WO2012142995A1 - Drehmomentwandler - Google Patents

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WO2012142995A1
WO2012142995A1 PCT/DE2012/000378 DE2012000378W WO2012142995A1 WO 2012142995 A1 WO2012142995 A1 WO 2012142995A1 DE 2012000378 W DE2012000378 W DE 2012000378W WO 2012142995 A1 WO2012142995 A1 WO 2012142995A1
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turbine wheel
torsion damper
torque converter
torsional
torque
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Benjamin Vögtle
Benjamin Daniel
Thorsten Krause
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Definitions

  • the invention relates to a torque converter with the features of claim 1.
  • a torque converter can be used.
  • the torque converter includes a turbine having an impeller and a turbine wheel at least partially surrounded by a liquid so that the rotating impeller drives the turbine wheel.
  • a converter clutch is additionally provided in order to mechanically couple the movement of the turbine wheel to that of the impeller, if required.
  • the torque transmission takes place, for example, during a starting process of the motor vehicle by the hydrodynamic coupling by means of the turbine and during a normal driving operation by the mechanical coupling by means of the converter clutch.
  • A1 proposes to fasten the centrifugal pendulum to the turbine wheel and to provide a converter bridging clutch for bridging the turbine during load operation.
  • a first torsional damper introduces torque from the turbine to the output shaft and a second torsional damper introduces torque from the lockup clutch to the output shaft.
  • the second torsion damper consists of two torsional damping
  • CONFIRMATION COPY Feriatan which are arranged in series.
  • the arrangement of the damper elements should help minimize a space requirement of the described torque converter.
  • Torque converters of the type described basically represent a torsional vibration system which can be set into torsional vibration, for example, by rotational irregularities of an engine driving the drive shaft.
  • the centrifugal pendulum acts as a speed-adaptive absorber and oscillates in phase opposition to the rotating element on which it is mounted.
  • centrifugal pendulum For design reasons, for example, because of a limited available space, usually only a limited swing angle for the centrifugal pendulum is available. Under the influence of strong torsional vibrations, the centrifugal pendulum can run against a mechanical stop, which can lead to a very poor isolation of the output shaft relative to the torsional vibrations. In addition, noises associated with the impact can be perceived as unpleasant and the striking can lead to increased wear or fatigue of the relevant elements.
  • one of the torsion damper comprises two torsion damper elements, which are arranged together in series.
  • a spring capacity of the torsion damper can be increased by the use of two torsion damper elements, so that an improved insulation of the turbine wheel is achieved and the centrifugal pendulum can have a reduced oscillation angle. A striking or placing the centrifugal pendulum can be avoided, whereby deterioration of the insulation can be prevented.
  • an available space can be used improved by the serial arrangement of the torsion damper elements.
  • At least one of the torsion dampers may comprise a further torsion damper element.
  • the torque converter with four or more Torsionsdämpfer instituten are possible.
  • Each of the other torsion damper elements can help to improve the insulation and the
  • the first torsional damper comprises a first torsion damper element and the second torsion damper comprises a second and a third torsion damper element.
  • Torsional vibrations are usually expected from the side of the input shaft and can be degraded by the series-arranged torsion damper elements on the part of the input shaft in an improved manner. A constructive and a cost of materials can be minimized by this arrangement. In addition, a space requirement of the arrangement may be reduced.
  • the second torsional damper comprises a plurality of torsion damper elements
  • one of these torsion damper elements may comprise a stop for bridging the torsional damping above a predetermined transmitted torque.
  • the stop is provided on a rigidly connected to the turbine wheel Torsionsdämpferelement. If the torsion damping is bridged, then the entire mass of the bridged torsion damper element is rigidly connected to the turbine wheel. The rotating mass of the turbine wheel is thereby increased, so that the rotational inertia of the turbine wheel can be increased and the oscillation angle of the centrifugal pendulum can be reduced.
  • One of the torsion damper elements of the second torsional damper may also be
  • Friction element for reducing the torsional damping in dependence on a transmitted torque include. Thereby, a similar effect can be achieved as with the above-described stop for bridging the torsional damping.
  • the reduction in torsional damping depending on the transmitted torque may be gradually reduced. This can reduce the risk of secondary vibration effects and reduce material wear or fatigue. In combination with the stop a striking noise of the stop described can be reduced or avoided.
  • the friction element is adapted to reduce the torsional damping only above a predetermined transmitted torque. If the transmitted torque is below the predetermined torque, then the torsion damper element can be operated unabated for the eradication or isolation of vibrations.
