DE102007039856B4

DE102007039856B4 - Kraftübertragungseinrichtung

Info

Publication number: DE102007039856B4
Application number: DE102007039856.7A
Authority: DE
Inventors: Mario Degler; Bruno Müller
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2018-12-20
Anticipated expiration: 2027-08-24
Also published as: DE102007039856A1; US20080078638A1; JP2008082552A; US7513346B2; JP5238961B2

Abstract

Kraftübertragungseinrichtung (1), insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, mit einem Eingang (E) und wenigstens einem Ausgang (A), umfassend:
eine hydrodynamische Komponente (2), umfassend mindestens ein Pumpenrad (P) und ein Turbinenrad (T), die wenigstens einen mit Betriebsmittel befüllbaren Arbeitsraum (23) miteinander bilden;
eine Überbrückungskupplung (4), welche der hydrodynamischen Komponente (2) zur wenigstens teilweisen Umgehung des Leistungsflusses über die hydrodynamische Komponente (2) zugeordnet ist, umfassend eine wenigstens ein reibflächentragendes Element (15) umfassende und mit dem Eingang (E) wenigstens mittelbar gekoppelte erste Reibflächenanordnung (9) und eine zweite, wenigstens ein reibflächentragendes Element (16) umfassende und mit dem Ausgang (A) gekoppelte Reibflächenanordnung (10), die mittels einer ein mit einem Druckmittel beaufschlagbaren Kolbenelement (21) umfassenden Betätigungseinrichtung (14) miteinander in Wirkverbindung bringbar sind;
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- die Betätigungseinrichtung (14) bildet mit einem reibflächentragenden Element (15) der ersten Reibflächenanordnung (9) eine bauliche Einheit und ist drehfest, jedoch in axialer Richtung verschiebbar mit dem Eingang (E) der Kraftübertragungseinrichtung (1) oder eine Verbindung zwischen dem Eingang (E) der Kraftübertragungseinrichtung (1) und dem Pumpenrad (P) verbunden und frei von einer drehfesten Verbindung zum Ausgang (A);
- mit einer Dichtvorrichtung (26), umfassend zumindest eine erste Dichteinrichtung (27) und eine zweite Dichteinrichtung (28) zur Abdichtung eines die Betätigungseinrichtung (14) mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckraumes (25) gegenüber der hydrodynamischen Komponente (2), wobei die erste Dichteinrichtung (27) zwischen der Betätigungseinrichtung (14) und der Verbindung zwischen dem Eingang (E) der Kraftübertragungseinrichtung (1) und dem Pumpenrad (P) angeordnet ist, und die zweite Dichteinrichtung (28) zwischen der Betätigungseinrichtung (14) und dem Ausgang (A) der Kraftübertragungseinrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftübertragungseinrichtung, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kraftübertragungseinheiten für Getriebebaueinheiten sind in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt. Diese umfassen in der Regel einen Eingang und einen Ausgang, zwischen denen eine hydrodynamische Komponente zur hydrodynamischen Leistungsübertragung, umfassend zumindest ein Pumpenrad und ein Turbinenrad, die miteinander einen mit Betriebsmittel befüllbaren oder befüllten Arbeitsraum bilden, bei Ausführungen als Drehmomentwandler auch ein Leitrad sowie eine Einrichtung in Form einer Überbrückungskupplung zur Umgehung des hydrodynamischen Leistungszweiges angeordnet sind. Die Überbrückungskupplung umfasst dazu zumindest eine erste, wenigstens ein reibflächentragendes Element aufweisende Reibflächenanordnung und eine zweite, wenigstens ein reibflächentragendes Element aufweisende Reibflächenanordnung, die mittels einer Betätigungseinrichtung miteinander in Wirkverbindung bringbar sind. Die Überbrückungskupplung dient dabei der Kopplung zwischen dem Eingang oder der Verbindung zwischen dem Eingang und dem Pumpenrad und dem Turbinenrad. Die Betätigungseinrichtung umfasst im einfachsten Fall einen axial verschiebbaren Kolben, welcher die einzelnen Reibflächenanordnungen gegeneinander presst. Je nach Betätigungsprinzip der Überbrückungskupplung ist die Kraftübertragungseinrichtung als Zwei- oder Dreikanalsystem ausgeführt. Dabei kann die hydrodynamische Komponente zentrifugal oder zentripetal durchströmt werden, wobei die Strömungsrichtungen je nach Betriebsweise auch wechseln können. Bei hydrodynamischen Drehmomentwandlern verbleibt das Betriebsmittel auch während der Überbrückung im Wandler. Es bildet sich über die Anschlüsse am Wandler und dem Zwischenraum zwischen Betätigungseinrichtung und Gehäuse ein Kühlmediumskreislauf als externer Wandlerkreislauf aus. Dabei erfolgt die Führung über in der Kupplungsanordnung integrierte Kanäle, insbesondere zwischen den miteinander in Wirkverbindung bringbaren Reibelementen von der Rotationsachse aus betrachtet radial nach außen zum Außenumfang und nach diesem nach radial innen an der hydrodynamischen Komponente oder umgekehrt. Im letztgenannten Fall wird die Überbrückungskupplung dabei durch den Druck in der hydrodynamischen Komponente betätigt, das heißt, der außerhalb des hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandlers oder der hydrodynamischen Kupplung anliegende Druck wird zur Betätigung des Kolbenelementes genutzt. Derartige Ausführungen sind beispielsweise in der Druckschrift DE 199 20 542 A1 beschrieben.
Diese offenbart eine Kraftübertragungseinrichtung mit einer Flüssigkeitskupplung oder einem hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandler und einem integrierten Dämpfungssystem. Bei dieser Ausführung ist die Betätigungseinrichtung entweder an der Verbindung zwischen Pumpenrad und Eingang der Kraftübertragungseinrichtung in axialer Richtung verschiebbar gelagert und gegenüber der Verbindung zwischen Eingang der Kraftübertragungseinheit und Pumpenrad jeweils dichtend geführt. Dabei wird zwischen der Innenwand des Verbindungsgehäuses zwischen dem Eingang der Kraftübertragungseinheit und dem Pumpenrad eine als Betätigungskammer fungierende Druckkammer gebildet, die der Beaufschlagung des Kolbens der Betätigungseinrichtung unabhängig vom Druck in der hydrodynamischen Komponente dient. Dazu ist neben den Anschlüssen zum Wandler beziehungsweise der hydrodynamischen Komponente, in der Regel im Pumpenhals oder der Stützwelle für das Leitrad und einem Anschluss zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines externen Kreislaufes, insbesondere zu Kühlzwecken ein weiterer Anschluss vorgesehen, über den der Druckraum zwischen Betätigungseinrichtung und Gehäuse mit Druckmittel beaufschlagbar ist. Das System wird daher als Dreikanalsystem bezeichnet. Die Anbindung des Betätigungselementes und die Ausbildung der Überbrückungskupplung gestalten sich hierbei jedoch sehr komplex, insbesondere durch die Vielzahl der vorhandenen Bauelemente. Die Überbrückungskupplung ist als Lamellenkupplung ausgeführt und aufgrund des separaten Druckraumes sind die mit dem Pumpenrad wenigstens mittelbar verbundenen Kupplungselemente als Außenlamellen ausgebildet, während die mit dem Ausgang der Kraftübertragungseinrichtung, insbesondere hier der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen verbundenen zweiten Kupplungselemente als Innenlamellen ausgeführt sind. Die Betätigungseinrichtung arbeitet dabei in axialer Richtung gegen die Lamellen, weshalb hier auch ein zusätzlicher Anschlag in axialer Richtung zur Abstützung der Betätigungseinrichtung in axialer Richtung bei Betätigung vorgesehen ist, der drehfest mit der Verbindung zwischen dem Eingang der Kraftübertragungseinrichtung und dem Pumpenrad verbunden ist. Die Überbrückungskupplung selbst kann aufgrund der Anordnung der Betätigungseinrichtung und der Anbindung an die anderen Elemente nur als Mehrscheibenkupplung, insbesondere Lamellenkupplung, ausgebildet sein und baut daher in axialer Richtung ebenfalls sehr groß. Ferner ist es bei Zufuhr des Betätigungsdruckes über die Getriebeeingangswelle erforderlich, diese Druckkammer gegenüber den anderen Wandlerdruckkammern abzudichten.
