalerweise so in die Pumpe eintreten, dass sie der Pumpendrehung entgegengerichtet ist. Der Stator 39 dient zum Umkehren der Flüssigkeitsrichtung, um so die Pumpe zu beschleunigen und dadurch das Drehmomentverhältnis zu vergrößern. Der Stator 39 ist über einen Freilauf 46 mit der Statorwelle 45 verbunden. Die Statorwelle ist mit dem Getriebegehäuse 47 verbunden und dreht sich nicht. Der Freilauf 46 verhindert, dass sich der Stator 39 bei kleinen Drehzahlverhältnissen dreht (wenn die Pumpe schneller dreht als die Turbine). Die Richtung der vom Turbinenauslass 44 in den Stator 39 eintretenden Flüssigkeit wird durch die Statorschaufeln 48 umgekehrt, sodass die Flüssigkeit in Drehrichtung in die Pumpe 37 eintritt.
Die Eintritts- und Austrittswinkel der Schaufel, die Form der Pumpen- und der Turbinengehäuseschale und der Gesamtdurchmesser des Drehmomentwandlers beeinflussen dessen Leistungsfähigkeit. Zu den konstruktiven Parametern zählen das Drehmomentverhältnis, der Wirkungsgrad und die Fähigkeit des Drehmomentwandlers, das Motordrehmoment aufzunehmen, ohne dass der Motor „durchdrehen" kann. Das kann passieren, wenn der Drehmomentwandler zu klein ist und die Pumpe den Motor nicht abbremsen kann.
Bei kleinen Drehzahlverhältnissen arbeitet der Drehmomentwandler zufriedenstellend, indem er den Motor bei stehendem Fahrzeug weiterlaufen lässt und das Drehmoment zur Leistungssteigerung unterstützt. Bei hohen Drehzahlverhältnissen geht die Wirkung des Drehmomentwandlers zurück. Das Drehmomentverhältnis des Drehmomentwandlers geht allmählich von einem hohen Wert von ungefähr 1,8 bis 2,2 auf ein Drehmomentverhältnis von ungefähr 1 zurück, während sich die Drehzahl der Turbine der Drehzahl der Pumpe annähert. Das Drehmomentverhältnis von 1 wird als Kupplungspunkt bezeichnet. An diesem Punkt braucht die in den Stator eintretende Flüssigkeit nicht mehr umgelenkt zu werden, und der Freilauf im Stator ermöglicht ihre Drehbewegung in derselben Richtung wie die Pumpe und die Turbine. Da der Stator die Richtung der Flüssigkeit nicht umkehrt, ist das Abtriebsdrehmoment des Drehmomentwandlers gleich dem Antriebsdrehmoment. Der gesamte Flüssigkeitskreislauf dreht sich als Einheit.
Aufgrund von Verlusten in der Flüssigkeit ist der Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers auf maximal 92 bis 93 % begrenzt. Deshalb wird zur mechanischen Verbindung zwischen Antriebs- und Abtriebsseite des Drehmomentwandlers eine Drehmomentwandlerkupplung 49 verwendet, welche den Wirkungsgrad auf annähernd 100 % erhöht. Ein Kupplungskolbenblech 17 wird auf Anweisung durch die Getriebesteuerung betätigt. Das Kolbenblech 17 ist an seinem Innendurchmesser durch einen O-Ring 18 gegen die Turbinennabe 19 und an seinem Außendurchmesser durch einen Ring 51 aus Reibungsmaterial gegen den Deckel 11 abgedichtet. Diese Dichtungen schaffen eine Druckkammer und drücken das Kolbenblech 17 gegen den Deckel 11. Durch diese mechanische Verbindung wird der Flüssigkeitskreislauf des Drehmomentwandlers überbrückt. Die mechanische Verbindung der Drehmomentwandlerkupplung 49 überträgt wesentlich mehr Drehschwingungen an den Antriebsstrang. Da der Antriebsstrang im Grunde ein Feder-Masse-System ist, können Drehschwingungen vom Motor Resonanzfrequenzen des Systems anregen. Zum Verschieben der Resonanzfrequenzen des Antriebsstrangs aus dem Antriebsbereich wird ein Dämpfer verwendet. Der Dämpfer beinhaltet in Reihe angeordnete Federn 15, um die wirksame Federkonstante des Systems zu verkleinern und dadurch die Resonanzfrequenz zu verringern.
Die Drehmomentwandlerkupplung 49 umfasst im Allgemeinen vier Komponenten: ein Kolbenblech 17, Seitenbleche 12 und 16, Federn 15 und einen Flansch 13. Die Seitenbleche 12 und 16 übertragen ein Drehmoment vom Kolbenblech 17 auf die Druckfedern 15. Seitenblechflügel 52 sind um die Federn 15 herum gebildet, um diese in axialer Richtung zu haltern. Das Drehmoment wird durch eine Nietverbindung vom Kolbenblech 17 an die Seitenbleche 12 und 16 übertragen. Die Seitenbleche 12 und 16 übertragen das Drehmoment durch den Kontakt mit einer Kante eines Federfensters auf die Druckfedern 15. Die beiden Seitenbleche haltern die Feder zu beiden Seiten ihrer Mittelachse. Die Federkraft wird durch den Kontakt mit einer Kante des Federfensters im Flansch 13 auf den Flansch übertragen. Manchmal weist der Flansch auch eine drehfeste Zunge oder einen Schlitz auf, der in einen Teil des Seitenbleches eingreift, um bei hohen Drehmomenten ein zu starkes Zusammendrücken der Federn zu verhindern. Das Drehmoment vom Flansch 13 wird zur Turbinennabe 19 und zur Antriebswelle 43 des Getriebes übertragen.