  • the friction element is provided on a rigidly connected to the turbine wheel Torsionsdämpferelement.
  • FIG. 1 shows a schematic force flow diagram of a hydrodynamic torque converter
  • Figure 2 is a schematic arrangement of elements of the torque converter of FIG.
  • FIG. 3 shows a schematic force flow diagram of a variation of the hydrodynamic
  • Torque converter of Figure 1 represents. Detailed description of embodiments
  • FIG. 1 shows a schematic force flow diagram of a dynamic torque converter 100.
  • the torque converter 100 includes an input shaft 105 that is commonly connected to an engine, such as a reciprocating internal combustion engine of a motor vehicle.
  • An output shaft 110 of the torque converter 100 is usually connected to a transmission, in particular a drive gear of the motor vehicle.
  • the torque converter 100 is configured to convert torque from the input shaft 105 to the output shaft 110.
  • the first torque flow is implemented hydrodynamically and is used, for example, when starting the motor vehicle, while the second torque flow is realized mechanically and during a normal driving operation in order to avoid transmission loss of the hydrodynamic transmission.
  • the second torque flow is realized mechanically and during a normal driving operation in order to avoid transmission loss of the hydrodynamic transmission.
  • one of the torque fluxes is activated, wherein during a transition from one to the other torque flux, both may be fully or partially activated.
  • the first torque flow extends from the input shaft 105 to an impeller 115 and from there by hydrodynamic transmission to a turbine 120. Between the impeller 115 and the turbine 120 a hydraulic clutch 125 is symbolically drawn, which models this portion of the first torque flow.
  • the turbine wheel 120 is connected by means of a first torsional damper 130 to a flange 135 at which the torque transmitted by the input shaft is provided to the output shaft 110.
  • the second torque flux mechanically couples the input shaft 105 to the turbine 120.
  • the input shaft 105 and impeller 115 are connected to a controllable converter clutch 140 to enable or disengage the second torque flux.
  • a rotary plate 145 of the converter clutch 140 forms a transfer point of the second torque flow from the converter clutch 140 into a second torsional damper 15, which introduces the second torque flow into the turbine wheel 120. From the turbine NEN 120 from the second torque flow continues, as well as the first torque flow through the first torsional damper 130 and the flange 135 on the output shaft 110 continues.
  • centrifugal pendulum 150 for speed-adaptive eradication of
  • the second torsion damper 145 comprises a second torsion damper element 160 and a third torsion damper element 165, wherein the two torsion damper elements 160 and 165 are arranged in series with one another.
  • the torsion damper 130 and 145 may also each comprise a greater or lesser number of torsion damper elements, wherein one of the torsion damper 130, 145 at least one torsion damper element and the other torsional damper 130, 145 comprises at least two torsion damper elements.
  • Torsionsdämpfer 130, 145 may be equipped with a greater travel. As a result, an angle of rotation of the centrifugal force pendulum 150 with respect to the turbine wheel 120 can be reducible, so that the centrifugal force pendulum 150 can be prevented from fully exploiting an available twist angle or against a stop attached at the end of the twist angle.
  • Figure 2 shows a schematic arrangement of elements of the torque converter 100 of Figure 1.
  • the arrangement of the elements of the torque converter 100 shown in Figure 2 is exemplary and indicates a preferred distribution, which can be both space-saving and efficient in terms of vibration damping.
  • the input shaft 105 is connected to a housing 210 in which the remaining elements of the torque converter 100 are received.
  • the housing 210 is a liquid for hydrostatic coupling of the impeller 115 with the turbine 120.
  • the converter clutch 140 is designed as a multi-disc wet clutch, which comprises a number of clutch plates and disks that can be pressed together in the axial direction to each other by mutual frictional engagement to transmit the torque of the housing 210.
  • the fins are attached to the housing 210 and the friction plates on the rotary plate 1 2 or vice versa.
  • the rotational movement of the rotary plate 142 is transmitted to the second intermediate flange 175 by means of the third torsion damper element 165, wherein the third torsion damper element 165 comprises a coil spring, which is arranged substantially on a circumference about the axis of symmetry 205 and the ends thereof with the rotary plate 142 and the second Intermediate flange 175 are connected.
  • the coil spring is increasingly compressed.
  • the second torsion damper element 160 comprises a further helical spring, by means of which the rotational movement is transmitted from the second intermediate flange 175 to the first intermediate flange 170.
  • the second torsion damper element 160 and the third torsion damper element 165 together form the second torsion damper 145.
