WO2016192726A1 - Einrichtung zur übertragung von drehmoment - Google Patents

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WO2016192726A1
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turbine wheel
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Stephan Maienschein
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16H2045/0294—Single disk type lock-up clutch, i.e. using a single disc engaged between friction members

Definitions

  • the invention relates to a device for transmitting torque.
  • the invention relates to a hydrodynamic torque converter with an integrated lock-up clutch.
  • a hydrodynamic torque converter comprises an impeller and a turbine wheel, which are rotatably mounted about a common axis of rotation. By means of a fluid, the two wheels are hydrodynamically coupled together, so that a torque can be transmitted when the two wheels rotate at different speeds about the axis of rotation.
  • a lock-up clutch can be used, which closes at higher speeds and can reduce a speed difference between the impeller and the turbine wheel to zero.
  • the lock-up clutch is designed to be integrated with the hydrodynamic torque converter, wherein a first friction element is formed on the impeller and a second on the turbine wheel.
  • An axial contact force for pressing the friction elements together may use a fluid which under the influence of centrifugal force builds up a hydraulic pressure in the area of one of the friction elements.
  • Friction elements embodied with the impeller or the turbine wheel usually have a small wall thickness and are therefore unfavorable with respect to a fitting together.
  • An axial contact pressure between the friction elements can thereby be uneven, which can lead to a local increase in contact pressure.
  • the friction elements can be overheated in this area, which can result in increased wear or permanent deformation of one of the friction linings.
  • the fluid can be heavily thermally stressed in this area, whereby it can also be damaged.
  • the invention has for its object to provide an improved means for transmitting torque that overcomes at least one such as these disadvantages.
  • the invention solves this problem by means of a device for transmission torque with the features of the independent claims. Subclaims give preferred embodiments again.
  • a device for transmitting torque comprises an impeller and a turbine wheel, which are arranged offset axially on a common axis of rotation, wherein the impeller and the turbine wheel by means of a fluid hydrodynamically coupled to each other.
  • a first friction element is attached to the pump wheel in a torque-locking manner, and a second friction element is mounted torque-tight on the turbine wheel, wherein the friction elements are set up to be pressed axially against one another in order to produce a frictional connection.
  • one of the friction elements is mounted axially movable on the associated wheel.
  • the axially movable friction element can be designed in particular as a lamella.
  • the friction element can be dimensioned or executed independently of the wheel assigned to it, so that, for example, a rigidity or a material thickness improved can be selected so that the frictional engagement between the friction element and the other friction element can be made uniform.
  • An axial pressure on the friction elements can thereby be distributed on a circumference improved around the axis of rotation.
  • the frictional engagement between the friction elements can also be distributed in an improved manner on the said circumference, so that the friction elements can have improved durability.
  • the opening and closing behavior of the lock-up clutch formed by the friction members can be improved.
  • a friction contact surface between the friction elements can be flat, conical or spherical.
  • the axially movable friction element can thus be adapted to a shape of the impeller or the turbine wheel improved.
  • the device further comprises an elastic axial pressing element, which is mounted between the axially movable friction element and its associated wheel.
  • the pressing element itself is axially elastically deformable.
  • the pressing element may have a rotating around the axis of rotation plate having an L-shaped cross-section.
  • the axial contact pressure element can, for example, Supporting a circumferential sheet metal, which is firmly connected to the associated wheel.
  • the pressing element may be embodied for example as an O-ring. The O-ring may be held in an axial groove of the revolving plate in the radial direction.
  • the pressing element is preferably arranged to abut on the axially movable friction element on a line contact rotating about the axis of rotation. This is also referred to as a pressure point, which is preferably designed as a circumferential line contact. The distribution of the axially acting force of the pressing element in the radial direction on the friction element can thereby be improved.
  • a plurality of radially offset line contacts circulating around the axis of rotation may also be provided.
  • two line contacts with different radii can be provided. It may be beneficial to make the axial height of the line contacts different.
  • radially outer line contacts are axially closer to the other friction element as compared to radially further inward.
  • the contact pressure of the contact pressure element on the friction element can be even better distributed.
  • the axial pressure member is shaped such that the line contact migrates radially outwardly with increasing axial contact force between the friction elements.
  • the axial contact pressure element may comprise a rotating around the axis of rotation plate with a radial portion, wherein the radial portion is axially elastic.
  • the radial section is shaped such that there is line contact between it and the axially movable friction element. With increasing contact pressure, the radial section is deformed so that the line contact moves radially outward. In particular, the closing of the friction elements comprehensive lock-up clutch can be made more uniform or jerk-free.