Die Energieaufnahme kann bei Bedarf durch Reibung erfolgen, die mitunter auch als Hysterese bezeichnet wird. Die Hysterese beinhaltet die Reibung beim Verdrehen und Entspannen der Dämpferscheiben und ist somit doppelt so groß wie das eigentliche Reibungsdrehmoment. Die Hysteresebaugruppe besteht im Allgemeinen aus einer Membranfeder (oder Belleville-Feder) 14 zwischen dem Flansch 13 und dem einen Seitenblech 16, um den Flansch 13 gegen das andere Seitenblech 12 zu drücken. Durch die Steuerung der durch die Membranfeder 14 ausgeübten Kraft kann auch die Stärke des Reibungsdrehmoment gesteuert werden. Typische Hysteresewerte liegen im Bereich von 10 bis 30 Nm. Manche Drehmomentwandler enthalten ein Kupplungspaket, das aus mehreren Kupplungslamellen besteht. Derzeitige Ausführungen solcher Mehrlamellen- Drehmomentwandlerkupplungen zeichnen sich durch ein angetriebenes Plattenbauteil aus, das sich radial außerhalb der Kupplungslamellen befindet. Eine an den Deckel angeschweißte zweite Platte dient als Dichtungsbauteil, das an einem Teil des Kolbenblechs anliegt (z.B. US-Patentschrift 6 264 018 von Matsuoka).
Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers 110, der eine Anordnung eines Drehmomentwandlers mit einer stufenlosen Rutschkupplung mit einer Antriebsplatte 112, die am vorderen Deckel 116 angebracht ist. Die Antriebsplatte 112 ist auf herkömmliche Weise durch Laserschweißen oder unter Verwendung einer anderen in der Technik bekannten Verbindungsart am vorderen Deckel 116 angebracht. Die Schweißstelle 122 zeigt die typische Lage des zum Anbringen der Antriebsplatte 112 am vorderen Decke! 116 verwendeten Schweißpunkts an. Als Antriebsplatte 112 kann eine ringförmige gestanzte Komponente mit einem L-förmigen Querschnittsprofil aus Stahlblech verwendet werden. Äußere Kupplungslamellen 124 und 130 und eine innere Kupplungslamelle 128 stehen an ihrem Außenumfang mit der Antriebsplatte 112 in Verbindung, wo die Antriebsplatte 112 als Halterungsmittel für diese Kupplungslamellen dient. Die Kupplungslamellen 132 stehen am Innendurchmesser der Lamellen mit einer Dämpferplatte 138 in Verbindung. Die Kupplungslamellen 124, 128 und 130 werden axial durch die Antriebsplatte 112 bewegt, um mit den inneren Kupplungslamellen 132 in Wechselwirkung zu treten. Demzufolge wird ein Drehmoment durch die Reibungskopplung der Kupplungslamellen 124, 128 und 130 mit den Kupplungslamellen 132 übertragen, und die rotatorische Verbindung der Kupplungslamellen 132 mit dem Dämpfer 138 überträgt das Drehmoment. Die Kupplungslamellen 124, 128, 130 und 132 können aus Stahlblech gefertigt werden und beinhalten eine Reibungsschicht 126 an den Kontaktflächen der Kupplungslamellen. Die Kupplungslamellen 124, 128, 130 und 132 umfassen das Kupplungspaket, in dem die Kupplungslamellen 124, 128 und 130 an deren Außenumfang durch die Antriebsplatte 112 zusammen mit dem Halterungsring 134 gehaltert werden. Die Kupplungslamellen des Kupplungspakets sind so an der Antriebsplatte 112 und an der Dämpferplatte 138 angeordnet, dass eine axiale Verschiebung der einzelnen Kupplungslamellen möglich ist und durch eine axiale Verschiebung der Kolbenblech 118 auf die Kupplungslamellen eingewirkt werden kann. Durch die axiale Verschiebung der Kupplungslamellen gegeneinander kann das Kupplungspaket ein- oder ausgekuppelt werden, d.h., der Flüssigkeitskreislauf des Drehmomentwandlers kann umgangen oder beibehalten werden.
Das Kolbenblech 118 mit einer Betätigungsseite 158 und einer Ausrückseite 156 ist diejenige Komponente, welche das in der Druckkammer erzeugte Drehmoment zu den Kupplungslamellen 124, 128, 130 und 132 überträgt. Ein in der Druckkammer auf der Betätigungsseite 158 des Kolbenblechs 118 erzeugter Druck bewirkt eine axiale Verschiebung des Kolbenblechs zur Kupplungslamelle 124, die wiederum das Drehmoment zum Kupplungspaket überträgt und damit den Flüssigkeitskreislauf im Drehmomentwandler umgeht. Die durch eine Pumpe im Getriebe gepumpte Flüssigkeit wird zur Druckkammer geleitet, welche das Kolbenblech 118 axial verschiebt, um das Kupplungspaket einzukuppeln, welches schließlich den Flüssigkeitskreislauf im Drehmomentwandler umgeht. Ein Dichtungsbauteil 114 liegt am Kolbenblech 118 an und bildet eine Druckkammer, in die auf der Betätigungsseite des Kolbenblechs eine Flüssigkeit gepumpt werden kann, damit sie das Kolbenblech verschiebt und so das Umgehen des Flüssigkeitskreislaufs ermöglicht.