  • the first intermediate flange 170 in addition to the second torsion damper element 160, is also connected to the turbine wheel 120, the centrifugal pendulum 150 and the first torsion damper element 155, which is constructed in accordance with the torsion damper elements 160 and 165.
  • the centrifugal pendulum 150 is mounted such that it can be pivoted in the circumferential direction about the axis of symmetry 205 about an axis which lies radially outside of the axis of symmetry 205.
  • the first torsion damper element 155 transmits the movement of the first intermediate flange 170 or the turbine wheel 120 to the flange 135, which is connected to the output shaft 110.
  • FIG. 3 shows a schematic force flow diagram of a variation of the hydrodynamic torque converter 100 of FIG. 1.
  • opposite ends of the second torsion damper element 160 are connected to opposite ends of a stopper 305 and to opposite ends of a friction element 310.
  • the first intermediate flange 170 omitted, however, which may also be provided in other embodiments.
  • the stop 305 or the friction element 310 may also be omitted in further embodiments.
  • the stop 305 is configured to limit maximum relative movement between opposite ends of the second torsion damper element 160. Such a limitation can be realized, for example, by a stop element or a bolt guided in a groove.
  • the stopper 305 limits the relative movement of the second intermediate flange 175 with respect to the turbine wheel 120.
  • Torsionsschwingept that are registered in particular by the input shaft 105 in the torque converter 100 can thus be reduced without requiring a swing angle of the centrifugal pendulum 150, which exceeds an available swing angle.
  • the friction element 310 acts on the opposite ends of the second torsion damper element 160, with the difference that a less rigid connection is provided by the friction connection than by the stop 305.
  • a friction coefficient of the friction element 310 increases in dependence on a twist angle between the ends of the friction element 310 and between the second intermediate flange 175 and the turbine wheel 120.
  • the friction member 310 may be configured to allow a predetermined twist angle without exerting a frictional force.
  • both a stop 305 and a friction element 310 are provided on the torque converter 100.

Abstract

Ein Drehmomentwandler (100) umfasst ein Turbinenrad (120), ein mit der Eingangswelle (120) verbundenes Pumpenrad (115) zum hydromechanischen Antrieb des Turbinenrads (120), ein mit dem Turbinenrad (120) verbundenes Fliehkraftpendel (150) zur Dämpfung von Torsionsschwingungen, einen ersten Torsionsdämpfer (130) zum Antrieb der Ausgangswelle durch das Turbinenrad (150) sowie eine Wandlerkupplung (140) und einen zweiten Torsionsdämpfer (145) zur selektiven torsionsgedämpften Kopplung der Eingangswelle mit dem Turbinenrad. Dabei umfasst einer der Torsionsdämpfer (130, 145) zwei Torsionsdämpferelemente (160, 165), die zueinander in Serie angeordnet sind.

Description

Drehmomentwandler
Die Erfindung betrifft einen Drehmomentwandler mit den Merkmalen von Anspruch 1. Stand der Technik
Zum Übertragen von Drehmoment von einem Antriebsmotor an ein Getriebe in einem
Kraftfahrzeug kann ein Drehmomentwandler eingesetzt werden. Der Drehmomentwandler um- fasst eine Turbine mit einem Pumpenrad und einem Turbinenrad, die wenigstens teilweise von einer Flüssigkeit umspült sind, so dass das sich drehende Pumpenrad das Turbinenrad antreibt. Zur Minimierung von Verlusten ist zusätzlich eine Wandlerkupplung vorgesehen, um bei Bedarf die Bewegung des Turbinenrads mechanisch an die des Pumpenrads zu koppeln. Die Drehmomentübertragung erfolgt beispielsweise während eines Anfahrvorgangs des Kraftfahrzeugs durch die hydrodynamische Kopplung mittels der Turbine und während eines normalen Fahrbetriebs durch die mechanische Kopplung mittels der Wandlerkupplung.
Um im Fahrbetrieb Torsionsschwingungen um eine Eingangswelle des Drehmomentwandlers möglichst abzubauen, bevor sie eine Ausgangswelle des Drehmomentwandlers erreichen, sind unterschiedliche Anordnungen am und im Drehmomentwandler bekannt, die üblicherweise ein Fliehkraftpendel und einen Torsionsdämpfer umfassen.
DE 10 2008 057 648 A1 schlägt vor, ein Rotationselement mit einem Fliehkraftpendel mittels eines ersten Torsionsdämpfers mit der Eingangswelle und mittels eines zweiten Torsionsdämpfers mit der Ausgangswelle zu verbinden. Mit dieser Anordnung sollen Drehungleichför- migkeiten in der Kraftübertragung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle verbessert reduzierbar sein.
