DE10061925A1

DE10061925A1 - Drehmomentwandler mit Überbrückungskupplung

Info

Publication number: DE10061925A1
Application number: DE2000161925
Authority: DE
Inventors: Herbert Johann; Herbert Schmid
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-12-12
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2002-07-04

Abstract

Ein Turbinenrad (6, 7) eines Drehmomentwandlers ist mittels eines Pumpenrades (4, 5) antreibbar und mittels einer Überbrückungskupplung starr mit dem Pumpenrad (4, 5) kuppelbar. Diese ist mittels eines axialverschieblichen Kolbens (11) betätigbar, der zwischen einer Turbinenradschale (7) des Turbinenrades (6, 7) und einem Gehäusekörper (2) angeordnet ist. Der Gehäusekörper (2) ist mit dem Pumpenrad (4, 5) drehfest verbunden und übergreift die Turbinenradschale (7). Der Übebrückungskupplung ist ein Torsionsdämpfer (12) zugeordnet, der zwischen dem Kolben (11) und der Turbinenradschale (7) angeordnet ist. Er weist eine Torsionsfederung (13) auf, die mittels je eines turbinenradschalenseitigen und eines kolbenseitigen Halteelementes (14, 15) gehalten ist. Das turbinenradschalenseitige Halteelement (14) weist Ausnehmungen (16) auf, durch die hindurch die Torsionsfederung (13) in den Raum zwischen turbinenradschalenseitigem Halteelement (14) und Turbinenradschale (7) hineinragt. Die Überbrückungskupplung (10) greift über einen Lamellenträger (26) mit Lamellen (25) in die Torsionsfederung (13) ein. Dieser weist an seinem radial äußeren Ende einen Lamellenträgersteg (31) auf, der sich bis zur Turbinenradschale (7) erstreckt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehmomentwandler mit einem Pumpenrad, einem von dem Pumpenrad antreibbaren Turbinenrad und einer Überbrückungskupplung, mittels derer das Pumpenrad mit dem Turbinenrad starr kuppelbar ist,

- wobei die Überbrückungskupplung mittels eines axialver schieblichen Kolbens betätigbar ist, der zwischen einer Turbinenradschale des Turbinenrades und einem Gehäusekörper angeordnet ist,
- wobei der Gehäusekörper die Turbinenradschale übergreift und mit dem Pumpenrad drehfest verbunden ist,
- wobei der Überbrückungskupplung ein Torsionsdämpfer zuge ordnet ist, der zwischen dem Kolben und der Turbinenrad schale angeordnet ist und eine Torsionsfederung aufweist,
- wobei die Torsionsfederung mittels je eines turbinenrad schalenseitigen und eines kolbenseitigen Halteelements gehalten ist,
- wobei zumindest das turbinenradschalenseitige Halteelement Ausnehmungen aufweist, durch die hindurch die Torsionsfede rung in den Raum zwischen turbinenradschalenseitigem Halte element und Turbinenradschale hineinragt,
- wobei die Überbrückungskupplung über einen Lamellenträger mit Lamellen in die Torsionsfederung eingreift.

Ein derartiger Drehmomentwandler ist beispielsweise aus der US-A-4,194,604 bekannt. Ein ähnlicher Offenbarungsgehalt ist der DE 41 21 586 A1 zu entnehmen.

Bei starker Beanspruchung der Torsionsfederung kann es ge schehen, dass einzelne Federn der Torsionsfederung zu Bruch gehen. Aufgrund der Ausnehmungen besteht daher die Möglich keit, dass diese in den Raum zwischen turbinenradschalensei tigem Halteelement und Turbinenradschale hineinfallen. Von dort können sie von der umgewälzten Hydraulikflüssigkeit im Wandler verbreitet werden und unter anderem auch in den Raum zwischen Kolben und Gehäusekörper bzw. Kolben und kolbensei tigem Halteelement gelangen. Der Kolben muss aber, um die Überbrückungskupplung betätigen zu können, in der Lage sein, Axialbewegungen auszuführen. Federbruchstücke im Raum zwi schen Kolben und Gehäusekörper bzw. kolbenseitigem Halte element können daher im Extremfall den Kolben blockieren und so eine starre Kupplung zwischen dem Pumpenrad und dem Turbi nenrad verhindern.