  • the torque connection between the movable friction element and its associated wheel is made by means of a toothing.
  • the Ver- toothing can alternatively be performed radially or axially.
  • the axial mobility of the friction element can be ensured at the same time good torque.
  • the contact pressure element is mounted torque-tight on the wheel assigned to it and the torque connection between the movable friction element and the wheel passes through the contact pressure element.
  • a toothing can thus act between the friction element and the contact pressure, so that the pump or the turbine wheel does not need to be provided with a toothing.
  • the design, construction and assembly of the pump or turbine wheel can thereby be unaffected by the design of the lock-up clutch.
  • the torque connection between the movable friction element and the wheel can also extend over another element, which is preferably connected in a torque-locking manner to the wheel.
  • the contact pressure element can be attached in a torque-locking manner to the wheel assigned to it and be shaped such that it still fulfills a further function on the device.
  • This function may include, for example, the reception or support of an elastic element, via which a torque can be introduced or removed.
  • the elastic element may in particular comprise a cylindrical spring or a bow spring.
  • a friction lining is provided on at least one of the friction elements.
  • the friction or wear behavior of the friction element can be improved.
  • the device is adapted to run in a liquid bath.
  • the fluid may comprise a fluid which may also be used for the hydrodynamic coupling of the impeller with the turbine wheel.
  • Fig. A hydrodynamic torque converter
  • FIG. 1 illustrates exemplary embodiments of an integrated axial lock-up clutch on the torque converter of FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a hydrodynamic torque converter 100.
  • a half section through the torque converter 100 and FIG. 1B is a detail of the torque converter 100 from FIG.
  • the torque converter 100 has an axis of rotation 105 about which an impeller 1 10 and a turbine wheel 1 15 are rotatably arranged axially offset.
  • the impeller 1 10 and the turbine wheel 1 15 are collectively referred to as wheels 1 10, 1 15.
  • a fluid 120 may be introduced to effect a hydrodynamic coupling of the wheels 1 10, 1 15.
  • further elements may be provided, which are shown purely by way of example in FIG. 1A, but will not be discussed further here.
  • a lock-up clutch 125 is formed, which is adapted to establish a frictional engagement, in order to reduce a speed difference between the impeller 1 10 and the turbine wheel 15.
  • the lock-up clutch 125 preferably acts only when the wheels 1 10, 1 15, and in particular the impeller 1 10, rotate about the axis of rotation 105 at a sufficiently high speed.
  • the lock-up clutch 125 is preferably disposed on a radially outer side of a region in which the fluid 120 is exchanged between the impeller 1 10 and the turbine wheel 1 15 for transmitting a torque.
  • the lock-up clutch 125 is fluid-tight between a housing 130 which extends radially inwards from the pump wheel 110 and the turbine wheel 15. Fluid 120 may accumulate in this space at higher speeds, which then applies hydraulic pressure to lock-up clutch 125 to close it.
  • the lock-up clutch 125 comprises a first friction element 135, which is associated with the impeller 1 10 and connected to this torque-locking, and a second friction element 140, which is assigned to the turbine wheel 1 15 and connected to this torque-locking.
  • the first friction element 135 is integrated with the impeller 1 10 executed.
  • the first friction element 135 may be integrated.
  • the second friction element 140 is designed separately and in the illustrated embodiment by means of a toothing 145 torque-coupled to the turbine wheel 1 15.
  • a friction lining 150 is provided on one of the friction elements 135, 140.
  • An axial pressing member 155 is configured to press the second friction member 140 axially against the first friction member 135.
  • a friction contact surface 160 between the friction elements 135 and 140 may be flat, conical or spherical in different embodiments.
  • the friction contact surface 160 is planar and extends in a rotation plane about the rotation axis 105. In the radial direction, the friction contact surface 160 between an inner radius 165 and an outer radius 170 is limited.
  • a pressure point 175 between the pressing element 155 and the second friction element 140 is preferably located on a radius 180 which lies between the radii 165 and 170 of the friction contact surface 160. It is further preferred that the contact point 175 is circular on a circumference about the axis of rotation 105, so that there is a circumferential line contact.
  • the pressing element 155 is supported in the axial direction with respect to the turbine wheel 15, for which purpose a welded connection has been selected by way of example in the present embodiment.
  • the elastic contact pressure of the pressing element 155 is realized here by an axial elastic deformability of the pressing element 155.