Eine Ausführung einer Kraftübertragungseinrichtung mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler ist aus DE 199 09 349 A1 in Zweikanalbauweise vorbekannt. Bei dieser Ausführung ist dem hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandler eine Überbrückungskupplung zugeordnet. Das Kolbenelement ist dabei axial verschiebbar am Ausgang der Kraftübertragungseinheit geführt. Ferner trägt das Kolbenelement eine Reibfläche. Die Ausführung des Gesamtsystems ist daher durch eine geringe Bauteilanzahl charakterisiert. Jedoch ist dieses System nicht geeignet, den Kolben, insbesondere die Betätigungseinrichtung, separat mit einem Druck zu beaufschlagen, da hier die beaufschlagbare Kolbenfläche den Druckraum zum hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandler begrenzt und somit immer eine Betätigung in Abhängigkeit von der Größe des in der hydrodynamischen Komponente vorherrschenden Druckes erfolgt.
Aus der Druckschrift DE 103 50 935 A1 ist eine weitere Ausführung eines Dreikanalsystems für eine Kraftübertragungseinrichtung vorbekannt. Bei dieser erfolgt die Lagerung und Führung des Kolbens ebenfalls an der Verbindung zwischen dem Eingang der Kraftübertragungseinrichtung und dem Pumpenrad. Die Betätigungseinrichtung ist somit vollständig an der Kraftübertragungseinrichtungseingangsseite gelagert und an dieser in axialer Richtung geführt. Die hydrodynamische Komponente weist dazu eine mit dieser drehfest gekoppelte so genannte Pumpenradschale auf, die unter Bildung eines axialen Zwischenraumes mit dem Eingang der Kraftübertragungseinrichtung gekoppelt ist. In diesem Zwischenraum sind in axialer Richtung die Überbrückungskupplung sowie eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen integriert. Dabei ist der Ausgang der Überbrückungskupplung über die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen mit dem Ausgang der Kraftübertragungseinrichtung gekoppelt. Durch die axiale Anordnung von Überbrückungskupplung sowie Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen ergeben sich eine Vielzahl von einzelnen Druckräumen und Kanälen. Auch hier ist das Gesamtsystem durch eine erhebliche Anzahl von Bauteilen charakterisiert, was neben einer Vergrößerung des erforderlichen Bauraumes in axialer Richtung auch zu erheblichen Zusatzkosten führt.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Ausführung einer Kupplungsanordnung in Form einer Überbrückungskupplung in einer Kraftübertragungseinrichtung der eingangs genannten Art, insbesondere mit der Möglichkeit der separaten Beaufschlagung der Betätigungseinrichtung unabhängig vom Druck in der hydrodynamischen Komponente derart weiterzuentwickeln, dass diese zum einen mit einem frei wählbaren Druck beaufschlagbar ist und zum anderen das Gesamtsystem durch einen einfachen Aufbau und eine geringe Bauteilanzahl charakterisiert ist.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
Eine Kraftübertragungseinrichtung umfasst zumindest einen Eingang und einen Ausgang, wobei zwischen diesem eine hydrodynamische Komponente, umfassend zumindest ein als Pumpenrad fungierendes Primärrad und ein als Turbinenrad fungierendes Sekundärrad, die miteinander einen mit Betriebsmittel befüllbaren oder befüllten Arbeitsraum bilden, sowie eine Überbrückungskupplung zur wenigstens teilweisen Umgehung des hydrodynamischen Leistungszweiges bei der Leistungsübertragung angeordnet sind. Die Überbrückungskupplung umfasst dazu zumindest eine erste Reibflächenanordnung, die wenigstens mittelbar mit dem Eingang der Kraftübertragungseinrichtung oder aber dem Pumpenrad drehfest gekoppelt ist und mit einer zweiten, mit dem Ausgang drehfest verbundenen Reibflächenanordnung in Wirkverbindung bringbar ist. Der Überbrückungskupplung ist dazu eine Betätigungseinrichtung zugeordnet. Erfindungsgemäß bildet die Betätigungseinrichtung mit einem reibflächentragenden Element der ersten Reibflächenanordnung eine bauliche Einheit und ist axial verschiebbar und drehfest mit dem Eingang der Kraftübertragungseinrichtung oder zumindest der Verbindung zwischen dem Eingang und dem Pumpenrad gekoppelt. Femer ist eine Dichtvorrichtung, umfassend eine erste Dichteinrichtung zwischen der Betätigungseinrichtung und der Verbindung zwischen Pumpenrad und Kraftübertragungseinheit und eine zweite Dichteinrichtung zwischen der Betätigungseinrichtung und dem Ausgang der Kraftübertragungseinrichtung vorgesehen, die den mit einem Betätigungsdruck beaufschlagbaren Druckraum gegenüber der hydrodynamischen Komponente abdichtet.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es somit, zum einen eine sehr kompakte Überbrückungskupplung zu gestalten, indem die Betätigungseinrichtung mit dieser eine bauliche Einheit bildet. Dies bedeutet im einzelnen, dass das Kolbenelement gleichzeitig als reibflächentragendes Element ausgeführt ist und damit auf separate reibflächentragende Elemente, die drehfest mit dem Pumpenrad beziehungsweise der Verbindung zwischen Pumpenrad und Kraftübertragungseinrichtungseingang zu verbinden sind, verzichtet werden kann. Ferner erfolgt die Abdichtung des Druckraumes an einem einzigen Element, dem Kolbenelement, und der Kolben wird auf einfache Art und Weise gegenüber dem Ausgang der Kraftübertragungseinrichtung geführt, frei von einer drehfesten Verbindung mit dem Ausgang, wobei hier lediglich zwischen dem radial innenliegenden Teil des Kolbens und dem Ausgang der Kraftübertragungseinrichtung die zweite Dichteinrichtung vorgesehen ist. Die beiden Dichteinrichtungen umfassen bewegte Berührungsdichtungen.
Bei den gegeneinander abzudichtenden Druckräumen handelt es sich dabei im ersten Fall um den Druckraum im hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandler, das heißt den in axialer Richtung neben dem hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandler angeordneten Druckraum und dem Druckraum zur Betätigung der Überbrückungskupplung. Dadurch ist es möglich, dass die Betätigungseinrichtung unabhängig vom Druck in der hydrodynamischen Komponente gesteuert werden kann.
Der Eingang der Kraftübertragungseinrichtung wird im einfachsten Fall von einem drehfest mit dem Pumpenrad gekoppelten Element, beispielsweise einer Pumpenradschale und einem Deckel gebildet. Dabei sind mehrteilige Ausführungen denkbar. Dieses umschließt das Turbinenrad in axialer Richtung unter Bildung eines Zwischenraumes in Umfangsrichtung vollständig. Im Zwischenraum in axialer Richtung ist die Überbrückungskupplung angeordnet. Diese ist im einfachsten Fall als mit Schlupf betreibbar Kupplungseinrichtung, das heißt vorzugsweise in Form einer Scheiben- oder Lamellenkupplung ausgebildet. Dabei wird vorzugsweise das erste Kupplungselement von einer Außenlamelle gebildet, welche drehfest über einen Außenlamellenträger mit der Wandung beziehungsweise dem Gehäuse der hydrodynamischen Komponente verbunden ist. Das zweite mit dem ersten Kupplungselement in Wirkverbindung bringbare Element ist drehfest mit dem Ausgang der Kraftübertragungseinrichtung, welche vorzugsweise von einer Getriebeeingangswelle eines der Kraftübertragungseinheit nachgeordneten Getriebes gebildet wird, verbunden. Die Kupplungselemente sind als reibflächentragende Elemente jeweils Bestandteil der Reibflächenanordnungen.