DE 10 2009 024 743 A1 schlägt vor, das Fliehkraftpendel am Turbinenrad zu befestigen und eine Wandlerüberbrückungskupplung zur Überbrückung der Turbine im Lastbetrieb vorzusehen. Ein erster Torsionsdämpfer leitet Drehmoment vom Turbinenrad an die Abtriebswelle ein und ein zweiter Torsionsdämpfer leitet Drehmoment von der Wandlerüberbrückungskupplung an die Abtriebswelle ein. Dabei besteht der zweite Torsionsdämpfer aus zwei Torsionsdämp-
BESTÄTIGUNGSKOPIE ferelementen, die in Serie angeordnet sind. Die Anordnung der Dämpferelemente soll dazu beitragen, einen Bauraumbedarf des beschriebenen Drehmomentwandlers zu minimieren.
Drehmomentwandler der beschriebenen Art stellen grundsätzlich ein Torsionsschwingungs- system dar, das beispielsweise durch Drehungleichmäßigkeiten eines die Antriebswelle antreibenden Motors in eine Torsionsschwingung versetzt werden kann. Das Fliehkraftpendel wirkt als drehzahladaptiver Tilger und schwingt gegenphasig zu dem Rotationselement, auf dem es angebracht ist. Je geringer eine Federrate des Torsionsdämpfers ist, der die Eingangswelle mit dem Rotationskörper verbindet, desto besser ist die Isolation des Rotationskörpers von der Eingangswelle bezüglich der Drehunregelmäßigkeiten und desto geringer ist ein Schwingwinkel des Fliehkraftpendels.
Aus konstruktiven Gründen, beispielsweise wegen eines beschränkten zur Verfügung stehenden Bauraums, steht üblicherweise nur ein begrenzter Schwingwinkel für das Fliehkraftpendel zur Verfügung. Unter Einfluss von starken Torsionsschwingungen kann das Fliehkraftpendel gegen einen mechanischen Anschlag laufen, was zu einer sehr schlechten Isolation der Abtriebswelle gegenüber den Torsionsschwingungen führen kann. Außerdem können mit dem Anschlagen verbundene Geräusche als unangenehm empfunden werden und das Anschlagen kann zu einem erhöhten Verschleiß bzw. einer Ermüdung der betreffenden Elemente führen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler anzugeben, der eine verbesserte Resistenz gegenüber Torsionsschwingungen aufweist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit den Merkmalen von Anspruch 1. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Offenbarung der Erfindung
Ein erfindungsgemäßer hydrodynamischer Drehmomentwandler zur Umsetzung eines Drehmoments von einer Eingangswelle auf eine Ausgangswelle umfasst ein Turbinenrad, ein mit der Eingangswelle verbundenes Pumpenrad zum hydromechanischen Antrieb des Turbinenrads, ein mit dem Turbinenrad verbundenes Fliehkraftpendel zur Dämpfung von Torsionsschwingungen (Drehschwingungen), einen ersten Torsionsdämpfer zum Antrieb der Aus- gangswelle durch das Turbinenrad sowie eine Wandlerkupplung und einen zweiten Torsionsdämpfer zur selektiven torsionsgedämpften Kopplung der Eingangswelle mit dem Turbinenrad. Dabei umfasst einer der Torsionsdämpfer zwei Torsionsdämpferelemente, die miteinander in Serie angeordnet sind.
Eine Federkapazität des Torsionsdämpfers kann durch die Verwendung zweier Torsionsdämpferelemente gesteigert sein, so dass eine verbesserte Isolation des Turbinenrads erzielt wird und das Fliehkraftpendel einen verringerten Schwingwinkel aufweisen kann. Ein Anschlagen bzw. Aufsetzen des Fliehkraftpendels kann vermieden sein, wodurch eine Verschlechterung der Isolation verhindert werden kann. Außerdem kann durch die serielle Anordnung der Torsionsdämpferelemente ein zur Verfügung stehender Bauraum verbessert nutzbar sein.