  • the pressing member 155 may comprise an O-ring held in a groove formed on a holding member, which in one embodiment is substantially the shape of the pressing member 155 shown in FIG. 1B.
  • the basic operation of the lock-up clutch 125 of FIG. 1 can be varied in a variety of ways.
  • the first friction element 135 can be made axially movable. Further variations will be briefly explained with reference to the following figures 2 to 10. It should be noted that the individual features presented in principle with each other and with other embodiments above can be combined.
  • FIG. 2 essentially corresponds to that of FIG. 1B.
  • the enlarged representation and the omission of a few reference symbols make it easier to recognize details.
  • the frictional contact surface 160 is inclined in cross section with respect to the rotation axis 105, so that it assumes the shape of a truncated cone as a whole.
  • the toothing 145 on the second friction element 140 extends in the purely radial direction as in FIG. 2.
  • a support element 405 with a similar shape is provided. Axially between the support member 405 and the second friction member 140, the pressing member 155 is provided, which may comprise, for example, a rubber or elastomer product.
  • the support element 405 may have a circumferential groove 105 about the axis of rotation for fixing the pressing member 155. In the radial direction, the pressing member 155 extends between the radii 165 and 170 of the friction contact surface 160, as shown in Figure 1 B is shown.
  • the pressing member 155 may be made wider, whereby a more homogeneous distribution of the axial pressing force on the second friction member 140 can be effected.
  • a fluid tightness between the turbine wheel 1 15 and the second friction member 140 may be improved by the wider pressing member 155.
  • two pressure points 175 are provided between the pressing element 155 and the second friction element 140.
  • the two Pressure points 175 are offset radially and preferably both fall into the region between the radii 165 and 170.
  • the pressure point 175 lying radially further outward can be axially closer to the second friction element 140 than the radially further inward one.
  • the illustrated pinch points 175 again form line contacts that rotate around the axis of rotation 105.
  • three or more pinch points 175 are possible.
  • the pressing member 155 may also be configured so that the pressure point 175 is radially displaced with increasing axial load of the pressing member 155. However, he should stay in the range between the radii 165 and 170.
  • torque is transmitted between the turbine wheel 15 and the second friction element 140 via the support element 405.
  • the toothing 145 is provided between the second friction element 140 and the support element 405.
  • the toothing 145 lies radially outside the friction contact surface 160.
  • the torque can also be guided alternatively or additionally by the contact pressure element 155.
  • FIG. 7 shows a further embodiment in which the torque is not transmitted directly between the second friction element 140 and the turbine wheel 15.
  • the toothing 145 is provided radially inside the friction contact surface 160.
  • the pressing member 155 is shaped so that it can perform another function. In the illustrated embodiment, it is used in particular for the radial support and / or torque transmission to an elastic element 805 which acts on a circumference about the axis of rotation 105.
  • the elastic member 805 may comprise a cylinder or bow spring and serve for coupling or decoupling a torque.
  • Figures 9 and 10 show embodiments in which instead of the second friction element 140, the first friction element 135 is designed to be axially movable.
  • the first friction element 135 transmits at least a part of the second friction element 140 introduced torque via an additional connection with the impeller 1 10, for example via the illustrated teeth 145 or even, for example, a caulking, a weld or other connection.

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Abstract

Eine Einrichtung zur Übertragung von Drehmoment umfasst ein Pumpenrad und ein Turbinenrad, die auf einer gemeinsamen Drehachse axial versetzt angeordnet sind, wobei das Pumpenrad und das Turbinenrad mittels eines Fluids hydrodynamisch miteinander koppelbar sind. Am Pumpenrad ist ein erstes Reibelement drehmomentschlüssig angebracht und am Turbinenrad ist ein zweites Reibelement drehmomentschlüssig angebracht, wobei die Reibelemente dazu eingerichtet sind, axial aneinander gepresst zu werden, um einen Reibschluss zu erzeugen. Dabei ist eines der Reibelemente axial beweglich an dem ihm zugeordneten Rad angebracht.

Description

Einrichtung zur Übertragung von Drehmoment
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Übertragung von Drehmoment. Insbesondere betrifft die Erfindung einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einer inte- grierten Überbrückungskupplung. Ein hydrodynamischer Drehmomentwandler um- fasst ein Pumpenrad und ein Turbinenrad, die um eine gemeinsame Drehachse drehbar gelagert sind. Mittels eines Fluids sind die beiden Räder hydrodynamisch miteinander gekoppelt, sodass ein Drehmoment übertragen werden kann, wenn sich die beiden Räder mit unterschiedlichen Drehzahlen um die Drehachse drehen. Um Strö- mungsverluste zu vermeiden, kann eine Überbrückungskupplung eingesetzt werden, die bei höheren Drehzahlen geschlossen wird und eine Drehzahldifferenz zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad bis auf Null verringern kann.