Die Ausbildung des Kolbenelementes als reibflächentragendes Element der ersten Reibflächenanordnung der Überbrückungskupplung bewirkt eine Funktionskonzentration. Die Führung des Kolbens erfolgt vorzugsweise im Bereich seines Außenumfanges in radialer Richtung an der Verbindung zwischen dem Eingang der Kraftübertragungseinrichtung und dem Pumpenrad beziehungsweise dem Pumpenrad selbst. Der Kolben bildet somit eine Außenlamelle. Die drehfeste Kopplung mit axialer Verschiebbarkeit kann unterschiedlich realisiert werden. Im einfachsten Fall werden form- oder kraftschlüssige Verbindungen gewählt. Dazu sind an einem, einen Außenumfang bildenden Teilbereich des Kolbens, das heißt einer in radialer Richtung nach außen gerichteten Fläche und einer in radialer Richtung nach innen gerichteten Fläche beziehungsweise einem einen Innenumfang bildenden Teilbereich an der Wandung beziehungsweise der Verbindung zwischen Eingang der Kraftübertragungseinrichtung und dem Pumpenrad zueinander komplementär ausgeführte Mitnahmeelemente ausgebildet, die die Lage zwischen Gehäuse, insbesondere Verbindung zwischen Primärrad und Kraftübertragungseinrichtungseingang und erstem Kupplungselement der Überbrückungskupplung in Umfangsrichtung und in radialer Richtung zueinander fixieren und die derart ausgerichtet sind, dass diese eine Verschiebbarkeit gegeneinander, das heißt eine Relativbewegung in axialer Richtung und in Umfangsrichtung, ermöglichen. Eine zusätzliche Fixierung am Ausgang der Kraftübertragungseinrichtung ist damit nicht mehr erforderlich. Die Fixierung wird hier in radialer Richtung in den Bereich des Außenumfanges verlegt.
Das Kolbenelement ist vorzugsweise als Formteil ausgebildet und weist wenigstens vier Bereiche auf, einen ersten und zweiten Dichtbereich, einen Anschlagsbereich zur Begrenzung der axialen Verschiebbarkeit in Richtung entgegen der Überbrückungskupplung und einen reibflächentragenden Bereich, wobei die Dichtbereiche wiederum Flächenbereiche aufweisen, die parallel zu den an den Anschlusselementen Gehäuse und Ausgang ausgebildet sind, wobei zwischen diesen die Dichteinrichtungen angeordnet sind. Die erste Dichteinrichtung ist zwischen einem in radialer Richtung ausgerichteten Flächenbereich an der Betätigungseinrichtung und einem in radialer Richtung zur Rotationsachse weisenden Flächenbereich an der Verbindung zwischen Eingang der Kraftübertragungseinrichtung und der hydrodynamischen Komponente angeordnet und die zweite Dichteinrichtung in radialer Richtung zwischen dem Ausgang der Kraftübertragungseinrichtung und der Betätigungseinrichtung.
Das aufgrund der Unterteilung in die einzelnen Funktionsbereiche und deren spezifische Gestaltung komplexe Kolbenelement kann dazu in einfacher Weise als scheibenförmiges Blechformteil, aus Guss, einem Leichtmetall, einem Kunststoff oder Faserverbundwerkstoff hergestellt werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung umfasst die Kraftübertragungseinrichtung eine Einrichtung zur Dämpfung von Schwingungen, insbesondere in Form eines Torsionsschwingungsdämpfers. Dieser kann verschiedenartig ausgeführt sein, wobei die Ausführung im Wesentlichen von der Realisierung der Dämpfungsfunktion abhängt. Die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen umfasst jedoch im wesentlichen zwei in Umfangsrichtung gegeneinander begrenzt verdrehbare Massen, die über Mittel zur Feder- und/oder Dämpfungskopplung miteinander verbunden sind. Die Kopplung kann rein mechanisch, hydraulisch oder einer Kombination aus diesen erfolgen. Die Anordnung der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen erfolgt dabei in axialer Richtung zwischen Überbrückungskupplung und hydrodynamischer Komponente, vorzugsweise zwischen Betätigungseinrichtung und hydrodynamischer Komponente. Die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen bildet mit ihrem Eingang das zweite Kupplungselement bzw. die zweite Reibflächenanordnung der Überbrückungskupplung, welche über die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen mit dem Ausgang der Kraftübertragungseinrichtung gekoppelt ist. Die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen fungiert als elastische Kupplung. Die Kopplung kann direkt mit dem Ausgang der Kraftübertragungseinrichtung oder über ein zusätzliches Zwischenelement in Form eines eine Nabe bildenden Bauelementes realisiert werden. Dabei ist es ferner denkbar, dass das Turbinenrad und der Ausgang der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen separat oder gemeinsam über ein weiteres Element mit dem Ausgang der Kraftübertragungseinrichtung drehfest verbindbar sind oder aber das Turbinenrad mit der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen, insbesondere über die Kopplung mit dem Eingang der Vorrichtung der Dämpfung von Schwingungen und damit über einen zwischengeschalteten Dämpfer mit dem Ausgang der Kraftübertragungseinrichtung verbunden ist.
Um die Betätigungseinrichtung, insbesondere den Kolben, in axialer Richtung hinsichtlich seiner Lage zu fixieren und über eine vordefinierte Vorspannung zu halten, sind diesem Mittel zur Vorspannung zugeordnet. Die Mittel umfassen zumindest eine Federeinrichtung, umfassend wenigstens ein Federelement. Je nach Anordnung und Abstützung kann das Federelement als Druck- oder Zugfeder ausgebildet sein. Die Abstützung kann einseitig oder aber vorzugsweise beidseitig erfolgen. Im einfachsten Fall werden einfache Federstähle vorgesehen, die jeweils zwischen Innenwandung und der zur Innenwandung des Gehäuses weisenden Fläche des Kolbens und/oder einer zur hydrodynamischen Komponente ausgerichteten Fläche des Kolbens und dem Ausgang der Kraftübertragungseinrichtung beziehungsweise einem mit diesem drehfest gekoppelten Element angeordnet sind. Die einzelnen Federelemente können dabei als ringförmige Federelemente, beispielsweise in Form von Tellerfedern ausgebildet sein. Vorzugsweise wird eine Vielzahl von einzelnen Federelementen vorgesehen, die jeweils in ihrer Lage gegenüber dem Gehäuse sowie der jeweiligen Stirnfläche des Kolbens fixiert sind. Die Fixierung kann dabei im einfachsten Fall nur durch Einstecken in axialer Richtung erfolgen, wobei die Lagefixierung in radialer Richtung allein durch die Formgebung bedingt ist. Femer ist es denkbar, komplett drehfeste und in axialer Richtung fest fixierte Verbindungen zu wählen. Die konkrete Auswahl hängt dabei vom Einsatzfall ab.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:

1a und 1b verdeutlichen in schematisiert stark vereinfachter Darstellung den Grundaufbau einer erfindungsgemäß ausgeführten Kraftübertragungs einrichtung;
2 verdeutlicht anhand eines Ausschnittes aus einem Axialschnitt einer Kraftübertragungseinheit eine erste Ausführung;
3 verdeutlicht anhand einer Ausführung gemäß 2 eine Weiterent wicklung der Ausgestaltung der Federeinrichtung;
4a und 4b verdeutlichen eine Weiterentwicklung der Ausgestaltung gemäß der 2 mit Fixierung der Federeinrichtung.

Die 1a und 1b verdeutlichen in stark schematisiert vereinfachter Darstellung anhand eines Ausschnittes aus einem Axialschnitt eine erste Ausführung einer erfindungsgemäß ausgeführten Kraftübertragungseinheit 1. Diese umfasst zumindest einen Eingang E und einen Ausgang A, eine hydrodynamische Komponente 2 und eine Einrichtung 3 zur Umgehung des hydrodynamischen Leistungszweiges bei der Leistungsübertragung, welche in Form einer Überbrückungskupplung 4 ausgebildet ist. Der Eingang E ist dabei wenigstens mittelbar mit einer hier nicht dargestellten Antriebseinheit verbindbar. Der Ausgang A ist mit einer der Kraftübertragungseinheit 1 nachordenbaren Leistungsübertragungseinheit, insbesondere in Form eines Getriebes, koppelbar und kann dabei von einer Getriebeeingangswelle 5 gebildet werden. Die hydrodynamische Komponente 2 ist im dargestellten Fall als hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler 6 ausgebildet. Dieser umfasst ein als Pumpenrad P fungierendes Primärrad, ein als Turbinenrad T fungierendes Sekundärrad und zumindest ein Leitrad L.