In einer weiteren Ausführungsform kann wenigstens einer der Torsionsdämpfer noch ein weiteres Torsionsdämpferelement umfassen. Somit sind auch Anordnungen des Drehmomentwandlers mit vier oder mehr Torsionsdämpferelementen möglich. Jedes der weiteren Torsionsdämpferelemente kann dazu beitragen, die Isolation zu verbessern und den
Schwingwinkel des Fliehkraftpendels unterhalb eines maximalen Schwingwinkels zu halten.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der erste Torsionsdämpfer ein erstes Torsionsdämpferelement und der zweite Torsionsdämpfer ein zweites und ein drittes Torsionsdämpferelement. Torsionsschwingungen sind üblicherweise eher von der Seite der Eingangswelle zu erwarten und können durch die in Serie angeordneten Torsionsdämpferelemente seitens der Eingangswelle verbessert abbaubar sein. Ein konstruktiver und ein Materialaufwand können durch diese Anordnung minimiert sein. Außerdem kann ein Bauraumerfordernis der Anordnung verringert sein.
Umfasst der zweite Torsionsdämpfer mehrere Torsionsdämpferelemente, so kann eines dieser Torsionsdämpferelemente einen Anschlag zur Überbrückung der Torsionsdämpfung oberhalb eines vorbestimmten übertragenen Drehmoments umfassen. Vorzugsweise ist der Anschlag an einem starr mit dem Turbinenrad verbundenen Torsionsdämpferelement vorgesehen. Wird die Torsionsdämpfung überbrückt, so ist die gesamte Masse des überbrückten Torsionsdämpferelements starr mit dem Turbinenrad verbunden. Die rotierende Masse des Turbinenrads wird dadurch vergrößert, so dass die Rotationsträgheit des Turbinenrads gesteigert und der Schwingwinkel des Fliehkraftpendels verringert sein kann. Eines der Torsionsdämpferelemente des zweiten Torsionsdämpfers kann auch ein
Reibelement zur Verringerung der Torsionsdämpfung in Abhängigkeit eines übertragenen Drehmoments umfassen. Dadurch kann ein ähnlicher Effekt erzielt werden wie mit dem oben beschriebenen Anschlag zur Überbrückung der Torsionsdämpfung. Allerdings kann bei Einsatz eines Reibelements die Verringerung der Torsionsdämpfung in Abhängigkeit des übertragenen Drehmoments graduell verringert sein. Dadurch kann eine Gefahr sekundärer Schwingungseffekte verringert und ein Materialverschleiß bzw. eine Materialermüdung vermindert sein. In Kombination mit dem Anschlag kann ein Anschlaggeräusch des beschriebenen Anschlags reduziert oder vermieden werden.
Vorzugsweise ist das Reibelement dazu eingerichtet, die Torsionsdämpfung erst oberhalb eines vorbestimmten übertragenen Drehmoments zu verringern. Liegt das übertragene Drehmoment unterhalb des vorbestimmten Drehmoments, so kann das Torsionsdämpferelement unvermindert zur Tilgung bzw. Isolation von Schwingungen betrieben werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Reibelement an einem starr mit dem Turbinenrad verbundenen Torsionsdämpferelement vorgesehen.
Kurze Beschreibung der Figuren.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
Figur 1 ein schematisches Kraftflussdiagramm eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers;
Figur 2 eine schematische Anordnung von Elementen des Drehmomentwandlers von Figur
1 ; und
Figur 3 ein schematisches Kraftflussdiagramm einer Variation des hydrodynamischen
Drehmomentwandlers von Figur 1 darstellt. Genaue Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Figur 1 zeigt ein schematisches Kraftflussdiagramm eines dynamischen Drehmomentwandlers 100.
Der Drehmomentwandler 100 umfasst eine Eingangswelle 105, die üblicherweise mit einem Motor, beispielsweise einem Hubkolben-Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, verbunden ist. Eine Ausgangswelle 110 des Drehmomentwandlers 100 ist üblicherweise mit einem Getriebe, insbesondere einem Antriebsgetriebe des Kraftfahrzeugs, verbunden. Der Drehmomentwandler 100 ist dazu eingerichtet, Drehmoment von der Eingangswelle 105 auf die Ausgangswelle 110 umzusetzen.
Durch den Drehmomentwandler 100 sind zwei unterschiedliche Drehmomentflüsse
realisierbar, die je nach Betriebszustand des Kraftfahrzeugs aktivierbar sind. Der erste Dreh- momentfluss ist hydrodynamisch realisiert und wird beispielsweise beim Anfahren des Kraftfahrzeugs verwendet, während der zweite Drehmomentfluss mechanisch realisiert ist und während eines normalen Fahrbetriebs verwendet wird, um einen Übertragungsverlust der hydrodynamischen Übertragung zu vermeiden. Üblicherweise ist zu jedem Zeitpunkt maximal einer der Drehmomentflüsse aktiviert, wobei während eines Übergangs vom einen zum anderen Drehmomentfluss auch beide ganz oder teilweise aktiviert sein können.