In einer Ausführungsform ist die Überbrückungskupplung integriert mit dem hydrody- namischen Drehmomentwandler ausgeführt, wobei ein erstes Reibelement am Pumpenrad und ein zweites am Turbinenrad ausgebildet ist. Eine axiale Anpresskraft zum Aneinanderpressen der Reibelemente kann ein Fluid verwenden, das unter dem Ein- fluss von Fliehkraft einen hydraulischen Druck im Bereich eines der Reibelemente aufbaut.
Integriert mit dem Pumpenrad bzw. dem Turbinenrad ausgeführte Reibelemente weisen üblicherweise eine geringe Wandstärke auf und sind daher bezüglich einer Anschmiegung aneinander ungünstig. Ein axialer Anpressdruck zwischen den Reibelementen kann dadurch ungleichmäßig sein, wozu es zu einer lokalen Überhöhung von Anpresskraft kommen kann. Die Reibelemente können in diesem Bereich überhitzt werden, was in einen gesteigerten Verschleiß oder einer dauerhaften Verformung eines der Reibbeläge resultieren kann. Außerdem kann das Fluid in diesem Bereich stark thermisch belastet werden, wodurch es ebenfalls geschädigt werden kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Einrichtung zur Übertragung von Drehmoment bereitzustellen, die zumindest eine wie diese Nachteile überkommt. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels einer Einrichtung zur Übertragung von Drehmoment mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Eine Einrichtung zur Übertragung von Drehmoment umfasst ein Pumpenrad und ein Turbinenrad, die auf einer gemeinsamen Drehachse axial versetzt angeordnet sind, wobei das Pumpenrad und das Turbinenrad mittels eines Fluids hydrodynamisch miteinander koppelbar sind. Am Pumpenrad ist ein erstes Reibelement drehmomentschlüssig angebracht und am Turbinenrad ist ein zweites Reibelement drehmomentschlüssig angebracht, wobei die Reibelemente dazu eingerichtet sind, axial aneinan- der gepresst zu werden, um einen Reibschluss zu erzeugen. Dabei ist eines der Reibelemente axial beweglich an dem ihm zugeordneten Rad angebracht.
Das axial bewegliche Reibelement kann insbesondere als Lamelle ausgeführt sein. Das Reibelement kann unabhängig von dem ihm zugeordneten Rad dimensioniert bzw. ausgeführt werden, sodass beispielsweise eine Steifigkeit oder eine Materialstärke verbessert so gewählt werden können, dass der Reibschluss zwischen dem Reibelement und dem anderen Reibelement gleichmäßig hergestellt werden kann. Ein axialer Druck auf die Reibelemente kann dadurch auf einem Umfang um die Drehachse verbessert verteilt sein. Der Reibschluss zwischen den Reibelementen kann da- durch auf dem genannten Umfang ebenfalls verbessert verteilt sein, sodass die Reibelemente eine verbesserte Haltbarkeit aufweisen können. Außerdem kann das Öff- nungs- und Schließverhalten der Überbrückungskupplung, die durch die Reibelemente gebildet ist, verbessert sein. Eine Reibkontaktfläche zwischen den Reibelementen kann dabei eben, konisch oder sphärisch ausgeführt sein. Das axial bewegliche Reib- element kann so an eine Form des Pumpenrads oder des Turbinenrads verbessert angepasst sein.
Bevorzugterweise umfasst die Einrichtung ferner ein elastisches axiales Anpresselement, das zwischen dem axial beweglichen Reibelement und dem ihm zugeordneten Rad angebracht ist. In einer Ausführungsform ist das Anpresselement selbst axial elastisch verformbar. Beispielsweise kann das Anpresselement ein um die Drehachse umlaufendes Blech mit einem L-förmigen Querschnitt aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann sich das axiale Anpresselement beispielsweise gegenüber ei- nem umlaufenden Blech abstützen, das fest mit dem zugeordneten Rad verbunden ist. In diesem Fall kann das Anpresselement beispielsweise als O-Ring ausgeführt sein. Der O-Ring kann in einer axialen Nut des umlaufenden Blechs in radialer Richtung gehalten sein.