Die konkrete konstruktive Ausführung des hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandlers 6 erfolgt entsprechend den Erfordernissen des Einsatzfalles. In der Regel wird dieser in Form eines Trilokwandlers ausgebildet. Der hydrodynamische Drehzahl-/Drehmomentwandler fungiert dabei quasi als hydrodynamisches Getriebe, das heißt eine Änderung der Drehzahl zwischen Eingang E und Ausgang A am hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandler 6 bedingt gleichzeitig eine Änderung des Momentes. Die hydrodynamische Komponente 2 kann ferner, hier jedoch nicht dargestellt, auch als hydrodynamische Kupplung ausgeführt sein. In diesem Fall ist die hydrodynamische Komponente 2 frei von einem Leitrad. Die hydrodynamisehe Kupplung dient dann lediglich der Drehzahlwandlung, und nicht der Drehmomentwandlung. Das Pumpenrad P der hydrodynamischen Komponente 2 ist dabei mit dem Eingang E der Kraftübertragungseinheit 1 drehfest verbunden. Die Verbindung erfolgt vorzugsweise lösbar.
Denkbar wäre auch, hier jedoch nicht dargestellt, das Vorsehen einer so genannten Pumpenkupplung, welche wahlweise eine Kopplung oder Entkopplung des Pumpenrades P vom Eingang E ermöglicht. Die Kopplung erfolgt im einfachsten Fall über ein Gehäuse 7 in Form des Wandlergehäuses, welches aus der Pumpenschale und einem Deckel besteht. Dieses ist derart ausgeführt, dass es in axialer Richtung betrachtet unter Bildung eines Zwischenraumes 8 die Überbrückungskupplung 4 mit umschließt. Das Gehäuse 7 kann dabei ein- oder mehrteilig ausgeführt sein. Im einfachsten Fall wird dieses von der Pumpenradschale gebildet, das heißt einem Element, welches drehfest mit dem Pumpenrad P gekoppelt ist und mit dem Eingang E der Kraftübertragungseinheit 1 verbunden ist oder diesen bildet.
Auch die Überbrückungskupplung 4 kann verschiedenartig ausgebildet sein. Bei dieser handelt es sich in der Regel um eine nicht-synchron schaltbare mechanische Kupplung, vorzugsweise eine mit Schlupf betreibbare Kupplung. Im einfachsten Fall ist diese in Scheibenbauweise, vorzugsweise in Lamellenbauform, ausgebildet. Die Überbrückungskupplung 4 umfasst dabei zumindest eine erste Reibflächenanordnung 9 und eine zweite Reibflächenanordnung 10, die wenigstens mittelbar miteinander in Wirkverbindung bringbar sind. Dabei umfasst jede Reibflächenanordnung 9, 10 wenigstens ein reibflächentragendes Element 15, 16. Die Wirkverbindung kann dabei mit Schlupf oder frei von Schlupf erfolgen. Die erste Reibflächenanordnung 9 ist dabei drehfest mit dem Eingang E beziehungsweise der Verbindung zwischen Pumpenrad P und Eingang E oder dem Pumpenrad P gekoppelt. Die zweite Reibflächenanordnung 10 ist wenigstens mittelbar drehfest mit dem Ausgang A der Kraftübertragungseinheit 1, insbesondere der Getriebeeingangswelle 5, verbunden. Im dargestellten Fall erfolgt die Kopplung mit der Getriebeeingangswelle 5 wenigstens mittelbar, das heißt über eine Vorrichtung 11 zur Dämpfung von Schwingungen in Form eines Torsionsschwingungsdämpfers. Dieser kann als mechanischer Dämpfer oder hydraulischer Dämpfer oder eine Kombination aus beiden ausgeführt werden. Dabei ist die zweite Reibflächenanordnung 10 mit einem Eingang 12 der Vorrichtung 11 zur Dämpfung von Schwingungen gekoppelt, während der Ausgang der Vorrichtung 11 zur Dämpfung von Schwingungen, der hier mit 13 bezeichnet ist, wenigstens mittelbar drehfest mit dem Ausgang A, insbesondere der Getriebeeingangswelle 5, verbunden ist. Die Vorrichtung 11 zur Dämpfung von Schwingungen umfasst dabei wenigstens zwei Massen, eine erste Masse, die so genannte Primärmasse 68, und eine zweite Masse 69, die auch als Sekundärmasse bezeichnet wird und die jeweils den Eingang 12 und den Ausgang 13 der Vorrichtung 11 bilden. Die Primärmasse 68 und die Sekundärmasse 69 sind dabei relativ zueinander begrenzt in Umfangsrichtung verdrehbar und über Mittel 29 zur Feder und/oder Dämpfungskupplung miteinander verbunden. Die Vorrichtung 11 zur Dämpfung von Schwingungen fungiert als elastische Kupplung zwischen dem Eingang E der Kraftübertragungseinrichtung 1 und der Getriebeeingangswelle 5. Bezüglich der konkreten Ausgestaltung der Vorrichtung 11 zur Dämpfung von Schwingungen bestehen keine Beschränkungen. Entscheidend ist, dass dieses System unter optimierter Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraumes nach Möglichkeit mit geringer Baugröße in das Gesamtsystem integrierbar ist. Die Kopplung der zweiten Reibflächenanordnung 10 über die Vorrichtung 11 mit der Gehäuseeingangswelle 5 kann über ein Nabenelement 55 erfolgen oder aber durch direkte Anbindung an das Turbinenrad T, welches in diesem Fall dann entweder direkt oder über eine Nabe mit der Getriebeeingangswelle 5 verbunden ist. Andernfalls ist es ebenfalls denkbar, die Kopplung des Turbinenrades T nicht direkt mit der Getriebeeingangswelle 5 vorzunehmen, sondern über die Anbindung des Turbinenrades T an den Eingang 12 der Vorrichtung 11 zur Dämpfung von Schwingungen.
Die miteinander in Wirkverbindung bringbaren Reibflächenanordnungen 9 und 10 umfassen jeweils wenigstens ein reibflächentragendes Element 15, 16, vorzugsweise eine Mehrzahl von reibflächentragenden Elementen. Zur Betätigung der Überbrückungskupplung 4 ist eine Betätigungseinrichtung 14, umfassend ein Kolbenelement 21, vorgesehen, das in axialer Richtung der Überbrückungskupplung 4 zugeordnet ist. Erfindungsgemäß ist die Betätigungseinrichtung 14, insbesondere das Kolbenelement 21, drehfest mit der Verbindung zwischen dem Eingang E der Kraftübertragungseinrichtung 1 und dem Pumpenrad P verbunden und in axialer Richtung verschiebbar gegenüber dieser gelagert. Dabei ist dieser gegenüber der Getriebeeingangswelle 5 in axialer Richtung dichtend geführt. Das Kolbenelement 21 bildet dabei mit einem reibflächentragenden Element 15 der ersten Reibflächenanordnung 9 eine bauliche Einheit oder bildet diese direkt.
Die Kraftübertragungseinheit 1 ist hier als Dreikanaleinheit ausgeführt. Dies bedeutet, dass diese einen ersten Kanal 17 aufweist, der mit dem hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandler 6, insbesondere dem Arbeitsraum, gekoppelt ist, einen zweiten Kanal 18, der dem Zwischenraum 19 zwischen der Überbrückungskupplung 4 und dem hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandler 6 zugeordnet ist und einen weiteren dritten Kanal 20, welcher der Betätigungseinrichtung 14, insbesondere der Druckbeaufschlagung des Kolbenelementes 21, dient. Die Betätigungseinrichtung 14, welche zumindest ein Kolbenelement 21 umfasst, ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass ein reibflächentragendes Element 15 der ersten Reibflächenanordnung 9 mit dem Kolbenelement 21 eine bauliche Einheit bildet, beziehungsweise in diesem integriert ist. Der Kolben 21 ist drehfest mit dem Pumpenrad P beziehungsweise der Verbindung zwischen Eingang E der Kraftübertragungseinheit 1 und dem Pumpenrad P gekoppelt und in axialer Richtung gegenüber diesem verschiebbar. Die axiale Richtung bezieht sich dabei auf die axiale Verschiebbarkeit zwischen Eingang E beziehungsweise Ausgang A der Kraftübertragungseinheit. Der Kolben 21 ist dann als ein reibflächentragendes Element 15 ausgebildet und trägt eine Reibfläche 22, welche im dargestellten Fall direkt mit der zweiten Reibflächenanordnung 10 in Wirkverbindung bringbar ist, insbesondere durch axiale Verschiebbarkeit gegenüber dieser. Die zweite Reibflächeneinheit 10 ist dabei entweder frei von einer axialen Verschiebbarkeit gegenüber der Getriebeeingangswelle 5 oder aber mit geringer axialer Verschiebbarkeit mit dieser gekoppelt.