Der erste Drehmomentfluss verläuft von der Eingangswelle 105 auf ein Pumpenrad 115 und von dort durch hydrodynamische Übertragung auf ein Turbinenrad 120. Zwischen dem Pumpenrad 115 und dem Turbinenrad 120 ist symbolisch eine hydraulische Kupplung 125 eingezeichnet, die diesen Abschnitt des ersten Drehmomentflusses modelliert. Das Turbinenrad 120 ist mittels eines ersten Torsionsdämpfers 130 mit einem Flansch 135 verbunden, an dem das von der Eingangswelle übertragene Drehmoment an die Ausgangswelle 1 10 bereitgestellt wird.
Der zweite Drehmomentfluss verbindet die Eingangswelle 105 auf mechanische Weise mit dem Turbinenrad 120. Die Eingangswelle 105 bzw. das Pumpenrad 115 sind mit einer steuerbaren Wandlerkupplung 140 verbunden, um den zweiten Drehmomentfluss zu ermöglichen oder zu trennen. Eine Drehplatte 145 der Wandlerkupplung 140 bildet einen Übergabepunkt des zweiten Drehmomentflusses aus der Wandlerkupplung 140 in einen zweiten Torsionsdämpfer 1 5, der den zweiten Drehmomentfluss in das Turbinenrad 120 einleitet. Vom Turbi- nenrad 120 aus setzt sich der zweite Drehmomentfluss genau wie der erste Drehmomentfluss durch den ersten Torsionsdämpfer 130 und den Flansch 135 auf die Ausgangswelle 110 fort.
Am Turbinenrad 120 ist ein Fliehkraftpendel 150 zum drehzahladaptiven Tilgen von
Torsionsschwingungen angebracht.
Während der erste Torsionsdämpfer 130 in der Darstellung von Figur 1 über lediglich ein erstes Torsionsdämpferelement 155 verfügt, umfasst der zweite Torsionsdämpfer 145 ein zweites Torsionsdämpferelement 160 und ein drittes Torsionsdämpferelement 165, wobei die beiden Torsionsdämpferelemente 160 und 165 miteinander in Serie angeordnet sind. Rechts von den Torsionsdämpferelementen 160 und 165 sind jeweils optionale Zwischenflansche 170 bzw. 175 angedeutet. In anderen als der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform können die Torsionsdämpfer 130 und 145 auch jeweils eine größere oder kleinere Anzahl Torsionsdämpferelemente umfassen, wobei einer der Torsionsdämpfer 130, 145 wenigstens ein Torsionsdämpferelement und der andere Torsionsdämpfer 130, 145 wenigstens zwei Torsionsdämpferelemente umfasst.
Durch die serielle Anordnung zweier Torsionsdämpferelemente kann der betreffende
Torsionsdämpfer 130, 145 mit einem größeren Federweg ausgestattet sein. Dadurch kann ein Verdrehwinkel des Fliehkraftpendels 150 bezüglich des Turbinenrads 120 reduzierbar sein, so dass das Fliehkraftpendel 150 davon abgehalten werden kann, einen zur Verfügung stehenden Verdrehwinkel vollständig auszunutzen bzw. gegen einen am Ende des Verdrehwinkels angebrachten Anschlag zu laufen.
Figur 2 zeigt eine schematische Anordnung von Elementen des Drehmomentwandlers 100 von Figur 1. Die in Figur 2 dargestellte Anordnung der Elemente des Drehmomentwandlers 100 ist exemplarisch und gibt eine bevorzugte Verteilung an, die sowohl platzsparend als auch effizient im Sinne einer Schwingungsdämpfung sein kann.