Das Problem besteht nicht, wenn das turbinenradschalenseitige Halteelement als geschlossenes Halteelement ausgebildet ist, das Auswölbungen aufweist, mittels derer die Torsionsfederung gehalten ist. Aufgrund der erforderlichen Stabilität zur Auf nahme der auftretenden Kräfte muss das turbinenradschalensei tige Halteelement jedoch eine gewisse Mindestdicke aufweisen. Diese Bauweise, die zum Beispiel aus der US-A-4,177,885 be kannt ist, erfordert daher einen erhöhten axialen Bauraum.

Aus der DE 36 24 496 C2 ist bei einem Torsionsdämpfer für ein Zweimassenschwungrad bekannt, ein Halteelement mit Ausnehmun gen mittels eines relativ dünnen Abdeckblechs abzudecken. Auch dieses Abdeckblech benötigt aber einen - wenn auch ge genüber der US-A-4,177,885 verringerten - axialen Bauraum.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Drehmomentwandler zu schaffen, bei dem trotz nur geringen axialen Bauraums mit Sicherheit verhindert ist, dass Feder bruchstücke in den Raum zwischen turbinenradschalenseitigem Halteelement und Turbinenradschale gelangen können.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Lamellenträger an seinem radial äußeren Ende einen Lamellenträgersteg aufweist, der sich bis zur Turbinenradschale erstreckt.

Der benötigte axiale Bauraum wird möglichst gering gehalten, wenn auch das kolbenseitige Halteelement Ausnehmungen aufweist, durch die hindurch die Torsionsfederung in den Raum zwischen kolbenseitigem Halteelement und Kolben hineinragt, und die Ausnehmungen des kolbenseitigen Halteelements von ei nem dünnen Abdeckblech abgedeckt sind.

Die Erfindung beruht also auf der Erkenntnis, dass durch die Aufteilung der Tragfunktion und der Rückhaltefunktion auf voneinander getrennte Bauteile, nämlich die Halteelemente, den verlängerten Lamellenträgersteg und das Abdeckblech, der axiale Bauraum praktisch nicht vergrößert wird und dennoch eine vollständige Abdeckung der Torsionsfederung möglich ist.

In relativen Zahlen sollte das Abdeckblech maximal die Hälf te, vorzugsweise ein Viertel oder weniger, der Dicke des kol benseitigen Halteelements aufweisen. In absoluten Zahlen sollte das Abdeckblech eine Dicke von maximal 2 mm, vorzugs weise 1 mm oder weniger, aufweisen.

Wenn das Abdeckblech ringförmig ausgebildet ist und ein radi al inneres und ein radial äußeres Ende aufweist, ist das Ab deckblech konstruktiv besonders einfach ausgestaltet.

Wenn das Abdeckblech radial einseitig mit dem kolbenseitigen Halteelement verbunden ist und am anderen radialen Ende unter Federkraft an das kolbenseitige Halteelement angedrückt ist, ergibt sich ein geringer Montageaufwand des Abdeckblechs am kolbenseitigen Halteelement. Die Verbindung erfolgt dabei vorzugsweise radial innen.

Wenn das Abdeckblech aus federnd vorspannbarem Stahl besteht, ist das Abdeckblech trotz einer nur relativ geringen Dicke mit hinreichender Kraft an das kolbenseitige Halteelement andrückbar. Bei beidseitiger Befestigung besteht in einem derartigen Fall aufgrund der Federelastizität des Abdeck blechs nicht die Gefahr eines Abdeckblechbruchs.

Die Verbindung zwischen kolbenseitigem Halteelement und. Ab deckblech kann prinzipiell beliebig ausgestaltet sein. Vor zugsweise aber ist das Abdeckblech mit dem kolbenseitigen Halteelement über Niete verbunden.

Der Aufbau des Drehmomentwandlers ist noch einfacher, wenn das kolbenseitige Halteelement über Verbindungselemente mit einem Turbinenradfuß verbunden ist, der Turbinenradfuß mit der Turbinenradschale und mit einer Ausgangswelle drehfest verbunden ist und das Abdeckblech mit dem kolbenseitigen Hal teelement mittels derselben Verbindungselemente verbunden ist.

Der Aufbau kann noch weiter vereinfacht werden, wenn auch das turbinenradschalenseitige Halteelement und/oder die Turbinen radschale mittels derselben Verbindungselemente mit dem Tur binenradfuß verbunden sind.

Wenn das Abdeckblech und das kolbenseitige Halteelement kor respondierende Ausnehmungen für eine Winkellasche einer Spielreibvorrichtung aufweisen, ergibt sich eine weitere Ver einfachung des Aufbaus des Drehmomentwandlers.