Die einzelnen Elemente in ihrer axialen Anordnung zueinander bilden ferner Druckräume. Dabei wird ein erster Druckraum 23 direkt vom Arbeitsraum der hydrodynamischen Komponente 2 gebildet, ein zweiter Druckraum 24 in axialer Richtung betrachtet, zwischen der hydrodynamischen Komponente 2 und der Betätigungseinrichtung 14, insbesondere der in Betätigungsrichtung liegenden Kolbenseite des Kolbenelementes 21 sowie ein dritter Druckraum 25, der zwischen Kolbenelement 21 und der Wandung des Gehäuses 7, insbesondere der Verbindung zwischen Primärrad P und Eingang E gebildet wird. Ein erster Anschluss beziehungsweise Kanal 17 ist mit dem Arbeitsraum des hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandlers 6 gekoppelt, ein zweiter Kanal 18 mit dem zweiten Druckraum 24 und der dritte Kanal 20 mit dem dritten Druckraum 25 für den Betätigungsdruck. Der erste Druckraum 23 ist ferner mit dem zweiten Druckraum 24 verbunden, insbesondere über den Spalt zwischen Pumpenrad P und Turbinenrad T in radialer Richtung.
Erfindungsgemäß ist dabei das Kolbenelement 21 dichtend gegenüber dem ersten und zweiten Druckraum 23, 24 sowie der Getriebeeingangswelle 5 geführt. Dazu ist eine Dichtvorrichtung 26 vorgesehen. Diese umfasst eine erste Dichteinrichtung 27, die zwischen Kolbenelement 21 und dem Druckraum 24 vorgesehen ist und eine zweite Dichteinrichtung 28, die zwischen dem Kolbenelement 21, das heißt der Betätigungseinrichtung 14 und der Getriebeeingangswelle 5 vorgesehen ist. Zwischen der Betätigungseinrichtung 14 und der Getriebeeingangswelle 5 besteht dabei keine drehfeste Kopplung. Das heißt, diese können mit Relativdrehzahl zueinander rotieren. Dabei handelt es sich bei der zweiten Dichteinrichtung 28 um eine bewegbare und berührende Dichtung. Diese kann verschiedenartig ausgebildet sein. Im einfachsten Fall umfasst diese zumindest einen Dichtring, hier beispielsweise einen Dichtring 29.
Die Kopplung der einzelnen Druckräume 23, 24, 25 mit den entsprechenden Kanälen 17 bis 19 kann konstruktiv verschiedenartig erfolgen. Dabei kann es sich um Verbindungsbohrungen oder in Wellen, Achsen, Drehdurchführungen geführte Kanäle handeln. Hierbei sei lediglich die funktionale Kopplung miteinander genannt. Die Funktionsweise gestaltet sich dabei wie folgt: Der hydrodynamische Drehzahl-/Drehmomentwandler 6 wird in der Regel einmal befüllt. Bei hydrodynamischer Leistungsübertragung wird das Pumpenrad P angetrieben und unter Ausbildung eines Strömungskreislaufes im Arbeitraum das Turbinenrad T. Dabei wird zum Zweck der Kühlung des Betriebsmittels ein Teil des Betriebsmittels außerhalb des Kreislaufes im Arbeitsraum geführt. Die Durchströmung der hydrodynamischen Komponente 2 kann je nach Richtung zentripetal oder zentrifugal erfolgen. Im Falle einer zentrifugalen Durchströmung erfolgt die Zufuhr über den ersten Kanal 17. Aufgrund der Zentrifugalkräfte tritt ein Teil des Betriebsmittels am Außenumfang des Drehzahl-/Drehmomentwandlers 6 in radialer Richtung über entsprechende Ausgangsöffnungen oder den Spalt zwischen Pumpenrad P und Turbinenrad T in den Druckraum 24 aus und gelangt unter Durchfließen der Überbrückungskupplung 4 in den zweiten Druckraum 24 und über den Kanal 18 nach außen. In diesem Fall kann über diesen Weg ein Kühlkreislauf zum Zwecke der Kühlung des Betriebsmediums während des Wandlerbetriebes erzeugt werden. Die Betätigungseinrichtung 14 ist nicht beaufschlagt beziehungsweise der Druck in der Druckkammer 25 ist geringer als der Druck im Druckraum 24. Andererseits ist es auch denkbar, über den ersten Kanal 17 Betriebsmittel aus dem Arbeitsraum zu abführen und über den zweiten Kanal 18 die Betriebsmittelzufuhr wieder zum Arbeitsraum vorzunehmen. In diesem Fall erfolgt die Betriebsmittelzufuhr in radialer Richtung betrachtet am hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandler 6 von außen nach innen, wobei die Überbrückungskupplung 4 durchflossen wird und aufgrund des geführten Betriebsmediumstromes in geöffneter Position gehalten wird. Die Druckdifferenz zwischen Druckkammer 24 und 25 bestimmt dabei die Stellung des Kolbenelementes 21. In beiden Fällen kann die Leistungsübertragung sowohl rein hydrodynamisch, rein mechanisch als auch kombiniert erfolgen. Im letztgenannten Fall wird die Überbrückungskupplung 4 mit Schlupf betrieben, während gleichzeitig noch eine teilweise Leistungsübertragung über die hydrodynamische Komponente 2 erfolgt. Die Leistungsübertragung über die hydrodynamische Komponente 2 wird dabei vom Eingang E der Kraftübertragungseinheit 1 zum Pumpenrad P realisiert, hier über das Gehäuse 7 beziehungsweise die Kopplung der Eingangswelle E der Kraftübertragungseinheit 1 mit dem Pumpenrad P über das Gehäuse 7. Vom hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandler 6 erfolgt die Leistungsübertragung über die wenigstens mittelbare Kopplung mit der Getriebeeingangswelle 5 auf diese. Die Getriebeeingangswelle 5 bildet dabei den Ausgang A der Kraftübertragungseinheit 1. Bei gewünschter Umgehung der hydrodynamischen Leistungsübertragung, das heißt Herausnahme des hydrodynamischen Leistungszweiges, wird die Überbrückungskupplung 4 aktiviert. Dazu wird der Druckraum 25 beaufschlagt. Der Kolben 21 wird in axialer Richtung bewegt und der Reibschluss zwischen der ersten und zweiten Reibflächenanordnung 9, 10 erzeugt. Die Leistungsübertragung erfolgt über die drehfeste Kopplung des Kolbenelementes 21, welches gleichzeitig als reibflächentragendes Element 15 ausgeführt ist, vom Eingang E, dem Gehäuse 7 auf die erste Reibflächenanordnung 9, die zweite Reibflächenanordnung 10, über die Vorrichtung 11 zur Dämpfung von Schwingungen auf die Getriebeeingangswelle 5. Über Kühlkanäle in der Überbrückungskupplung 4 kann auch bei geschlossener Überbrückungskupplung der Kühlkreislauf aufrechterhalten werden.
Die erfindungsgemäße Lösung ist somit dadurch charakterisiert, dass das Betätigungselement 14 in Form des Kolbenelementes 21 gleichzeitig als reibflächentragendes Element 15 und damit Bestandteil der ersten Reibflächenanordnung 9 fungiert und ferner dieses drehfest mit dem Eingang E der Kraftübertragungseinheit 1 jedoch in axialer Richtung verschiebbar verbunden ist. Ferner ist die Betätigungseinrichtung 14 und damit der Druckraum 25 gegenüber den Druckräumen 24, 23 abgedichtet. Die Abdichtung erfolgt dabei zum einen gegenüber der Verbindung zwischen Eingang E und Pumpenrad P und ferner der Getriebeeingangswelle 5.
Damit ist die Betätigungseinrichtung 14 durch eine Funktionskonzentration charakterisiert. Insbesondere bei Ausbildung der Überbückungskupplung 4 als Scheibenkupplung kann auf ein weiteres reibflächentragendes Element 15 verzichtet werden. Der axiale Bauraum kann dadurch minimiert werden. Die Abstützung in axialer Richtung erfolgt an einem Anschlag 30. Dieser ist vorzugsweise als ortsfestes reibflächentragendes Element 15 der ersten Reibanordnung 9 ausgeführt.
Entsprechend 1a ist das Turbinenrad T an den Eingang 12 der Vorrichtung 11 zur Dämpfung von Schwingungen angekoppelt. Die Kopplung mit dem Eingang 12 kann je nach konstruktiver Ausführung unterschiedlich erfolgen, das heißt in unmittelbarer Nähe der Getriebeeingangswelle 5 oder oberhalb. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass hier auch bei Leistungsübertragung über die hydrodynamische Komponente immer die Vorrichtung 11 zur Dämpfung von Schwingungen wirksam ist.