Bezüglich einer Symmetrieachse 205, um die die Eingangswelle 105 und die Ausgangswelle 110 drehbar gelagert sind, ist die obere Hälfte eines Längsschnitts durch den Drehmomentwandler 100 dargestellt. Das Pumpenrad 115 ist von der Darstellung in Figur 2 nicht umfasst. Ebenfalls nicht dargestellt sind Dichtelemente, Lager und weitere bekannte Elemente des Drehmomentwandlers, die auf das vorliegende Funktionsprinzip keinen unmittelbaren Einfluss haben. Die Eingangswelle 105 ist mit einem Gehäuse 210 verbunden, in dem die restlichen Elemente des Drehmomentwandlers 100 aufgenommen sind. Im Gehäuse 210 befindet sich eine Flüssigkeit zur hydrostatischen Kopplung des Pumpenrads 115 mit dem Turbinenrad 120. Die Wandlerkupplung 140 ist als Mehrscheiben-Nasskupplung ausgeführt, die eine Anzahl Kupplungsscheiben und -lamellen umfasst, die in axialer Richtung aneinander gepresst werden können, um durch gegenseitigen Reibschluss das Drehmoment des Gehäuses 210 zu übertragen. Die Lamellen sind am Gehäuse 210 und die Reibscheiben an der Drehplatte 1 2 befestigt oder umgekehrt. Die Drehbewegung der Drehplatte 142 wird mittels des dritten Torsionsdämpferelements 165 auf den zweiten Zwischenflansch 175 übertragen, wobei das dritte Torsionsdämpferelement 165 eine Schraubenfeder umfasst, die im Wesentlichen auf einem Umfang um die Symmetrieachse 205 angeordnet ist und deren Enden mit der Drehplatte 142 bzw. dem zweiten Zwischenflansch 175 verbunden sind. Mit steigendem durch das dritte Torsionsdämpferelement 165 übertragenem Drehmoment wird die Schraubenfeder in zunehmendem Maß zusammengedrückt.
Auf entsprechende Weise wie das dritte Torsionsdämpferelement 165 umfasst das zweite Torsionsdämpferelement 160 eine weitere Schraubenfeder, mittels derer die Drehbewegung vom zweiten Zwischenflansch 175 auf den ersten Zwischenflansch 170 übertragen wird. Das zweite Torsionsdämpferelement 160 und das dritte Torsionsdämpferelement 165 bilden zusammen den zweiten Torsionsdämpfer 145.
Der erste Zwischenflansch 170 ist außer mit dem zweiten Torsionsdämpferelement 160 auch mit dem Turbinenrad 120, dem Fliehkraftpendel 150 und dem ersten Torsionsdämpferelement 155 verbunden, das den Torsionsdämpferelementen 160 und 165 entsprechend aufgebaut ist. Das Fliehkraftpendel 150 ist derart gelagert, dass es sich in Umfangsrichtung um die Symmetrieachse 205 um eine Achse schwenken lässt, die radial außerhalb der Symmetrieachse 205 liegt. Das erste Torsionsdämpferelement 155 überträgt die Bewegung des ersten Zwischen- flanschs 170 bzw. des Turbinenrads 120 auf den Flansch 135, der mit der Ausgangswelle 110 verbunden ist.
Figur 3 zeigt ein schematisches Kraftflussdiagramm einer Variation des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 100 von Figur 1. Im Unterschied zur Darstellung von Figur 1 sind gegenüberliegende Enden des zweiten Torsionsdämpferelements 160 mit gegenüberliegenden Enden eines Anschlags 305 und mit gegenüberliegenden Enden eines Reibelements 310 verbunden. In der dargestellten Ausführungsform ist außerdem der erste Zwischenflansch 170 entfallen, der in anderen Ausführungsformen jedoch auch vorgesehen sein kann. Der Anschlag 305 oder das Reibelement 310 können in weiteren Ausführungsformen auch entfallen.
Der Anschlag 305 ist dazu eingerichtet, eine maximale relative Bewegung zwischen einander gegenüberliegenden Enden des zweiten Torsionsdämpferelements 160 zu begrenzen. Eine derartige Begrenzung kann beispielsweise durch ein Anschlagselement oder einen in einer Nut geführten Bolzen realisiert sein. Übersteigt das durch das zweite Torsionsdämpferelement 160 übertragene Drehmoment einen vorbestimmten Wert, der durch eine Federkonstante und einen Federweg des zweiten Torsionsdämpferelements 160 bestimmt ist, so begrenzt der Anschlag 305 die relative Bewegung des zweiten Zwischenflanschs 175 bezüglich des Turbinenrads 120. In der Folge sind alle Rotationsmassen zwischen dem zweiten Zwischenflansch 175 und dem Turbinenrad 120 miteinander verbunden, so dass sich eine vergrößerte Rotationsträgheit des Rotationselements ergibt, mit dem das Fliehkraftpendel 150 verbunden ist. Torsionsschwingungen, die insbesondere von Seiten der Eingangswelle 105 in den Drehmomentwandler 100 eingetragen werden, können somit abgebaut werden, ohne einen Schwingwinkel des Fliehkraftpendels 150 zu erfordern, der einen zur Verfügung stehenden Schwingwinkel übersteigt.
