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Die
Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung, im
Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Kraftübertragungsvorrichtungen
für den Einsatz zwischen einer Antriebsmaschine und einer
Getriebebaueinheit sind in einer Mehrzahl von Ausführungen
aus dem Stand der Technik bekannt. Diese umfassen in der Regel einen
Eingang und einen Ausgang, zwischen denen eine hydrodynamische Komponente,
insbesondere ein hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler, zur
hydrodynamischen Leistungsübertragung, umfassend zumindest
ein Pumpenrad und ein Turbinenrad, die miteinander einen mit Betriebsmittel
befüllbaren oder befüllten Arbeitsraum bilden,
sowie eine Einrichtung in Form einer Überbrückungskupplung
zur Umgehung des hydrodynamischen Leistungszweiges angeordnet sind. Die Überbrückungskupplung
umfasst dazu mindestens zwei Kupplungsteile, die mittels einer Betätigungseinrichtung
miteinander in Wirkverbindung bringbar sind. Die Überbrückungskupplung
dient der drehfesten Kopplung zwischen dem Eingang und dem Ausgang
beziehungsweise Pumpenrad und Turbinenrad. Die Betätigungseinrichtung
umfasst im einfachsten Fall einen in axialer Richtung verschiebbaren
Kolben, der an den einzelnen Kupplungsteilen wirksam wird. Bei Ausführung
der Kraftübertragungsvorrichtung in Dreikanalbauweise erfolgt
die Beaufschlagung des Kolbenelementes über eine gezielt mit
einem Druck- bzw. Steuermittel, in der Regel Öl beaufschlagbare
Kammer, wobei der Druck unabhängig vom Druck in den anderen
beiden Druckkammern der Kraftübertragungsvorrichtung einstellbar ist.
Die mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer wird dabei vom Gehäuse
und dem Kolbenelement durch dessen druck- und flüssigkeitsdichte
Führung am Gehäuse gebildet. Der Ausgang, insbesondere die
Getriebeeingangswelle einer nachgeordneten Getriebebaueinheit stützt
sich dabei über eine Lageranordnung am den Eingang bildenden
und mit dem Pumpenrad verbundenen Gehäuseteil, insbesondere einem
drehfest mit diesem verbundenen Nabenelement ab. Das Kolbenelement
ist am Gehäuse, insbesondere im Bereich seines Innenumfanges
am Nabenelement in axialer Richtung verschiebbar geführt. Um
ein Verdrehen des Kolbenelementes gegenüber dem Deckel
aufgrund seiner Massenkräfte bei Motoranregung und damit
einen möglichen Verschleiß der Kolbendichtungen
zu vermeiden, wird das Kolbenelement in der Deckelnabe formschlüssig
gegen Verdrehung gesichert. Dies bedingt neben dem Vorsehen der
Deckelnabe das Vorsehen entsprechender Verbindungskanäle
zur Versorgung des Druckraumes durch das Nabenelement sowie komplementär ausgebildeter
Verdrehsicherungselemente am Kol benelement und der Nabe. Zur Vermeidung
von Spannungen und zur sicheren Führung des Kolbenelementes
erfolgt die Fertigung und Montage möglichst passgenau.
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Aus
der Druckschrift
DE
44 33 256 A1 ist eine Kraftübertragungsvorrichtung
vorbekannt, bei welcher der axial bewegliche Kolben über
ein kreisringförmiges Bauteil, welches über axial
verlaufende Haltemittel verfügt, die in Aussparungen eingreifen und/oder
an Anprägungen und/oder an andere dafür vorgesehene
Mittel am Kolben angreifen, drehfest mit dem Gehäuse verbunden.
Dadurch wird erreicht, dass der Kolben die gleiche Rotationsgeschwindigkeit
aufweist, wie das Gehäuse und andererseits, dass die Reibbeläge
tragende Lamelle die gleiche Rotationsgeschwindigkeit aufweist wie
die Turbine. Die Anordnung der Mittel zur drehfesten Kopplung erfolgt
in radialer Richtung außerhalb der Kolbennabe, das heißt
in radialer Richtung bezogen auf die Rotationsachse relativ weit
außen auf einem großen Durchmesser.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Kraftübertragungsvorrichtung,
insbesondere eine Ausführung in Dreikanalbauweise derart
weiterzuentwickeln, dass der Fertigungs- und Montageaufwand reduziert
wird, wobei der Aufbau insgesamt unter Gewährleistung einer
sicheren Funktionsweise, insbesondere Verdrehsicherung des Kolbenelementes
gegenüber der Innenwandung des Gehäuses vereinfacht
werden soll und die Geräuschentwicklung der Verdrehsicherung
reduziert wird.
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Die
erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale
des Anspruches 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind
in den Unteransprüchen beschrieben.