Verdeutlicht die 1a eine Ausführung mit Anbindung des Turbinenrades T an die Verbindung zwischen der Vorrichtung 11 zur Dämpfung von Schwingungen und Getriebeeingangswelle 5, so verdeutlicht 1b eine Ausbildung der Kraftübertragungseinheit 1 gemäß 1a mit direkter Ankopplung des Turbinenrades T an die Getriebeeingangswelle 5. In diesem Fall ist der Dämpfer 11 lediglich im rein mechanischen Betrieb wirksam, das heißt bei Leistungsübertragung über die Überbrückungskupplung 4. Der Restaufbau der Kraftübertragungseinrichtung 1 entspricht dem in der 1a beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Überbrückungskupplung 4, Betätigungseinrichtung 14 sowie Gehäuse 7 der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinheit 6 sind in beiden Ausführungen koaxial zueinander angeordnet. Die Leistungsübertragung auf die zweite Reibflächenanordnung 10 erfolgt über die axiale Verschiebbarkeit der ersten Reibflächenanordnung 9, insbesondere des Kolbenelementes 21, welches ein reibflächentragende Element 15 bildet, gegenüber der zweiten Reibflächenanordnung 10, wobei diese quasi in ihrer axialen Position aufgrund des Anschlags 30 in Betätigungsrichtung der Betätigungseinrichtung 14 gehalten wird. Die Gehäusewandung des Gehäuses 7 ist hier schalenförmig ausgestaltet. Im einfachsten Fall handelt es sich um eine Pumpenradschale 31, die drehfest mit dem Pumpenrad P gekoppelt ist. Die Anbindung der ersten Reibflächenanordnung 9 an die Gehäuseinnenwandung erfolgt über ein ringförmiges Element 34, welches kraft-, form- oder stoffschlüssig, vorzugsweise stoffschlüssig, mit der Innenwand 32 des Gehäuses 7 verbunden ist und in radialer Richtung eine Dichtfläche 33 für die Betätigungseinrichtung 14, insbesondere das Kolbenelement 21, bildet. Das ringförmige Element 34 ist hier zumindest durch zwei Bereiche unterschiedlichen Durchmessers in radialer Richtung charakterisiert, welche in axialer Richtung zueinander versetzt sind. Der erste Bereich 35 ist durch einen geringeren Durchmesser d_i35 charakterisiert. An einer in radialer Richtung in Richtung zur Rotationsachse R des hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandlers 6 weisenden Fläche 36 wird dabei die Dichtfläche 33 gebildet. Ferner ist ein zweiter Bereich vorgesehen, dieser ist mit 37 bezeichnet. Der zweite Bereich 37 dient der drehfesten Kopplung zwischen der Überbrückungskupplung 4 beziehungsweise der ersten Reibflächenanordnung 9 sowie Betätigungseinrichtung 14 mit dem ringförmigen Element 34 und damit dem Gehäuse 7 in der Verbindung zwischen Eingang E und Pumpenrad P. Der zweite Bereich 37 ist dabei durch einen größeren Innendurchmesser d_i37 charakterisiert als der erste Bereich 35 und fungiert quasi als Träger für die reibflächentragenden Elemente der ersten Reibanordnung 9, insbesondere als Außenlamellenträger. Die drehfeste Kopplung zwischen dem ringförmigen Element 34 und dem Gehäuse 7 erfolgt im dargestellten Fall vorzugsweise stoffschlüssig. Dadurch wird eine dichte Abtrennung von Druckräumen, insbesondere 25 und 23 beziehungsweise 24 gewährleistet und das ringförmige Element 34 ist integraler Bestandteil beziehungsweise bildet eine bauliche Einheit mit der Gehäusewand des Gehäuses 7. Die drehfeste Verbindung des Kolbenelementes 21 mit dem ringförmigen Element 34 und damit dem Gehäuse 7 erfolgt hier über eine Verzahnung, die gleichzeitig eine axiale Verschiebbarkeit zulässt. Dazu weist der zweite Bereich 37 an seinem Innenumfang 38 eine Verzahnung 39 auf, welche mit dazu komplementär ausgebildeten Verzahnungen 40 am Außenumfang 41 der reibflächentragenden Elemente 15 der ersten Reibflächenanordnung 9 und damit in radialer Richtung an der Betätigungseinrichtung 14 in Wirkverbindung bringbar ist. Die Betätigungseinrichtung 14 ist somit in Eingriff mit der Verzahnung 39. Andere Ausführungen drehfester Verbindungen sind ebenfalls denkbar. Entscheidend ist, dass durch Form- oder Kraftschluss eine drehfeste Verbindung erzeugt wird, die gleichzeitig eine axiale Verschiebbarkeit zulässt. Die Fläche 36 am ersten Bereich 35 fungiert wie bereits ausgeführt als Dichtfläche 33. Dazu ist das Betätigungselement 14 vorzugsweise derart ausgeführt, dass dieses entweder mit entsprechender Passung in Einbaulage hinsichtlich dieses Flächenbereiches ausgebildet ist und gleitend mit diesem an der Gehäuseinnenwand, insbesondere dem ringförmigen Element 34, geführt werden kann oder aber unter Abstand, was hinsichtlich der Verschleißerscheinungen besser ist. In diesem Fall ist jedoch eine berührende und bewegbare Dichtung vorgesehen. Bei dieser handelt es sich um die erste Dichteinrichtung 26 zwischen der Betätigungseinrichtung 14 beziehungsweise dem Kolbenelement 21 und dem Gehäuse 7, hier dem ersten Bereich 35, insbesondere einem zur Rotationsachse R gewandten Flächebereich 36 des ringförmigen Elementes 34, welches integraler Bestandteil des Gehäuses 7 durch die stoffschlüssige Verbindung ist. Die Betätigungseinrichtung 14, insbesondere das Kolbenelement 21 ist somit in radialer Richtung ebenfalls durch unterschiedliche Bereiche charakterisiert. Die Ausbildung der einzelnen Bereiche erfolgt durch die Formgebung des Kolbenelements 21. Dieses ist im einfachsten Fall als Blechformteil ausgebildet und im wesentlichen durch vier Bereiche charakterisiert. Der erste Bereich 42 bildet dabei einen in radialer Richtung ausgerichteten Flächenbereich 43, der parallel zur Fläche 36 im ersten Bereich 35 ausgeführt ist, mit Anordnung der ersten Dichtungseinrichtung 26. Dieser erste Bereich wird daher auch als Dichtbereich bezeichnet. Der zweite Bereich 45 ist der Anschlagsbereich, dieser trägt den Anschlag 46, der parallel zur Innenwand des Gehäuses 7 beziehungsweise dem ringförmigen Element 34, insbesondere der Wandung des ringförmigen Elementes 34 zwischen erstem und zweitem Bereich 35 und 37 ausgebildet ist, und somit die Bewegung entgegen der Betätigungsrichtung begrenzt. Der dritte Bereich ist der reibflächentragende Bereich 47, in welchem die Reibfläche angeordnet ist und ferner auch die Kopplung mit dem Gehäuse 7 erfolgt. Der vierte Bereich 64 dient der Führung und Abdichtung gegenüber der Getriebeeingangswelle 5.