Das Reibelement 310 wirkt ähnlich wie der Anschlag 305 auf die gegenüberliegenden Enden des zweiten Torsionsdämpferelements 160 mit dem Unterschied, dass durch die Reibverbindung eine weniger starre Verbindung als durch den Anschlag 305 gegeben ist. In einer Ausführungsform steigt ein Reibungskoeffizient des Reibelements 310 in Abhängigkeit von einem Verdrehwinkel zwischen den Enden des Reibelements 310 bzw. zwischen dem zweiten Zwischenflansch 175 und dem Turbinenrad 120 an. In einer weiteren Ausführungsform kann das Reibelement 310 dazu eingerichtet sein, einen vorbestimmten Verdrehwinkel zuzulassen, ohne eine Reibungskraft auszuüben. In noch einer weiteren Ausführungsform sind sowohl ein Anschlag 305 als auch ein Reibelement 310 am Drehmomentwandler 100 vorgesehen.
Die mit Bezug auf Figur 3 beschriebenen Merkmale, die über die Merkmale der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform des Drehmomentwandlers 00 hinausgehen, sind mit der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform frei kombinierbar. Bezugszeichenliste
100 Hydrodynamischer Drehmomentwandler
105 Eingangswelle
110 Ausgangswelle
115 Pumpenrad
120 Turbinenrad
125 hydraulische Kupplung
130 erster Torsionsdämpfer
135 Flansch
140 Wandlerkupplung
142 Drehplatte
145 zweiter Torsionsdämpfer
150 Fliehkraftpendel
155 erstes Torsionsdämpferelement
160 zweites Torsionsdämpferelement
165 drittes Torsionsdämpferelement
170 erster Zwischenflansch
75 zweiter Zwischenflansch
205 Symmetrieachse
210 Gehäuse
305 Anschlag
310 Reibelement

Claims

Patentansprüche
1. Drehmomentwandler (100) zur Umsetzung eines Drehmoments von einer Eingangswelle (105) auf eine Ausgangswelle (110), wobei der Drehmomentwandler (100) folgendes umfasst:
- ein Turbinenrad (120);
- ein mit der Eingangswelle (105) verbundenes Pumpenrad (115) zum hydromechani- schen Antrieb des Turbinenrads (120);
- ein mit dem Turbinenrad (120) verbundenes Fliehkraftpendel (150) zur Dämpfung von Torsionsschwingungen;
- einen ersten Torsionsdämpfer (130) zum Antrieb der Ausgangswelle (110) durch das Turbinenrad (120);
- eine Wandlerkupplung (140) und einen zweiten Torsionsdämpfer (145) zur selektiven torsionsgedämpften Kopplung der Eingangswelle (105) mit dem Turbinenrad (120);
dadurch gekennzeichnet, dass
- wenigstens einer der Torsionsdämpfer (130, 145) zwei Torsionsdämpferelemente (160, 165) umfasst, die zueinander in Serie angeordnet sind.
2. Drehmomentwandler (100) nach Anspruch 1 , wobei wenigstens einer der Torsionsdämpfer (130, 145) ein weiteres Torsionsdämpferelement (155-165) umfasst.
3. Drehmomentwandler (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Torsionsdämpfer (130) ein erstes Torsionsdämpferelement (155) und der zweite Torsionsdämpfer (145) ein zweites (160) und ein drittes Torsionsdämpferelement (165) umfasst.
4. Drehmomentwandler (100) nach Anspruch 3, wobei eines der Torsionsdämpferelemente (160, 165) des zweiten Torsionsdämpfers (145) einen Anschlag (305) zur Überbrückung der Torsionsdämpfung oberhalb eines vorbestimmten übertragenen Drehmoments umfasst.
5. Drehmomentwandler (100) nach Anspruch 4, wobei der Anschlag an einem starr mit dem Turbinenrad (120) verbundenen Torsionsdämpferelement (160) vorgesehen ist.
6. Drehmomentwandler (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei eines der Torsionsdämpferelemente (160, 165) des zweiten Torsionsdämpfers (145) ein Reibelement (310) zur Verringerung der Torsionsdämpfung in Abhängigkeit eines übertragenen Drehmoments umfasst. Drehmomentwandler (100) nach Anspruch 6, wobei das Reibelement (310) dazu eingerichtet ist, die Torsionsdämpfung erst oberhalb eines vorbestimmten übertragenen Drehmoments zu verringern.
Drehmomentwandler (100) nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Reibelement (310) an einem starr mit dem Turbinenrad (120) verbundenen Torsionsdämpferelement (160) vorgesehen ist.
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