Das Anpresselement ist bevorzugterweise dazu eingerichtet, am axial beweglichen Reibelement auf einem um die Drehachse umlaufenden Linienkontakt anzuliegen. Man spricht dabei auch von einem Andruckpunkt, der vorzugsweise als umlaufender Linienkontakt ausgeführt ist. Die Verteilung der axial wirkenden Kraft des Anpress- elements in radialer Richtung auf das Reibelement kann dadurch verbessert sein.
In einer weiteren Ausführungsform können auch mehrere, radial versetzte, um die Drehachse umlaufende Linienkontakte vorgesehen sein. Beispielsweise können zwei Linienkontakte mit unterschiedlichen Radien vorgesehen sein. Dabei kann es günstig sein, die axiale Höhe der Linienkontakte unterschiedlich zu gestalten. Vorzugsweise liegen radial außen liegende Linienkontakte axial näher am anderen Reibelement als im Vergleich dazu radial weiter innen liegende. Die Anpresskraft des Anpresselements auf das Reibelement kann dadurch noch besser verteilt werden. In noch einer weiteren Ausführungsform ist das axiale Anpresselement derart geformt, dass der Linienkontakt mit steigender axialer Anpresskraft zwischen den Reibelementen radial nach außen wandert. Dazu kann das axiale Anpresselement ein um die Drehachse umlaufendes Blech mit einem radialen Abschnitt umfassen, wobei der radiale Abschnitt axial elastisch ausgeführt ist. Außerdem ist der radiale Abschnitt so ge- formt, dass sich ein Linienkontakt zwischen ihm und dem axial beweglichen Reibelement ergibt. Mit steigender Anpresskraft wird der radiale Abschnitt so verformt, dass der Linienkontakt radial nach außen wandert. Insbesondere das Schließen der die Reibelemente umfassenden Überbrückungskupplung kann so gleichmäßiger oder ruckfreier erfolgen.
Bevorzugterweise ist der Drehmomentschluss zwischen dem beweglichen Reibelement und dem ihm zugeordneten Rad mittels einer Verzahnung hergestellt. Die Ver- zahnung kann alternativ radial oder axial ausgeführt sein. Die axiale Beweglichkeit des Reibelements kann bei gleichzeitig gutem Drehmomentschluss sichergestellt sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Anpresselement drehmoment- schlüssig an dem ihm zugeordneten Rad angebracht und der Drehmomentschluss zwischen dem beweglichen Reibelement und dem Rad verläuft durch das Anpresselement. Eine Verzahnung kann so zwischen dem Reibelement und dem Anpresselement wirken, sodass das Pumpen- oder das Turbinenrad nicht mit einer Verzahnung versehen werden muss. Die Konstruktion, der Aufbau und die Montage des Pumpen- bzw. Turbinenrads können dadurch unbeeinflusst von der Auslegung der Überbrückungskupplung sein. In weiteren Ausführungsformen kann der Drehmomentschluss zwischen dem beweglichen Reibelement und dem Rad auch über ein anderes Element verlaufen, das vorzugsweise drehmomentschlüssig mit dem Rad verbunden ist.
Das Anpresselement kann drehmomentschlüssig an dem ihm zugeordneten Rad angebracht und derart geformt sein, dass es noch eine weitere Funktion an der Einrichtung erfüllt. Diese Funktion kann beispielsweise die Aufnahme oder Abstützung eines elastischen Elements umfassen, über das ein Drehmoment ein- oder ausgeleitet wer- den kann. Das elastische Element kann insbesondere eine Zylinderfeder oder eine Bogenfeder umfassen.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass an wenigstens einem der Reibelemente ein Reibbelag vorgesehen ist. Das Reibungs- oder Verschleißverhalten des Reibelements kann so verbessert sein.
Außerdem ist bevorzugt, dass die Einrichtung dazu eingerichtet ist, in einem Flüssigkeitsbad zu laufen. Die Flüssigkeit kann insbesondere ein Fluid umfassen, das auch zur hydrodynamischen Koppelung des Pumpenrads mit dem Turbinenrad verwendet werden kann.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen: Fig. einen hydrodynamischen Drehmomentwandler; und
Fign beispielhafte Ausführungsformen einer integrierten axialen Überbrü- ckungskupplung am Drehmomentwandler von Fig. 1 darstellen.
Figur 1 zeigt einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 100. Dabei ist in Figur 1A ein Halbschnitt durch den Drehmomentwandler 100 und Figur 1 B ein Detail des Drehmomentwandlers 100 aus Figur 1 dargestellt.