Aufgrund der drehfesten Kopplung zwischen Kolbenelement 21 und ringförmigem Element 34 und damit dem Gehäuse 7 ist der Kolben 21 frei von einer drehfesten Verbindung mit der Getriebeeingangswelle 5. Dieser ist jedoch derart gegenüber dieser angeordnet, dass die Anordnung einer Dichteinrichtung 27 zwischen Kolben 21 und Getriebeeingangswelle 5 möglich ist. Die Anordnung erfolgt dabei zwischen zueinander weisenden Flächenbereichen am Kolben 21 und dem Außenumfang 48 der Getriebeeingangswelle. Der entsprechende Flächenbereich wird dabei von einem nabenartigen Fortsatz in radialer Richtung am Kolben 21 gebildet. Dieser ist mit 49 bezeichnet und ringförmig ausgeführt, wobei dieser die Getriebeeingangswelle 5 in Umfangsrichtung umschließt und in diesem Umschließungsbereich, der frei von einer drehfesten Kopplung ist, in axialer Richtung die Dichteinrichtung 27, angeordnet ist. Die Dichteinrichtung 27 ist dabei in einer Nut 50, welche an der zur Getriebeeingangswelle 5 gewandten Fläche des nabenartigen Fortsatzes 49 angeordnet ist, eingearbeitet. Bei dieser Dichteinrichtung 27 handelt es sich ebenfalls um eine berührende, jedoch bewegende Dichtung, die bei axialer Verschiebung des Kolbenelements 21 gegenüber der zweiten Reibflächenanordnung 10 ebenfalls in axialer Richtung relativ zum Außenumfang 48 der Getriebeeingangswelle 5 bewegt wird. Die Gehäuseinnenwand, insbesondere das Gehäuse 7, das ringförmige Element 34 und des Kolbenelements 21 mit den Dichteinrichtungen 26 und 27 begrenzen dabei in radialer und axialer Richtung den Druckraum 25, welcher mit dem Kanal 20 zur Beaufschlagung der Betätigungseinrichtung 14 mit einem Druckmittel gekoppelt ist. Dieser Kanal 20 wird hier beispielsweise durch die Getriebeeingangswelle 5 geführt. Andere Ausführungen sind ebenfalls denkbar, beispielsweise durch ein mit dem Eingang E der Kraftübertragungseinrichtung 1 drehfest gekoppeltes Element.
Ferner beschreibt das Kolbenelement 21 in seiner Lage gegenüber dem hier nicht vollständig dargestellten Außenumfang des hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandlers 6 den weiteren Druckraum 24, welcher dem Rückfluss oder Zufluss von Betriebsmitteln zum Wandler oder vom Wandler dient. Dazu ist zwischen der Vorrichtung 11 zur Dämpfung von Schwingungen und der Betätigungseinrichtung 14 in axialer Richtung der Kanal 18 vorgesehen. Dieser Kanal ist jedoch vom Druckraum 25, welcher dem Betätigungsraum entspricht, flüssigkeits- und druckmitteldicht getrennt. Dies erfolgt beispielsweise durch Vorsehen eines rohrförmigen Elementes 51 in der Getriebeeingangswelle 5.
Das Kolbenelement 21 kann neben der Ausführung als Blechteil alternativ auch aus anderen Materialien gefertigt werden, beispielsweise Guss, Legierungen, Leichtmetall, Kunststoff, einem Faserverbundwerkstoff.
Zur Lagerung, Führung und Vorspannung des Kolbenelementes 21 sind entsprechende Mittel 52 vorgesehen. Diese können einseitig oder beidseitig dem Kolbenelement 21 zugeordnet werden. Diese umfassen zumindest eine Federeinrichtung 53, umfassend wenigstens eine Federeinheit 54 mit -je nach Ausführung - wenigstens einem Federelement 56. Gemäß 1a und 1b ist eine Federeinheit 54 vorgesehen. Diese stützt das Kolbenelement 21 im radial inneren Bereich 58 gegenüber dem Ausgang A, insbesondere an der Nabe 55 zur Verbindung zwischen Ausgang 13 der Vorrichtung 11 zur Dämpfung von Schwingungen ab. Die Federeinheit 54 ist in axialer Richtung zwischen der von der Gehäuseinnenwandung 32 weggerichteten Stirnseite 57 des Kolbenelementes 21, welche zum Wandler hin gerichtet ist, und einem zu diesem weisenden Flächenbereich 59 an der Nabe 55 angeordnet.
Die Federeinheit 54 ist dabei derart ausgebildet, dass dieses wenigstens eine Durchgangsöffnung, vorzugsweise eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 60 umfasst, die einen Betriebsmitteldurchfluss durch das Federelement 56 erlauben. Die einzelnen Durchgangsöffnungen 60 können dabei in Umfangsrichtung einander benachbart mit gleichem Abstand oder mit unterschiedlichem Abstand angeordnet sein. Im einfachsten Fall wird ein Federelement 56 in Form einer Tellerfeder verwendet. Das Federelement 56 ist dabei in seiner Lage in axialer Richtung, radialer Richtung und Umfangsrichtung zumindest an einem der beiden Abstützbereiche fixiert. Dies kann unterschiedlich erfolgen. Denkbar sind Befestigungsmittel oder aber ein einfacher Formschluss. Im dargestellten Fall erfolgt die Anbindung am Kolbenelement 21 über Mittel 63.
Die 1a und 1b verdeutlichen eine Ausführung mit nur einseitiger Abstützung des Kolbenelementes 21. Die 2 bis 5 verdeutlichen in schematisierter Darstellung anhand eines Ausschnittes aus einer Kraftübertragungseinheit 1 gemäß 1a weitere Ausgestaltungen der Federeinrichtungen 53 mit beidseitiger Abstützung des Kolbenelementes 21 in axialer Richtung. Der Grundaufbau entspricht dem in 1a beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.
Gemäß 2 ist eine weitere Federeinheit 61 vorgesehen, welche an der anderen, zur Innenwandung des Gehäuses 7 in axialer Richtung weisenden Stirnseite 62 des Kolbenelementes 21 wirksam wird. Dazu ist das Federelement 61 in axialer Richtung in seiner Lage gegenüber dem Gehäuse 7 fixiert und wirkt mit seinem anderen Endbereich 65 auf die Stirnseite 62 des Kolbenelementes 21 in Betätigungsrichtung. Auch hier ist zur Realisierung einer gleichmäßigen Beaufschlagung über die gesamte Kolbenfläche in radialer Richtung das Federelement 61 mit Durchgangsöffnungen 66 ausgeführt, die einen Betriebsmittel- oder Steuermittelübertritt erlauben. Die Durchströmungsrichtungen sind mit Doppelpfeil angegeben. Bei dem Federelement 61 kann es sich um ein ringförmiges Federelement handeln oder aber um einzelne in Umfangsrichtung vorzugsweise mit gleichmäßigem Abstand zueinander verteilt angeordnete einzelne, eine Federeinheit bildende Elemente. Die Lagefixierung des Federelementes 61 erfolgt über Mittel 63 am Gehäuse 7.
Die Mittel 63 dienen im Wesentlichen der Fixierung in axialer Richtung. Diese können ferner eine Fixierung der Federelemente 61, 56 in Umfangs- und radialer Richtung ermöglichen.
Stützt sich das Federelement 61 hier an der in radialer Richtung ausgerichteten Kolbenfläche ab, verdeutlicht die 3 eine alternative Ausführung für die zweite Federeinheit 61. Diese stützt sich dabei nach unten im Nabenbereich 49 des Kolbenelementes 21 ab.
Die 4a und 4b verdeutlichen alternative Ausführungen für die Anbindung der Federeinheit 61 zur Ausführung gemäß 2. Der Grundaufbau entspricht dem in der 2 beschriebenen, insbesondere auch hinsichtlich der Anordnung der ersten Federeinheit 54 und der zweiten Federeinheit 61. Lediglich anders ist hier, dass die Abstützung nicht frei von einer drehfesten Verbindung und einer festen Verbindung in axialer Richtung erfolgt, sondern das Federelement bzw. die Federeinheit 61 hier sowohl am Kolbenelement 21 und dem Gehäuse 7 in axialer Richtung fixiert ist. Gemäß 4a erfolgt die Befestigung am Kolbenelement 21 über einen Schließringbolzen 67
Demgegenüber verdeutlicht die 4b eine alternative Ausführung, bei welcher anstatt der in 4a die Fixierung in Umfangsrichtung, axialer Richtung und radialer Richtung, die Fixierung hauptsächlich in axialer Richtung durch einen Formschluss, insbesondere Klemm- oder Steckverbindung 70 sowohl am Kolbenelement 21 als auch dem Gehäuse 7 erfolgt.

5. Kraftübertragungseinrichtung (1) nach 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (21) der Betätigungseinrichtung (14) einen in radialer Richtung im Bereich des Außenumfanges (41) eine Verzahnung (40) aufweisenden Teilbereich umfasst, der mit einer dazu komplementär ausgeführten Verzahnung (39) an der Verbindung zwischen Eingang (E) der Kraftübertragungseinrichtung (1) und Pumpenrad (P) in Wirkverbindung bringbar ist.
6. Kraftübertragungseinrichtung (1) nach 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungseinrichtung (14) Mittel (52) zur Lagefixierung und/oder Vorspannung in axialer Richtung zugeordnet sind.