Das Dichtungsbauteil 114 kann unter Verwendung eines in der Technik bekannten Verfahrens mit dem vorderen Deckel 116 verschweißt sein. Das Dichtungsbauteil 114 kann ein ringförmiges Element mit einem L-förmigen Querschnittsprofil sein. Beispielsweise kann ein zwischen der Unterseite des Dichtungsbauteils 114 und dem Kolbenblech 118 angebrachter O-Ring 120 zum Abdichten des Drucks und der Flüssigkeit innerhalb der auf der Betätigungsseite 158 des Kolbenblechs 118 gebildeten Druckkammer dienen. Die in Fig. 7 gezeigte Anordnung stellt das herkömmliche Verfahren zum Abdichten des Kolbenblechs dar, bei dem ein separates Dichtungsbauteil wie beispielsweise das Dichtungsbauteil 114 eingesetzt werden.
Gegenwärtig erfordern Mehrlamellen-Wandlerkupplungen eine normalerweise durch Schweißen drehfest mit dem vorderen Deckel 116 verbundene zweite Platte 114, um die Druckkammer hinter dem Kolbenblech abzudichten. Wenn zum Abdichten des Kolbenblechs eine extra Platte benötigt wird, steigen die Materialkosten, da zur Herstellung der zweiten Platte zusätzlicher Stahl verbraucht wird. Darüber hinaus wird durch die zum Verschweißen der zweiten Platte mit dem Deckel des Drehmomentwandlers benötigte Zeit die Fertigungsdauer verlängert und die Komplexität des Fertigungsprozesses für den Drehmomentwandler erhöht. Die Bildung einer zweiten Dichtungsplatte stellt einen Posten dar, der eine zusätzliche Fertigungszeit erfordert. Ferner kann auch die zum Verschweißen der zweiten Platte mit dem Deckel erforderliche Zeit eingespart werden, wenn auf die zweite Dichtungsplatte verzichtet werden könnte.
Somit besteht seit langem ein Bedarf an einem Dichtungsbauteil für die Betätigungsseite eines Kolbenblechs in einem Drehmomentwandler, durch welches auf eine separate zweite Dichtungsplatte verzichtet werden kann. Ferner besteht ein Bedarf an einem Dichtungsbauteil für ein Kolbenblech, das die Komplexität, die Kosten, die Montagezeit und die gesamten Fertigungskosten für ein Dichtungsbauteil für ein Kolbenblech verringern kann, indem eine Antriebsplatte bereitgestellt wird, welche die Betätigungsseite des Kolbenblechs abdichten und gleichzeitig mit den Kupplungslamellen einer Mehrlamellen-Drehmomentwandlerkupplung in Verbindung treten kann.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung umfasst im Allgemeinen eine Kupplungsbaugruppe in einem Drehmomentwandler mit einem Kolbenblech, das funktionell so angeordnet ist, dass es einen axialen Druck auf eine Kupplung in der Kupplungsbaugruppe ausübt. Ein ringförmiges Bauteil kann drehfest mit einem Deckel des Drehmomentwandlers und drehfest mit einem Außenumfang der Kupplung verbunden sein. Eine erste Dichtung kann zwischen dem Kolbenblech und einem Innenumfang der Antriebsplatte angeordnet sein, um eine Dichtung zwischen dem Kolbenblech und dem Innenumfang zu bilden. Gemäß einigen Aspekten ist das ringförmige Bauteil eine Antriebsplatte, die so angeordnet ist, dass sie ein Drehmoment vom Deckel zur Kupplung überträgt, und das ringförmige Bauteil ist durch Schweißen fest mit dem Deckel verbunden. Die Kupplungsbaugruppe kann ferner eine erste Kupplungslamelle mit einem Außenumfang umfassen, wobei das ringförmige Bauteil in der Nähe des Außenumfangs drehfest mit der ersten Kupplungslamelle verbunden ist. Gemäß einigen Aspekten kann die erste Kupplungsplatte gegenüber dem ringförmigen Bauteil und die Kolbenblech gegenüber dem ringförmigen Bauteil axial verschoben werden. Als Kupplung kann eine stufenlose Rutschkupplung mit einer Vielzahl zweiter Kupplungslamellen dienen, wobei die Vielzahl zweiter Kupplungslamellen gegenüber dem ringförmigen Bauteil axial verschoben werden kann. Das Kolbenblech kann ferner ein Ende am Innenumfang umfassen, wobei der Drehmomentwandler ferner einen Zwischenraum zwischen dem Deckel und dem Kolbenblech umfasst, und in der Nähe des Endes am Innenumfang ist eine zweite Dichtung angebracht, wobei die erste und die zweite Dichtung den Zwischenraum im Wesentlichen abdichten. Der Drehmomentwandler kann so angeordnet sein, dass er den Druck in dem Zwischenraum verändert, um das Kolbenblech axial zu verschieben. Als Dichtung kann eine U-förmige oder eine L-förmige Dichtung verwendet werden, wobei die Dichtung aus einem Kautschuk- oder einem O-Ring bestehen kann.