Der Drehmomentwandler 100 weist eine Drehachse 105 auf, um die ein Pumpenrad 1 10 und ein Turbinenrad 1 15 drehbar axial versetzt angeordnet sind. Im Folgenden werden das Pumpenrad 1 10 und das Turbinenrad 1 15 zusammenfassend als Räder 1 10, 1 15 bezeichnet. In einem Bereich zwischen den Rädern 1 10, 1 15 kann ein Fluid 120 eingebracht werden, um eine hydrodynamische Kopplung der Räder 1 10, 1 15 zu bewirken. Zur Führung des Fluids 120 können weitere Elemente vorgesehen sein, die rein beispielhaft in Figur 1 A dargestellt sind, hier aber nicht weiter diskutiert werden. Integriert mit den Rädern 1 10, 1 15 ist eine Überbrückungskupplung 125 ausgebildet, die dazu eingerichtet ist, einen Reibschluss aufzubauen, um einen Drehzahlunterschied zwischen dem Pumpenrad 1 10 und dem Turbinenrad 1 15 zu verringern. Dabei wirkt die Überbrückungskupplung 125 bevorzugterweise erst, wenn sich die Räder 1 10, 1 15, und dabei insbesondere das Pumpenrad 1 10, mit einer ausreichend hohen Drehzahl um die Drehachse 105 drehen. Die Überbrückungskupplung 125 ist bevorzugterweise auf einer radialen Außenseite eines Bereichs angeordnet, in dem das Fluid 120 zwischen dem Pumpenrad 1 10 und dem Turbinenrad 1 15 zur Übertragung eines Drehmoments ausgetauscht wird. Bevorzugterweise ist die Überbrückungskupplung 125 fluiddicht zwischen einem Gehäuse 130, das sich vom Pumpen- rad 1 10 aus radial nach innen erstreckt, und dem Turbinenrad 1 15 angeordnet. In diesem Raum kann sich bei höheren Drehzahlen Fluid 120 ansammeln, das dann einen hydraulischen Druck auf Überbrückungskupplung 125 ausübt, um diese zu schließen. Die Überbrückungskupplung 125 umfasst ein erstes Reibelement 135, das dem Pumpenrad 1 10 zugeordnet und mit diesem drehmomentschlüssig verbunden ist, und ein zweites Reibelement 140, das dem Turbinenrad 1 15 zugeordnet und mit diesem drehmomentschlüssig verbunden ist. In der dargestellten Ausführungsform ist das ers- te Reibelement 135 integriert mit dem Pumpenrad 1 10 ausgeführt. In einer anderen Ausführungsform kann das erste Reibelement 135 integriert ausgeführt sein. Das zweite Reibelement 140 ist separat ausgeführt und in der dargestellten Ausführungsform mittels einer Verzahnung 145 drehmomentschlüssig mit dem Turbinenrad 1 15 gekoppelt. Bevorzugterweise ist an einem der Reibelemente 135, 140 ein Reibbelag 150 vorgesehen. Ein axiales Anpresselement 155 ist dazu eingerichtet, das zweite Reibelement 140 axial gegen das erste Reibelement 135 zu drücken. Eine Reibkontaktfläche 160 zwischen den Reibelementen 135 und 140 kann in unterschiedlichen Ausführungsformen eben, konisch oder sphärisch ausgeführt sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Reibkontaktfläche 160 eben und erstreckt sich in einer Rota- tionsebene um die Drehachse 105. In radialer Richtung ist die Reibkontaktfläche 160 zwischen einem inneren Radius 165 und einem äußeren Radius 170 begrenzt. Ein Andruckpunkt 175 zwischen dem Anpresselement 155 und dem zweiten Reibelement 140 liegt bevorzugterweise auf einem Radius 180, der zwischen den Radien 165 und 170 der Reibkontaktfläche 160 liegt. Dabei ist weiter bevorzugt, dass der Andruck- punkt 175 auf einem Umfang um die Drehachse 105 kreisförmig ausgebildet ist, sodass sich ein umlaufender Linienkontakt ergibt. Das Anpresselement 155 ist in axialer Richtung gegenüber dem Turbinenrad 1 15 abgestützt, wozu in der vorliegenden Ausführungsform exemplarisch eine Schweißverbindung gewählt wurde. Die elastische Anpresskraft des Anpresselements 155 wird hierbei durch eine axiale elastische Ver- formbarkeit des Anpresselements 155 realisiert. In anderen Ausführungsformen kann auch ein rein axial wirkendes elastisches Anpresselement 155 verwendet werden, das sich gegenüber einem steifen oder elastischen Element abstützt, das am Turbinenrad 1 15 angebracht ist. Beispielsweise kann das Anpresselement 155 einen O-Ring umfassen, der in einer Nut gehalten ist, die an einem Halteelement ausgebildet ist, das in einer Ausführungsform im Wesentlichen die Form des in Figur 1 B dargestellten Anpresselements 155. Die grundsätzliche Funktionsweise der Überbrückungskupplung 125 von Figur 1 kann auf vielfältige Weisen variiert werden. Insbesondere kann statt des zweiten Reibele- ments 140 das erste Reibelement 135 axial beweglich ausgeführt sein. Weitere Variationen werden mit Bezug auf die folgenden Figuren 2 bis 10 kurz erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die einzelnen vorgestellten Merkmale grundsätzlich untereinander und mit anderen, oben genannten Ausführungsbeispielen kombinierbar sind.