Wenn das Abdeckblech und die Halteelemente radial außen kor respondierende Ausnehmungen für einen Zapfen aufweisen, der durch den Lamellenträger hindurchragt und als Anschlag für eine Torsion des Lamellenträgers relativ zu den Halteelemen ten dient, ergibt sich ein konstruktiv besonders einfacher Aufbau der Torsionsfederung.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigt die einzige

Fig. 1 einen Teilschnitt durch einen Drehmomentwandler.

Gemäß Fig. 1 ist eine Eingangswelle 1 mit einem Gehäuseköper 2 starr gekuppelt. Die Eingangswelle 1 ist üblicherweise die Kurbelwelle eines Kfz-Motors. Der Gehäusekörper 2 besteht aus zwei Gehäuseteilen 2', 2", die - im vorliegenden Fall über Schraubverbindungen 3 - miteinander verbunden sind. Der rech te Gehäuseteil 2" geht dabei einstückig in eine Pumpenrad schale 4 über. Die Pumpenradschale 4 trägt Pumpenradschaufeln 5. Pumpenradschale 4 und Pumpenradschaufeln 5 bilden zusammen ein Pumpenrad.

Mittels des Pumpenrades ist über eine der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte Hydraulikflüssigkeit ein Turbinen rad antreibbar. Dieses besteht aus Turbinenradschaufeln 6, die von einer äußeren Turbinenradschale 7 getragen sind. Die Turbinenradschale 7 bildet also die äußere Hülle des Turbi nenrades. Sie ist dabei von dem Gehäusekörper 2 übergriffen.

Der Drehmomentwandler weist ferner ein Leitrad 8 mit Leitrad schaufeln 9 auf. Die Ausgestaltung des Leitrades 8 ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ohne Belang. Auf sie wird daher nachfolgend nicht weiter eingegangen.

Um das Pumpenrad mit dem Turbinenrad auch starr kuppeln zu können, weist der Drehmomentwandler eine Überbrückungskupp lung 10 auf. Die Überbrückungskupplung 10 ist mittels eines Kolbens 11 betätigbar. Der Kolben 11 ist zwischen der Turbi nenradschale 7 und dem Gehäusekörper 2 angeordnet und axial verschieblich gelagert.

Der Überbrückungskupplung 10 ist ein Torsionsdämpfer 12 zuge ordnet. Der Torsionsdämpfer 12 ist zwischen dem Kolben. 11 und der Turbinenradschale 7 angeordnet. Er weist eine Torsionsfe derung 13 auf, die mittels Halteelementen 14, 15 gehalten ist. Eines der Halteelemente 14, 15 ist dabei turbinenrad schalenseitig, das andere kolbenseitig angeordnet. Beide Hal teelemente 14, 15 weisen Ausnehmungen 16, 17 auf, durch die hindurch die Torsionsfederung 13 einerseits in den Raum zwischen kolbenseitigem Halteelement 15 und Kolben 11 und ande rerseits in den Raum zwischen turbinenradschalenseitigem Hal teelement 14 und Turbinenradschale 7 hineinragt.

Um zu verhindern, dass im Falle eines Federbruchs Bruchstücke der Torsionsfederung 13 in den Raum zwischen kolbenseitigem Haltelement 15 und Kolben 11 gelangen, sind die Ausnehmungen 17 des kolbenseitigen Halteelements 15 von einem dünnen Ab deckblech 18 abgedeckt. Unter einem dünnem Abdeckblech 18 ist dabei ein Abdeckblech 18 zu verstehen, das erheblich dünner ist als das kolbenseitige Halteelement 15. In absoluten Zah len sollte die Dicke maximal 2 mm betragen, vorzugsweise nur 1 mm oder weniger. Relativ ausgedrückt sollte die Dicke des Abdeckblechs 18 maximal die Hälfte, vorzugsweise ein Viertel oder weniger, der Dicke des kolbenseitigen Halteelements 15 betragen. Die Dickenreduktion des Abdeckblechs 18 ist dabei möglich, weil es nur die Rückhaltefunktion, nicht aber tra gende Funktion erfüllt. Die tragende Funktion wird von dem Halteelement 15 wahrgenommen.

Das Abdeckblech 18 besteht aus federnd vorspannbarem Stahl und ist ringförmig ausgebildet. Es weist ein radial inneres Ende 19 und ein radial äußeres Ende 20 auf. Es ist möglich, das Abdeckblech 18 an beiden Enden 19, 20 mit dem kolbensei tigen Halteelement 15 zu verbinden. Vorzugsweise aber ist das Abdeckblech 18 nur radial einseitig, z. B. wie in Fig. 1 dar gestellt radial innen, mit dem kolbenseitigen Halteelement 15 verbunden. Das andere radiale Ende 20, hier das radial äußere Ende 20, ist unter Federkraft an das kolbenseitige Halteele ment 15 angedrückt.