Ferner umfasst die Erfindung im Allgemeinen eine Antriebsplatte für eine Kupplung in einem Drehmomentwandler, die ein axial verschiebbares Segment beinhaltet, welches drehfest mit einem Außenumfang der Kupplung und mit einem Deckel des Drehmomentwandlers verbunden ist. Ein Dichtungselement kann zwischen dem Ende am Innenumfang der Antriebsplatte und einem Kolbenblech angeordnet werden, das gegen die Kupplung drückt, wobei zwischen einer Dichtung des Endes am Innenumfang und am Kolbenblech eine Abdichtung entsteht. Gemäß einigen Aspekten ist die Antriebsplatte so angeordnet, dass sie ein Drehmoment vom Deckel zur Kupplung überträgt, und das Kolbenblech ist so angeordnet, dass es axial gegen die Kupplung drückt.
Ferner umfasst die Erfindung eine Kupplungsbaugruppe in einem Drehmomentwandler mit einem Kolbenblech, das funktionell so angeordnet ist, dass es einen axialen Druck auf eine Kupplung in der Kupplungsbaugruppe ausübt. Ferner kann eine Antriebsplatte mit einem Innenumfang fest mit einem Deckel des Drehmomentwandlers und drehfest mit einem Außenumfang der mindestens einen Kupplungslamelle in der Kupplung verbunden sein und einen Innenumfang umfassen. Eine Dichtung kann zwischen dem Kolbenblech und dem Innenumfang der Antriebsplatte verbunden sein und am Kolbenblech und am Innenumfang der Antriebsplatte anliegen, wobei das Kolbenblech gegenüber dem ringförmigen Bauteil axial verschoben werden kann.
Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Drehmomentwandler mit einer Dichtung zwischen Antriebsplatte und Kolbenblech bereitzustellen, die Fertigungskosten und -zeit einspart.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Drehmomentwandler bereitzustellen, der die Aufgaben eines Dichtungsbauteil zwischen Antriebsplatte und Kolbenblech in einer Komponente vereint. Diese sowie weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsarten der Erfindung und aus den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen klar.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 ist ein allgemeines Blockschaubild des Kraftflusses in einem Motorfahrzeug, das der Erläuterung der Beziehungen und Funktionen eines Drehmomentwandlers in dessen Antriebsstrang dient;
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers nach dem Stand der Technik, der an einem Motor eines Motorfahrzeugs angebracht ist;
Fig. 3 ist eine Ansicht des in Fig. 2 gezeigten Drehmomentwandlers entlang der Schnittlinie 3-3 in Fig. 2 von der linken Seite;
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht des in den Figuren 2 und 3 gezeigten Drehmomentwandlers entlang der Schnittlinie 4-4 in Fig. 3;
Fig. 5 ist eine erste Ansicht des in Fig. 2 gezeigten Drehmomentwandlers in Explosionsdarstellung aus der Sicht eines Betrachters des in Explosionsdarstellung gezeigten Drehmomentwandlers von der linken Seite;
Fig. 6 ist eine zweite Ansicht des in Fig. 2 gezeigten Drehmomentwandlers in Explosionsdarstellung aus der Sicht eines Betrachters des in Explosionsdarstellung gezeigten Drehmomentwandlers von der rechten Seite;
Fig. 7 ist eine Teilquerschnittsansicht eines Drehmomentwandlers mit einer Mehrlamellenkupplung;
Fig. 8 ist eine Teilquerschnittsansicht eines Drehmomentwandlers mit einer Mehrlamellenkupplung gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 9 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers wie in Fig. 8 für den durch den Kreis 9 und 10 in Fig. 8 gekennzeichneten Ausschnitt, der die vorliegende Erfindung zeigt; und
Fig. 10 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers wie in Fig. 8 für den durch den Kreis 9 und 10 in Fig. 8 gekennzeichneten Ausschnitt, der eine alternative Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Von vornherein sollte klar sein, dass gleiche Bezugsnummern in verschiedenen Zeichnungsansichten identische oder funktionell ähnliche Strukturelemente der Erfindung bezeichnen. Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezug auf die gegenwärtig als bevorzugt angesehenen Aspekte beschrieben wird, sollte klar sein, dass die beanspruchte Erfindung nicht auf die beschriebenen Aspekte beschränkt ist.
Außerdem ist klar, dass diese Erfindung nicht auf die bestimmten beschriebenen Verfahren, Materialien und Modifikationen beschränkt ist und insofern natürlich variieren kann. Ferner ist klar, dass die hier gebrauchten Begriffe nur zur Beschreibung bestimmter Aspekte dienen und nicht als Einschränkung des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung zu verstehen sind, der nur durch die angehängten Ansprüche eingeschränkt wird.
Sofern nicht anderweitig definiert, haben alle hier gebrauchten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselbe Bedeutung, wie sie einem Fachmann geläufig ist, an den sich diese Erfindung richtet. Obwohl zum Durchführen oder Testen der Erfindung beliebige Verfahren, Einrichtungen oder Materialien verwendet werden können, die den hier beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind, werden im Folgenden die bevorzugten Verfahren, Einrichtungen und Materialien beschrieben.