Die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der von Figur 1 B. Durch die vergrößerte Darstellung und den Verzicht auf einige Bezugszeichen lassen sich Einzelheiten besser erkennen.
In der Ausführungsform von Figur 3 ist die Reibkontaktfläche 160 im Querschnitt gegenüber der Drehachse 105 geneigt, sodass sie insgesamt die Form eines Kegelstumpfs annimmt. Die Verzahnung 145 am zweiten Reibelement 140 erstreckt sich in der dargestellten Ausführungsform jedoch wie in der von Figur 2 in rein radialer Richtung.
In der Ausführungsform von Figur 4 ist anstelle des Anpresselements 155 der Ausführungsformen der Figuren 1 bis 3 ein Abstützelement 405 mit ähnlicher Form vorgese- hen. Axial zwischen dem Abstützelement 405 und dem zweiten Reibelement 140 ist das Anpresselement 155 vorgesehen, das beispielsweise ein Kautschuk- oder Elastomerprodukt umfassen kann. Das Abstützelement 405 kann eine um die Drehachse 105 umlaufene Nut zur Fixierung des Anpresselements 155 aufweisen. In radialer Richtung erstreckt sich das Anpresselement 155 zwischen den Radien 165 und 170 der Reibkontaktfläche 160, wie in Figur 1 B dargestellt ist. Im Vergleich zu den zuvor genannten Ausführungsformen kann das Anpresselement 155 jedoch breiter gestaltet sein, wodurch eine homogenere Verteilung der axialen Anpresskraft auf das zweite Reibelement 140 bewirkt werden kann. Außerdem kann eine Fluiddichtigkeit zwischen dem Turbinenrad 1 15 und dem zweiten Reibelement 140 durch das breitere Anpresselement 155 verbessert sein.
In der Ausführungsform von Figur 5 sind zwei Andruckpunkte 175 zwischen dem Anpresselement 155 und dem zweiten Reibelement 140 vorgesehen. Die beiden An- druckpunkte 175 sind radial versetzt und fallen bevorzugterweise beide in den Bereich zwischen den Radien 165 und 170. Dabei kann der radial weiter außen liegende An- druckpunkt 175 axial näher am zweiten Reibelement 140 liegen als der radial weiter innen gelegene. Die dargestellten Andruckpunkte 175 bilden wieder Linienkontakte, die um die Drehachse 105 umlaufen. In weiteren Ausführungsformen sind auch drei oder mehr Andruckpunkte 175 möglich. In noch einer weiteren Ausführungsform kann das Anpresselement 155 auch so gestaltet werden, dass der Andruckpunkt 175 mit steigender axialer Belastung des Anpresselements 155 radial verschoben wird. Dabei sollte er jedoch im Bereich zwischen den Radien 165 und 170 bleiben.
In der Ausführungsform von Figur 6 erfolgt die Übertragung von Drehmoment zwischen dem Turbinenrad 1 15 und dem zweiten Reibelement 140 über das Abstützelement 405. Dazu ist die Verzahnung 145 zwischen dem zweiten Reibelement 140 und dem Abstützelement 405 vorgesehen. Rein exemplarisch liegt die Verzahnung 145 radial außerhalb der Reibkontaktfläche 160. In anderen Ausführungsformen kann das Drehmoment auch alternativ oder zusätzlich durch das Anpresselement 155 geführt werden.
Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der das Drehmoment nicht unmittelbar zwischen dem zweiten Reibelement 140 und dem Turbinenrad 1 15 übertragen wird. Hier ist die Verzahnung 145 jedoch anders als bei der Ausführungsform von Figur 6 radial innerhalb der Reibkontaktfläche 160 vorgesehen.