Die Verbindung zwischen dem Abdeckblech 18 und dem kolbensei tigem Halteelement 15 ist prinzipiell beliebiger Natur. Gemäß Fig. 1 ist das Abdeckblech 18 mit dem kolbenseitigen Halteele ment 15 aber über Niete 21 verbunden. Mittels derselben Ver bindungselemente 21, also der Niete 21, ist auch das kolben seitige Halteelement 15 mit einem Turbinenradfuß 22 verbunden, der mit der Turbinenradschale 7 und einer Ausgangswelle 23 drehfest verbunden ist. Mittels derselben Verbindungsele mente 21 sind auch das turbinenradschalenseitige Halteelement 14 und die Turbinenradschale 7 mit dem Turbinenradfuß 22 ver bunden. Es werden also für die gesamte Verbindung von Abdeck blech 18, Halteelementen 14, 15 und Turbinenradschale 7 mit dem Turbinenradfuß 22 gemeinsame Niete 21 verwendet.

Zur Dämpfung der Torsion weist der Torsionsdämpfer 12 eine Spielreibvorrichtung auf. Diese besteht aus Reibbelägen 24, die beidseitig von Lamellen 25 eines Lamellenträgers 26 ange ordnet sind und einerseits an dem turbinenradschalenseitigen Halteelement 14 und andererseits an einer Winkellasche 27 an liegen. Die Winkellasche 27 wird über eine Tellerfeder 28 an einen der Reibbeläge 24 angedrückt. Gemäß Fig. 1 weisen das kolbenseitige Halteelement 15 und das Abdeckblech 18 korres pondierende Ausnehmungen 29, 30 für die Winkellasche 27 auf. Die Winkellasche 27 muss daher in Axialrichtung nicht sehr eng toleriert werden.

Der Lamellenträger 26 ist mit der Überbrückungskupplung 10 starr verbunden und greift mit seinen Lamellen 25 in die Tor sionsfederung 13 ein. Er weist an seinem radial äußeren Ende einen Lamellenträgersteg 31 auf, der sich bis zur Turbinen radschale 7 erstreckt. Der Lamellenträgersteg 31 bewirkt so mit in Verbindung mit der Turbinenradschale 7 einen Abschluss des Raumes zwischen dem turbineradschalenseitigen Halteele ment 14 und der Turbinenradschale 7. Ein turbineradschalen seitiges Abdeckblech ist daher nicht erforderlich.

Der Lamellenträger 26 kann und soll sich relativ zum Turbi nenradfuß 22 verdrehen können. Denn dadurch wird durch die Spielreibvorrichtung eine Dämpfung der Torsion bewirkt. Die Verdrehung soll aber nicht unbegrenzt sein. Die Halteelemente 14, 15 weisen daher an ihren radial äußeren Enden korrespon dierende Ausnehmungen 32, 33 auf. Durch diese Ausnehmungen 32, 33 sowie ein Langloch 34 des Lamellenträgers 26 ist ein Zapfen 35 durchsteckbar, der als Anschlag für eine Torsion des Lamellenträgers 26 relativ zu den Halteelementen 14, 15 dient.

Gemäß Fig. 1 erstreckt sich das Abdeckblech 18 bis über den Zapfen 35 hinaus. Es weist daher ebenfalls korrespondierende Ausnehmungen 36 für den Zapfen 35 auf. Alternativ wäre aber auch möglich, dass das Abdeckblech 18 vor Erreichen des Zap fens 35 endet.

Mittels des erfindungsgemäßen Drehmomentwandlers ist auf ein fache Weise ein kompakter Aufbau bei gleichzeitig zuverlässi gem Dauerbetrieb möglich.