Fig. 8 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers 110 gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Ansicht sind das Dichtungsbauteil 114 und die Antriebsplatte 112 (die beide in Fig. 7 dargestellt sind) weggelassen worden. Das Dichtungsbauteil 114 und die Antriebsplatte 112 sind durch die Antriebsplatte 146 ersetzt worden, die sich in Richtung zur Mitte des vorderen Deckels 116 bis zur Fläche 162 des Kolbenblechs 118 erstreckt. Die Funktionen beider Elemente, d.h. des Dichtungsbauteils 114 und der Antriebsplatte 112, werden durch ein einziges Element, die Antriebsplatte 146, ausgeführt. Die Antriebsplatte 146 ist mit dem vorderen Deckel 116 und dem Außenumfang der durch die Kupplungslamellen 124, 128, 130 und 132 dargestellten Kupplung drehfest verbunden. Insbesondere ist die Antriebsplatte 146 drehfest mit dem Außenumfang der Kupplungslamellen 124, 128 und 130 und die Dämpferplatte 138 drehfest mit den Kupplungslamellen 132 verbunden. Wenn die Kupplungslamellen 124, 128 und 130 axial zusammengedrückt werden, bewirkt die auf die Kupplungslamellen 132 einwirkende Reibung zwischen den Scheiben 124, 128 und 130 die Übertragung eines Drehmoments zur Dämpferplatte 138.
Unter „drehfest verbunden oder befestigt" ist zu verstehen, dass die Platte und die Gehäuseschale so miteinander verbunden sind, dass sich die beiden Komponenten gemeinsam drehen, das heißt, die beiden Komponenten sind bezüglich der Drehung miteinander verbunden. Durch das drehfeste Verbinden von zwei Komponenten wird nicht unbedingt die Relativbewegung in anderen Richtungen eingeschränkt. Zum Beispiel können zwei drehfest miteinander verbundene Komponenten über eine Zahnkranzverbindung eine axiale Bewegung gegeneinander ausführen. Es sollte jedoch klar sein, dass eine drehfeste Verbindung nicht unbedingt bedeutet, dass eine Bewegung in anderen Richtungen möglich ist. Zum Beispiel können zwei drehfest miteinander verbundene Komponenten in axialer Richtung fest miteinander verbunden sein. Die obige Erläuterung der drehfesten Verbindung gilt auch für die folgenden Erörterungen. Sofern nicht anders definiert, ist unter einer Verbindung eine drehfeste Verbindung zu verstehen.
Die Dichtung an der Antriebsplatte 146, welche die Abdichtung der Druckkammer zur Betätigungsseite 158 des Kolbenblechs 118 hin bewirkt, kann durch eine beliebige in der Technik bekannte Dichtung ausgeführt werden. Zwei mögliche Dichtungsformen sind die in den Figuren 8 und 9 dargestellten Bauteile 148 und 150 und die in Fig. 10 dargestellte Lippendichtung 152. Es sollte klar sein, dass die Dichtung zwischen dem Ende 160 am Innenumfang der Antriebsplatte und der Fläche 162 des Kolbenblechs die Dichtungsbauteile 148, 150 und 152 beinhalten kann, aber nicht darauf beschränkt ist, d.h., die gezeigten und beschriebenen Dichtungsmittel können durch andere in der Technik bekannte alternative Dichtungsmittel ersetzt werden. Gemäß einigen Aspekten steht die Antriebsplatte 146 auch mit den Kupplungslamellen der stufenlosen Rutschkupplungsbaugruppe an einer Stelle in Verbindung, die vom Ende 160 am Innenumfang aus gesehen radial außen liegt. Durch das Anordnen des Dichtungselements 148, 150 oder 152 am Ende 160 am Innenumfang der Antriebsplatte und der Kupplungslamellen an einem radial äußeren Ende der Antriebsplatte 146 ist die Antriebsplatte 146 in der Lage, gleichzeitig auf die Kupplungslamellen und das Kolbenblech 118 einzuwirken.
Die durch das Zusammenwirken zwischen dem Ende 160 am Innenumfang der Antriebsplatte 146 und der Fläche 162 des Kolbenblechs 118 gebildete Druckkammer ermöglicht das Erzeugen eines Flüssigkeitsdrucks auf der Betätigungsseite 158 des Kolbenblechs 118. Dieser Flüssigkeitsdruck wird in der Druckkammer durch eine mit dem Getriebe verbundene separate Pumpe erzeugt und kann das Kolbenblech 118 axial gegen die Kupplungslamellen 124, 128, 130 und 132 drücken. Wenn in der Druckkammer auf der Betätigungsseite 158 ein ausreichend hoher Druck erzeugt wird, kuppelt das Kolbenblech 118 die Kupplungslamellen komplett ein, und der Flüssigkeitskreislauf im Drehmomentwandler wird umgangen. Wenn der Druck in der Druckkammer auf der Betätigungsseite 158 sinkt, wird das Kolbenblech 118 axial von den Kupplungslamellen 124, 128, 130 und 132 weg verschoben, sodass die Kupplung wieder getrennt und die Umgehung des Flüssigkeitskreislaufs im Drehmomentwandler aufgehoben wird. Die Dichtung am Ende 160 am Innenumfang der Antriebsplatte 146 verbleibt während dieser axialen Verschiebung des Kolbenblechs 118 in ständigem Kontakt mit der Fläche 162 des Kolbenblechs 118. Durch das gleichzeitige Abdichten am Ende 160 am Innenumfang und an der Fläche 162 wird der Druck- und Flüssigkeitsverlust aus der Druckkammer verhindert und die Übertragung eines Flüssigkeitsdrucks an der Betätigungsseite 158 auf das Kolbenblech 118 ermöglicht, sodass die Kupplungslamellen durch Reibung ineinander greifen und eine Umgehung des Flüssigkeitskreislaufs im Drehmomentwandler bewirken. Das Zusammenwirken mit dem abgedichteten Ende 160 am Innenumfang der Antriebsplatte 146 kann durch Reibung erfolgen und sollte vorzugsweise eine axiale Bewegung des Kolbenblechs 118 zulassen.