Bei der Ausführungsform von Figur 8 ist das Anpresselement 155 so geformt, dass es noch eine weitere Funktion ausüben kann. In der dargestellten Ausführungsform dient es insbesondere der radialen Halterung und/oder Drehmomentübertragung an ein elastisches Element 805, das auf einem Umfang um die Drehachse 105 wirkt. Das elastische Element 805 kann eine Zylinder- oder Bogenfeder umfassen und zum Ein- oder Auskoppeln eines Drehmoments dienen.
Figuren 9 und 10 zeigen Ausführungsformen, bei denen statt des zweiten Reibelements 140 das erste Reibelement 135 axial beweglich ausgeführt ist. Dabei überträgt das erste Reibelement 135 zumindest einen Teil des über das zweite Reibelement 140 eingeleiteten Drehmoments über eine zusätzliche Verbindung mit dem Pumpenrad 1 10, beispielsweise über die dargestellte Verzahnung 145 oder auch beispielsweise eine Verstemmung, eine Verschweißung oder eine andere Verbindung.
Bezugszeichenliste
100 Einrichtung zur Übertragung von Drehmoment
105 Drehachse
1 10 Pumpenrad
1 15 Turbinenrad
120 Fluid
125 Überbrückungskupplung
130 Gehäuse
135 erstes Reibelement
140 zweites Reibelement
145 Verzahnung
150 Reibbelag
155 Anpresselement
160 Reibkontaktfläche
165 innerer Radius
170 äußerer Radius
175 Andruckpunkt / Linienkontakt
180 Radius
405 Abstützelement
805 elastisches Element

Claims

Patentansprüche
Einrichtung (100) zur Übertragung von Drehmoment mit:
- einem Pumpenrad (1 10) und einem Turbinenrad (1 15), die auf einer gemeinsamen Drehachse (105) axial versetzt angeordnet sind,
- wobei das Pumpenrad (1 10) und das Turbinenrad (1 15) mittels eines Fluids (120) hydrodynamisch miteinander koppelbar sind;
- einem ersten Reibelement (135), das drehmomentschlüssig am Pumpenrad (1 10) angebracht ist;
- einem zweiten Reibelement (140), das drehmomentschlüssig am Turbinenrad (1 15) angebracht ist;
- wobei die Reibelemente (135, 140) dazu eingerichtet sind, axial aneinander gepresst zu werden, um einen Reibschluss zu erzeugen;
dadurch gekennzeichnet, dass
- eines der Reibelemente (135, 140) axial beweglich an dem ihm zugeordneten Rad (1 10, 1 15) angebracht ist.
Einrichtung (100) nach Anspruch 1 , ferner umfassend ein elastisches axiales Anpresselement (155), das zwischen dem axial beweglichen Reibelement (135, 140) und dem ihm zugeordneten Rad (1 10, 1 15) angebracht ist.
Einrichtung (100) nach Anspruch 2, wobei das Anpresselement (155) dazu eingerichtet ist, am axial beweglichen Reibelement (135, 140) auf einem um die Drehachse (105) umlaufenden Linienkontakt (175) anzuliegen.
Einrichtung (100) nach Anspruch 3, wobei mehrere, radial versetzte, um die Drehachse (105) umlaufende Linienkontakte (175) vorgesehen sind.
Einrichtung (100) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei das axiale Anpresselement (155) derart geformt ist, dass der Linienkontakt (175) mit steigender axialer Anpresskraft zwischen den Reibelementen (135, 140) radial nach außen wandert.
6. Einrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Dreh- momentschluss zwischen dem beweglichen Reibelement (135, 140) und dem ihm zugeordneten Rad (1 10, 1 15) mittels einer Verzahnung (145) hergestellt ist.
7. Einrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das Anpresselement (155) drehmomentschlüssig an dem ihm zugeordneten Rad (1 10, 1 15) angebracht ist und der Drehmomentschluss zwischen dem beweglichen Reibelement (135, 140) und dem Rad (1 10, 1 15) durch das Anpresselement (155) verläuft.
8. Einrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Anpresselement (155) drehmomentschlüssig an dem ihm zugeordneten Rad (1 10, 1 15) angebracht ist und derart geformt ist, dass es noch eine weitere Funktion an der Einrichtung (100) erfüllt.
9. Einrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an einem der Reibelemente (135, 140) ein Reibbelag (150) vorgesehen ist.
10. Einrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (100) dazu eingerichtet ist, in einem Flüssigkeitsbad zu laufen.
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