Bezugszeichenliste

1

,

23

Wellen

2

Gehäusekörper

2

',

2

" Gehäuseteile

3

Schraubverbindungen

4

,

7

Radschalen

5

,

6

,

9

Schaufeln

8

Leitrad

10

Überbrückungskupplung

11

Kolben

12

Torsionsdämpfer

13

Torsionsfederung

14

,

15

Halteelemente

16

,

17

,

29

,

30

,

32

,

33

,

36

Ausnehmungen

18

Abdeckblech

19

,

20

Enden

21

Niete

22

Turbinenradfuß

24

Reibbeläge

25

Lamellen

26

Lamellenträger

27

Winkellasche

28

Tellerfeder

31

Lamellenträgersteg

34

Langloch

35

Zapfen

Claims

1. Drehmomentwandler, mit einem Pumpenrad (4, 5), einem von dem Pumpenrad (4, 5) antreibbaren Turbinenrad (6, 7) und ei ner Überbrückungskupplung (10), mittels derer das Pumpenrad (4, 5) mit dem Turbinenrad (6, 7) starr kuppelbar ist,
wobei die Überbrückungskupplung (10) mittels eines axial verschieblichen Kolbens (11) betätigbar ist, der zwischen einer Turbinenradschale (7) des Turbinenrades (6, 7) und einem Gehäusekörper (2) angeordnet ist,
wobei der Gehäusekörper (2) die Turbinenradschale (7) über greift und mit dem Pumpenrad (4, 5) drehfest verbunden ist,
wobei der Überbrückungskupplung (10) ein Torsionsdämpfer (12) zugeordnet ist, der zwischen dem Kolben (11) und der Turbinenradschale (7) angeordnet ist und eine Torsionsfede rung (13) aufweist,
wobei die Torsionsfederung (13) mittels je eines turbinen radschalenseitigen und eines kolbenseitigen Halteelements (14, 15) gehalten ist,
wobei zumindest das turbinenradschalenseitige Halteelement (14) Ausnehmungen (16) aufweist, durch die hindurch die Torsionsfederung (13) in den Raum zwischen turbinenradscha lenseitigem Halteelement (14) und Turbinenradschale (7) hineinragt,
wobei die Überbrückungskupplung (10) über einen Lamellen träger (26) mit Lamellen (25) in die Torsionsfederung (13) eingreift,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Lamellenträger (26) an seinem radial äußeren Ende einen Lamellenträgersteg (31) aufweist, der sich bis zur Tur binenradschale (7) erstreckt.

2. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch das kolbenseitige Halteelement (15) Ausnehmungen (17) aufweist, durch die hindurch die Torsionsfederung (13) in den Raum zwischen kolbenseitigem Halteelement (15) und Kolben (11) hineinragt, und dass die Ausnehmungen (17) des kolbenseitigen Halteelements (15) von einem dünnen Abdeckblech (18) abgedeckt sind.

3. Drehmomentwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckblech (18) maximal die Hälfte, vorzugsweise ein Viertel oder weniger, der Dicke des kolbenseitigen Halte elements (15) aufweist.

4. Drehmomentwandler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckblech (18) eine Dicke von maximal 2 mm, vor zugsweise 1 mm oder weniger, aufweist.

5. Drehmomentwandler nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckblech (18) ringförmig ausgebildet ist und ein radial inneres und ein radial äußeres Ende (19, 20) aufweist.

6. Drehmomentwandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckblech (18) radial einseitig mit dem kolbensei tigen Halteelement (15) verbunden ist und am anderen radialen Ende (20) unter Federkraft an das kolbenseitige Halteelement (15) angedrückt ist.

7. Drehmomentwandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckblech (18) radial innen mit dem kolbenseitigen Halteelement (15) verbunden ist.

8. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckblech (18) aus federnd vorspannbarem Stahl be steht.

9. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckblech (18) mit dem kolbenseitigen Halteelement (15) über Niete (21) verbunden ist.

10. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das kolbenseitige Halteelement (15) über Verbindungsele mente (21) mit einem Turbinenradfuß (22) verbunden ist, dass der Turbinenradfuß (22) mit der Turbinenradschale (7) und mit einer Ausgangswelle (23) drehfest verbunden ist und dass das Abdeckblech (18) mit dem kolbenseitigen Halteelement (15) mittels derselben Verbindungselemente (21) verbunden ist.

11. Drehmomentwandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass auch das turbinenradschalenseitige Halteelement (14) mittels derselben Verbindungselemente (21) mit dem Turbinen radfuß (22) verbunden ist.

12. Drehmomentwandler nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Turbinenradschale (7) mittels derselben Verbin dungselemente (21) mit dem Turbinenradfuß (22) verbunden ist.

13. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckblech (18) und das kolbenseitige Halteelement (15) korrespondierende Ausnehmungen (29, 30) für eine Winkel lasche (27) einer Spielreibvorrichtung aufweisen.

14. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckblech (18) und die Halteelemente (14, 15) ra dial außen korrespondierende Ausnehmungen (32, 33, 36) für einen Zapfen (35) aufweisen, der durch den Lamellenträger (26) hindurchragt und als Anschlag für eine Torsion des La mellenträgers (26) relativ zu den Halteelementen (14, 15) dient.