Fig. 9 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Antriebsplatte 146, welche die Betätigungsseite 158 des Kolbenblechs 118 gemäß der vorliegenden Erfindung abdichtet. Die Antriebsplatte 146 übt eine Doppelfunktion aus, indem sie einerseits die Kupplungslamellen 124, 128 und 130 und indirekt die Kupplungslamelle 132 am Außenumfang haltert und miteinander verknüpft und andererseits die Betätigungsseite des Kolbenblechs 118 abdichtet. Die Anzahl der Kupplungslamellen der gezeigten stufenlosen Rutschkupplungsbaugruppe kann variiert werden. Es ist in Geist und Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung enthalten, dass die Antriebsplatte 146 mit einer Kupplungslamelle oder mit einer Vielzahl von Kupplungslamellen verknüpft ist. Die Kupplungslamellen der in Fig. 7 gezeigten herkömmlichen Mehrlamellen-Wandlerkupplung sind den Kupplungslamellen der in den Figuren 8, 9 und 10 gezeigten Ausführungsart ähnlich, sodass hierfür gleiche Bezugsnummern verwendet wurden. Dies gilt auch für andere Elemente des Drehmomentwandlers gemäß der vorliegenden Erfindung, die dem in Fig. 7 gezeigten Drehmomentwandler nach dem Stand der Technik ähnlich sind, indem für ähnliche Teile in den Figuren 8, 9 und 10 dieselben Bezugsnummern wie in Fig. 7 verwendet wurden.
Die Antriebsplatte 146 ist eine ringförmige Komponente, die aus einem Stahlblechrohteil zu einer Platte mit einem L-förmigen Querschnittsprofil gepresst wurde. Diese Gestaltung stellt nur eine mögliche Form für die Antriebsplatte 146 dar, und Formänderungen dieses Elements sind in Geist und Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung enthalten. Während Antriebsplatten nach dem Stand der Technik am vorderen Deckel 116 angeschweißt waren, bündig mit der Innenfläche des vorderen Deckels 116 abschlössen und nicht bis zur Fläche 162 des Kolbenblechs 118 reichten, erstreckt sich die Antriebsplatte 146 gemäß der vorliegenden Erfindung in Richtung zur Mittelachse des vorderen Deckels 116 bis zur Fläche 162 des Kolbenblechs 118. Dadurch, dass die Antriebsplatte 146 bis zur Fläche 162 des Kolbenblechs 118 reicht, kann auf ein (in Fig. 7 gezeigtes) separates Dichtungsbauteil 114 verzichtet werden, was zu einer Verringerung der Materialkosten und der Fertigungszeit führt. Durch den Verzicht auf das Dichtungsbauteil 114 wird die Fertigungszeit verringert, da die Fertigungsschritte zum Bilden des Dichtungsbauteils 114 und zum Befestigen des Dichtungsbauteils am vorderen Deckel 116 entfallen. Die (in Fig. 7 gezeigte) Antriebsplatte 112 und die Antriebsplatte 146 gemäß der vorliegenden Erfindung werden auf ähnliche Weise, d.h. durch Schweißen, am vorderen Deckel 116 befestigt. Durch das Vereinen der Funktionen der Antriebsplatte und des Dichtungselements für das Kolbenblech in einer Komponente 146 entfällt der Schritt des Anschweißens eines separaten Dichtungsbauteils ganz, und die Fertigungszeit und die Materialkosten werden verringert.
Die Antriebsplatte 146 dichtet die Kolbenblech 118 mit einem Ring 150, der einen L- förmigen Querschnitt aufweist, und einem O-Ring 148 ab. Durch die L-Form des Rings 150 entsteht eine Lippe, welche den O-Ring 148 aufnimmt. Durch die Kombination aus dem Ring 150 und dem O-Ring 148 wird eine Dichtung an der Fläche 162 des Kolbenblechs 118 gebildet, die das Entweichen von Flüssigkeit aus der Druckkammer an der Betätigungsseite 158 der Kolbenblech 118 verhindert. Bei dem in Fig. 9 gezeigten Dichtungsverfahren kann der O-Ring 148 aus einem verformbaren und gleichzeitig elastischen Material wie beispielsweise Gummi, Latex, Kunststoff oder anderen elastischen Substanzen gebildet werden, jedoch ist das Verfahren nicht auf solche Substanzen beschränkt. Der Stützring 150 kann aus verschiedenen Substanzen, darunter Gummi, Stahl, Aluminium, andere Metalle und verschiedene Legierungen, bestehen, jedoch steht der Ring 150 bei einer handelsüblichen Dichtungsbaugruppe, wie sie in der Technik bekannt ist, im Allgemeinen mit dem O-Ring 148 in Verbindung.
Das Ende 160 am Innenumfang der Antriebsplatte 146 ist in der Nähe der Fläche 162 des Kolbenblechs 118 dargestellt. Die Zuordnung zwischen dem Ende 160 am Innenumfang und der Fläche 162 kann zur Anpassung an die verschiedenen Substanzen verändert werden, die in einer aus 148 und 150 oder aus 152 bestehenden Dichtungsbaugruppe verwendet werden können. Wenn für die Kupplungsbaugruppe zum Abdichten zwischen dem Ende 160 am Innenumfang und der Fläche 162 des Kolbenblechs 118 nur ein O-Ring ähnlich dem O-Ring 148 verwendet wird, kann es von Vorteil sein, das Ende 160 am Innenumfang der Antriebsplatte 146 so weit zu verlängern, dass es die Fläche 162 des Kolbenblechs 118 berührt oder fast berührt. Es sollte jedoch klar sein, dass zahlreiche andere in der Technik bekannte Dichtungsverfahren verwendet werden können, um die Abdichtung zwischen dem Kolbenblech 118 und der Antriebsplatte 146 herzustellen.