7. Kraftübertragungseinrichtung (1) nach 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (52) zur Lagefixierung und/oder Vorspannung in axialer Richtung eine zumindest einseitig wirkende Federeinrichtung (53) umfassen.
8. Kraftübertragungseinrichtung (1) nach 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (53) eine Federeinheit (54) umfasst, die zwischen der zur hydrodynamischen Komponente (2) weisenden Stirnseite (57) und dem Ausgang (A) oder einem mit diesem drehfest gekoppelten Element an einer in axialer Richtung weisenden Fläche angeordnet ist.
9. Kraftübertragungseinrichtung (1) nach 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (52) eine beidseitig wirkende Federeinrichtung (53) umfassen und die Federeinrichtung (53) eine weitere zweite Federeinheit (61) aufweist, die zwischen der von der hydrodynamischen Komponente (2) wegweisenden Stirnseite (62) und dem Gehäuse (7) angeordnet ist.
10. Kraftübertragungseinrichtung (1) nach 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere zweite Federeinheit (54) sich in radialer Richtung im Bereich der Führung des Kolbenelementes (21) am Ausgang (A) abstützt.
11. Kraftübertragungseinrichtung (1) nach 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinheiten (54, 61) der Federeinrichtung (53) wenigstens an einem der beiden gegeneinander verspannten Elementen - Betätigungseinrichtung (14) und/oder Gehäuse (7) und/oder Ausgang (A) oder mit diesen drehfest gekoppelten Elementen in ihrer Lage in radialer Richtung und axialer Richtung fixiert sind.
12. Kraftübertragungseinrichtung (1) nach 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagefixierung kraft- oder formschlüssig erfolgt.
13. Kraftübertragungseinrichtung (1) nach 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinheiten (54, 61) eine Tellerfeder umfassen oder aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordneten Einzelfederelementen gebildet werden.
14. Kraftübertragungseinrichtung (1) nach 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (53) Durchgangsöffnungen (60, 66) für die Fluidströme in der Kraftübertragungseinrichtung (1) aufweist.
15. Kraftübertragungseinrichtung (1) nach 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (21) als Blechformteil ausgeführt ist.
16. Kraftübertragungseinrichtung (1) nach 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (21) aus einem Gusswerkstoff, Leichtmetall, Kunststoff oder einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet ist.
17. Kraftübertragungseinheit (1) nach 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Dreikanalsystem ausgeführt ist, umfassend einen ersten Anschluss (17) zur Koppelung mit dem Arbeitsraum der hydrodynamischen Komponente (2), einen zweiten Anschluss (18) zur Kopplung des Zwischenraumes (24) zwischen Außenumfang der hydrodynamischen Komponente (2) und Gehäuse (7) und einen dritten Anschluss (20) zur Koppelung mit dem dem Kolbenelement (21) zugeordneten Druckraum (25) zur Beaufschlagung mit einem Druckmittel ausgeführt ist
18. Kraftübertragungseinrichtung (1) nach 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Komponente (2) als hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler (6) ausgeführt ist, umfassend wenigstens noch ein Leitrad (L).

Claims

Kraftübertragungseinrichtung (1), insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, mit einem Eingang (E) und wenigstens einem Ausgang (A), umfassend: eine hydrodynamische Komponente (2), umfassend mindestens ein Pumpenrad (P) und ein Turbinenrad (T), die wenigstens einen mit Betriebsmittel befüllbaren Arbeitsraum (23) miteinander bilden; eine Überbrückungskupplung (4), welche der hydrodynamischen Komponente (2) zur wenigstens teilweisen Umgehung des Leistungsflusses über die hydrodynamische Komponente (2) zugeordnet ist, umfassend eine wenigstens ein reibflächentragendes Element (15) umfassende und mit dem Eingang (E) wenigstens mittelbar gekoppelte erste Reibflächenanordnung (9) und eine zweite, wenigstens ein reibflächentragendes Element (16) umfassende und mit dem Ausgang (A) gekoppelte Reibflächenanordnung (10), die mittels einer ein mit einem Druckmittel beaufschlagbaren Kolbenelement (21) umfassenden Betätigungseinrichtung (14) miteinander in Wirkverbindung bringbar sind; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Betätigungseinrichtung (14) bildet mit einem reibflächentragenden Element (15) der ersten Reibflächenanordnung (9) eine bauliche Einheit und ist drehfest, jedoch in axialer Richtung verschiebbar mit dem Eingang (E) der Kraftübertragungseinrichtung (1) oder eine Verbindung zwischen dem Eingang (E) der Kraftübertragungseinrichtung (1) und dem Pumpenrad (P) verbunden und frei von einer drehfesten Verbindung zum Ausgang (A); - mit einer Dichtvorrichtung (26), umfassend zumindest eine erste Dichteinrichtung (27) und eine zweite Dichteinrichtung (28) zur Abdichtung eines die Betätigungseinrichtung (14) mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckraumes (25) gegenüber der hydrodynamischen Komponente (2), wobei die erste Dichteinrichtung (27) zwischen der Betätigungseinrichtung (14) und der Verbindung zwischen dem Eingang (E) der Kraftübertragungseinrichtung (1) und dem Pumpenrad (P) angeordnet ist, und die zweite Dichteinrichtung (28) zwischen der Betätigungseinrichtung (14) und dem Ausgang (A) der Kraftübertragungseinrichtung (1).
Kraftübertragungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (21) als Formteil ausgebildet ist und wenigstens vier Bereiche aufweist, einen ersten und zweiten Dichtbereich (42, 64), einen Anschlagsbereich (45) zur Begrenzung der axialen Verschiebbarkeit in Richtung entgegen Überbrückungskupplung (4) und einen reibflächentragenden Bereich (47), wobei die Dichtbereiche (42, 64) Flächenbereiche aufweisen, die parallel zu Anschlusselementen des Gehäuses (7) und des Ausgangs (A) ausgebildet sind und zwischen diesen die Dichteinrichtungen (27, 28) angeordnet sind.
Kraftübertragungseinrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichteinrichtung (27) zwischen einem in radialer Richtung ausgerichteten Flächenbereich an der Betätigungseinrichtung (14) und einem in radialer Richtung zur theoretischen Drehachse (R) weisenden Flächenbereich an der Verbindung zwischen Eingang (E) der Kraftübertragungseinrichtung (1) und dem Pumpenrad (P) angeordnet ist und die zweite Dichteinrichtung (28) in radialer Richtung zwischen dem Ausgang (A) der Kraftübertragungseinrichtung (1) und der Betätigungseinrichtung (14) angeordnet ist.
Kraftübertragungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die drehfeste Verbindung zwischen der Betätigungseinrichtung (14) und der Verbindung zwischen dem Eingang (E) der Kraftübertragungseinrichtung (1) und dem Pumpenrad (P) kraftschlüssig oder formschlüssig ausgebildet ist.
Kraftübertragungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungseinrichtung (14) Mittel (52) zur Lagefixierung und/oder Vorspannung in axialer Richtung zugeordnet sind.
Kraftübertragungseinrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (52) zur Lagefixierung und/oder Vorspannung in axialer Richtung eine zumindest einseitig wirkende Federeinrichtung (53) umfassen.
Kraftübertragungseinrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (53) eine Federeinheit (54) umfasst, die zwischen der zur hydrodynamischen Komponente (2) weisenden Stirnseite (57) und dem Ausgang (A) oder einem mit diesem drehfest gekoppelten Element an einer in axialer Richtung weisenden Fläche angeordnet ist.
Kraftübertragungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (52) eine beidseitig wirkende Federeinrichtung (53) umfassen und die Federeinrichtung (53) eine weitere zweite Federeinheit (61) aufweist, die zwischen der von der hydrodynamischen Komponente (2) wegweisenden Stirnseite (62) und dem Gehäuse (7) angeordnet ist.
Kraftübertragungseinrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere zweite Federeinheit (61) sich in radialer Richtung im Bereich der Führung des Kolbenelementes (21) am Ausgang (A) abstützt.
Kraftübertragungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinheiten (54, 61) der Federeinrichtung (53) wenigstens an einem der beiden gegeneinander verspannten Elementen - Betätigungseinrichtung (14) und/oder Gehäuse (7) und/oder Ausgang (A) oder mit diesen drehfest gekoppelten Elementen in ihrer Lage in radialer Richtung und axialer Richtung fixiert sind.