In der Antriebsplatte 146 ist ein Bogensegment 164 mit einer gezeigten Form gebildet, um die Elastizität und Haltbarkeit der Antriebsplatte 146 und der Dichtung zwischen der Antriebsplatte 146 und dem Kolbenblech 118, insbesondere am Ende 160 am Innenumfang und an der Fläche 162, zu erhöhen. Die Form des Bogensegments 164 an der Antriebsplatte 146 soll auch Platz für die axiale Verschiebung des Kolbenblechs 118 schaffen. Das Bogensegment 164 kann verschiedene andere Formen annehmen, die von vielen Faktoren abhängen, unter anderem vom Anwendungsbereich des Drehmomentwandlers, von der erforderlichen Elastizität der Antriebsplatte und von dem für die axiale Verschiebung des Kolbenblechs benötigten Platz. Es sollte klar sein, dass das Bogensegment 164 verschiedene andere Gestaltungsformen annehmen kann und dass in Geist und Geltungsbereich der Erfindung verschiedene Gestaltungsformen der Antriebsplatte 146 enthalten sind, bevor diese die Dichtungsfläche 162 des Kolbenblechs 118 erreicht. Gemäß einigen Aspekten kann das Bogensegment 164 ganz entfallen und die Antriebsplatte 146 bis auf den Kupplungsteil der Antriebsplatte 146 aus einer ebenen Platte bestehen, der gewinkelt oder gebogen bleiben muss, um in die Kupplungslamellen einzugreifen.
Fig. 10 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsart der Antriebsplatte 146 gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der die Antriebsplatte 146 eine Lippendichtung 152 zum Abdichten der Druckkammer auf der Betätigungsseite 158 des Kolbenblechs 118 zur Fläche 162 aufweist. Diese alternative Ausführungsart der Antriebsplatte 146 kann aus einer ringförmigen Komponente bestehen, die aus einem Stahlblechrohteil zu einer Platte mit einem L-förmigen Querschnittsprofil gepresst wurde. Die Form kann jedoch variiert werden, und es sollte klar sein, dass Änderungen der Form der Antriebsplatte 146 in Geist und Geltungsbereich der Erfindung enthalten sind. Während Antriebsplatten nach dem Stand der Technik am vorderen Deckel 116 angeschweißt waren und bündig mit der Innenfläche des vorderen Deckels 116 abschlössen, erstreckt sich die Antriebsplatte 146 in Richtung zur Mittelachse des vorderen Deckels 116 bis zur Fläche 162 des Kolbenblechs 118. Die Flüssigkeit auf der Betätigungsseite 158 wird durch eine Lippendichtung 152, die an der Fläche 162 des Kolbenblechs 118 anliegt, gegen Druckabfall abgedichtet. Die Lippendichtung 152 weist ein U-förmiges Querschnittsprofii auf, damit die Lippendichtung 152 das Ende 160 am Innenumfang der Antriebsplatte 146 umhüllen kann. Die Lippendichtung 152 kann aus einem verformbaren und gleichzeitig elastischen Material wie beispielsweise Gummi, Latex, Kunststoff oder anderen elastischen Substanzen bestehen, ist jedoch nicht auf solche Substanzen beschränkt. Die Lippendichtung 152 kann zum Beispiel eine Form ähnlich wie in Fig. 9 annehmen, bei der zum Haltern der Dichtung ein starrer Ring verwendet wird. Solche Stützringe können Lücken zwischen dem Ende 160 am Innenumfang der Antriebsplatte 146 und der Fläche 162 des Kolbenblechs 118 ausgleichen. Durch den engen Kontakt zwischen dem Ende 160 am Innenumfang und den Innenflächen der Lippendichtung 152 sowie durch den engen Kontakt zwischen der Fläche 162 und der Außenfläche der Lippendichtung 152 wird das Ende 160 am Innenumfang gegen die Fläche 162 abgedichtet und bildet die Druckkammer auf der Betätigungsseite 158. Es sollte jedoch klar sein, dass zum Erzeugen der Abdichtung zwischen dem Kolbenblech 118 und der Antriebsplatte 146 zahlreiche andere in der Technik bekannte Verfahren verwendet werden können. Bei der in Fig. 10 gezeigten alternativen Ausführungsart der Antriebsplatte 146 kann das Segment 164 der Antriebsplatte 146 zusätzliche Elastizität verleihen und lässt dem Kolbenblech 118 ausreichend axiale Bewegungsfreiheit. Das Bogensegment 164 kann in verschiedenen anderen Formen gestaltet werden, die in Fig. 9 und 10 nicht gezeigt sind. Dem Fachmann ist klar, dass die bei der Bildung der Antriebsplatte 146 zu berücksichtigenden Anforderungen an die Bewegungsfreiheit und die Elastizität zahlreiche Gestaltungsformen zulassen, die den hier beschriebenen Lösungsansätzen gleichwertig sind. Gemäß einigen Aspekten können im Bogensegment 164 der Antriebsplatte 146 ähnlich der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsart mehrere Bögen vorgesehen werden, um eine bestimmte Dichtung aufzunehmen. Es sollte jedoch klar sein, dass die Antriebsplatte 146 nicht auf eine bestimmte Form beschränkt ist.
Somit ist zu erkennen, dass die Aufgaben der Erfindung wirksam gelöst werden, obwohl sich der Fachmann Änderungen und Modifikationen vorstellen kann, die in Geist und Geltungsbereich der beanspruchten Erfindung enthalten sind. Obwohl die Erfindung unter Bezug auf eine bestimmte bevorzugte Ausführungsart beschrieben wurde, ist klar, dass Änderungen vorgenommen werden können, ohne von Geltungsbereich oder Geist der beanspruchten Erfindung abzuweichen.

Claims

Ansprüche
1. Kupplungsbaugruppe in einem Drehmomentwandler, die Folgendes umfasst:
ein Kolbenblech, das funktionell so angeordnet ist, dass es einen axialen Druck auf eine Kupplung in der Kupplungsbaugruppe ausübt;
ein ringförmiges Bauteil, das mit einem Deckel des Drehmomentwandlers und mit einem Außenumfang der Kupplung drehfest verbunden ist; und
eine erste Dichtung, die zwischen dem Kolbenblech und einem Innenumfang der Antriebsplatte angebracht ist und eine Dichtung zwischen dem Kolbenblech und dem Innenumfang bildet.
2. Kupplungsbaugruppe nach Anspruch 1, bei der das ringförmige Bauteil eine Antriebsplatte ist, die so angeordnet ist, dass sie ein Drehmoment vom Deckel zur Kupplung überträgt.
3. Kupplungsbaugruppe nach Anspruch 1 , bei der das ringförmige Bauteil fest mit dem Deckel verbunden ist.
4. Kupplungsbaugruppe nach Anspruch 3, bei der das ringförmige Bauteil am Deckel angeschweißt ist.
5. Kupplungsbaugruppe nach Anspruch 1, die ferner mindestens eine erste Kupplungslamelle mit einem Außenumfang umfasst, wobei das ringförmige Bauteil in der Nähe des Außenumfangs drehfest mit der mindestens einen ersten Kupplungslamelle verbunden ist.
6. Antriebsplatte nach Anspruch 5, wobei die mindestens eine erste Kupplungslamelle axial gegenüber dem ringförmigen Bauteil verschoben werden kann.
7. Kupplungsbaugruppe nach Anspruch 1 , bei der die Kolbenblech axial gegenüber dem ringförmigen Bauteil verschoben werden kann.
8. Kupplungsbaugruppe nach Anspruch 1 , bei der die Kupplung eine Rutschkupplung mit einer Vielzahl zweiter Kupplungslamellen ist.
9. Kupplungsbaugruppe nach Anspruch 8, bei der die Vielzahl zweiter Kupplungslamellen axial gegenüber dem ringförmigen Bauteil verschoben werden kann.
10. Kupplungsbaugruppe nach Anspruch 1 , bei der das Kolbenblech ferner ein Ende am Innenumfang umfasst, der Drehmomentwandler ferner einen Zwischenraum zwischen dem Deckel und dem Kolbenblech und eine in der Nähe des Endes am Innenumfang angebrachte zweite Dichtung umfasst und die erste und die zweite Dichtung den Zwischenraum im Wesentlichen abdichten.
11. Kupplungsbaugruppe nach Anspruch 10, wobei der Drehmomentwandler so angeordnet ist, dass er den Druck im Zwischenraum verändert, um das Kolbenblech axial zu verschieben.
12. Kupplungsbaugruppe nach Anspruch 1 , bei der die Dichtung aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einer U-förmigen und einer L-förmigen Dichtung besteht.
13. Kupplungsbaugruppe nach Anspruch 1 , bei der die Dichtung Gummi umfasst.
14. Kupplungsbaugruppe nach Anspruch 1, bei der die Dichtung einen O-Ring umfasst.
15. Antriebsplatte für eine Kupplung in einem Drehmomentwandler, wobei die Antriebsplatte Folgendes umfasst:
ein axial angebrachtes Segment, das mit einem Außenumfang der Kupplung und mit einem Deckel des Drehmomentwandlers drehfest verbunden ist;
ein Ende am Innenumfang; und ein Dichtungselement, das zwischen dem Ende am Innenumfang und einem mit der Kupplung im Eingriff stehenden Kolbenblech angeordnet ist und eine Dichtung zwischen dem Ende am Innenumfang und den Kolbenblech bildet, wobei die Antriebsplatte so angeordnet ist, dass sie ein Drehmoment vom Deckel zur Kupplung überträgt, und wobei das Kolbenblech so angeordnet ist, dass es axial gegen die Kupplung drückt.
16. Kupplungsbaugruppe in einem Drehmomentwandler, die Folgendes umfasst:
ein Kolbenblech, das funktionell so angeordnet ist, dass es auf eine Kupplung in der Kupplungsbaugruppe einen axialen Druck ausübt;
eine Antriebsplatte, die fest mit einem Deckel des Drehmomentwandlers und drehfest mit einem Außenumfang mindestens einer Kupplungslamelle in der Kupplung verbunden ist und einen Innenumfang umfasst; und
eine zwischen dem Kolbenblech und dem Innenumfang angeordnete Dichtung, welche das Kolbenblech und den Innenumfang berührt, wobei das Kolbenblech gegenüber dem ringförmigen Bauteil axial verschoben werden kann.
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