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Eine
Kraftübertragungsvorrichtung zur Anordnung in einem Antriebsstrang
zwischen einer Antriebsmaschine und einem Getriebe in zumindest Dreikanalbauweise
umfasst ein als Eingang ausgebildetes antreibbares und mit einem
Pumpenrad einer hydrodynamischen Maschine verbundenes oder verbindbares
Gehäuseteil, einen Ausgang und eine zwischen Eingang und
Ausgang angeordnete schaltbare Kupplungseinrichtung. Die schaltbare
Kupplungseinrichtung ist über ein mit Druckmittel beaufschlagbares
und am Gehäuseteil unter Ausbildung einer variabel bzw.
beliebig mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer druckdicht in axialer
Richtung verschiebbar geführtes Kolbenelement betätigbar. Zwischen
Gehäuseteil und Kolbenelement sind Mittel zur Verdrehsicherung
vorgesehen. Erfindungsgemäß umfasst die Verdrehsicherung
wenigstens eine Federeinrichtung. Die erfindungsgemäße
Lösung ermöglicht es, über die Federeinrichtung
eine zusätzliche Kraft auf das Kolbenelement aufzubringen,
die zusammen mit der Betätigungskraft, welche über
den Druck in der mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer auf das
Kolbenelement, insbesondere eine Kolbenfläche erzeugt wird,
zu einer resultierenden Betätigungskraft zusammengefasst
bzw. überlagert wird. Je nach Ausgestaltung der Federeinrichtung
kann über diese eine Kraft-Weg-Steuerung am Kolbenelement
realisiert werden, indem die resultierende Betätigungskraft
durch die zwei Komponenten – Betätigungsdruck
in der Kammer und Federkraft – beeinflusst wird.
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Unter
Dreikanalbauweise wird dabei eine Ausführung verstanden,
die drei Druckräume aufweist, wobei ein erster Druckraum
von einem Arbeitsraum der hydrodynamischen Maschine gebildet wird, ein
zweiter Druckraum von einem zwischen dem Innenumfang des Gehäuses
und dem Außenumfang der hydrodynamischen Maschine gebildeten
Innenraum und der dritte Druckraum von der mit Druckmittel beaufschlagbaren
Kammer gebildet wird, wobei den einzelnen Druckräumen jeweils
wenigstens ein Anschluss zugeordnet ist. Der Begriff Anschluss ist dabei
rein funktional im Hinblick auf die Betriebsmittelzufuhr oder -abfuhr
zu verstehen und ist nicht auf eine konkrete konstruktive Ausführung
beschränkt. Die Kammer zur Beaufschlagung des Kolbens ist
dabei unabhängig von den anderen Druckräumen beaufschlagbar.
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Gemäß einer
besonders bauraumsparenden und mit geringem Aufwand montierbaren
Anordnung ist die Federeinrichtung koaxial zur Rotationsachse der
Kraftübertragungsvorrichtung angeordnet. Dadurch kann die
Verdrehsicherung je nach Ausführung und Auslegung der Federeinrichtung
auf einfache Art und Weise auf unterschiedlichen Durchmessern bezogen
zur Rotationsachse angeordnet werden.
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Eine
alternative Ausführung, die die Verwendung kleinerer steiferer
Federeinrichtungen erlaubt, vorzugsweise wenigstens zwei oder eine
Mehrzahl, besteht in der exzentrischen Anordnung dieser zur Rotationsachse,
wobei die Federeinrichtungen vorzugsweise symmetrisch bezüglich
der Rotationsachse der Kraftübertragungsvorrichtung angeordnet sind.
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Zur
Realisierung einer Verdrehsicherung mit axialer Ausgleichsmöglichkeit
wird die Kopplung der einzelnen Federeinrichtung mit dem Kolbenelement und
dem Gehäuseteil in ihren axialen Endbereichen durch zwei
Verbindungen realisiert, die beide drehfest sind, wobei jedoch eine
von beiden eine axiale Relativbewegung in der Verbindung zwischen
den zu verbindenden Elementen, in der ersten Verbindung zwischen
Federeinrichtung und Gehäuseteil und/oder der zweiten Verbindung
zwischen Kolbenelement und Federeinrichtung erlaubt. Dazu ist die einzelne
Federeinrichtung entweder an einem axialen Endbereich drehfest und
in axialer Richtung ortsfest mit dem Gehäuseteil verbunden
und am anderen Endbereich drehfest und in axialer Richtung eine
Relativbewegung am Kolbenelement zwischen diesem und der Feder einrichtung
zulassend, mit dem Kolbenelement verbunden. Gemäß einer
zweiten Ausführungsform ist die Federeinrichtung an einem
axialen Endbereich drehfest und in axialer Richtung ortsfest mit
dem Kolbenelement verbunden und am anderen Endbereich drehfest und
in axialer Richtung eine Relativbewegung zwischen Gehäuseteil
und der Federeinrichtung zulassend, mit dem Gehäuseteil verbunden.
An der Federeinrichtung sind dazu Befestigungs- bzw. Kopplungsbereiche
vorgesehen, in welchen zumindest eine drehfeste Kopplung erfolgt. Diese
Befestigungs- bzw. Kopplungsbereiche können dabei je nach
Ausführung entweder direkt von der Mantelfläche
der Federeinrichtung gebildet werden oder aber an dieser dafür
speziell ausgebildeten Vorsprüngen, die sich in axialer
und/oder radialer Richtung und/oder Umfangsrichtung erstrecken.
Die Ausbildung der Befestigungs- bzw. Koppelflächen erfolgt
auch in Abhängigkeit der in den drehfesten Verbindungen
realisierten Verbindungsarten.
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Wird
die drehfeste Verbindung durch Befestigungselemente realisiert,
sind an der einzelnen Federeinrichtung vorzugsweise Befestigungsbereiche vorgesehen,
die in radialer Richtung betrachtet flanschartig ausgeführt
sind und das Hindurchführen von Befestigungselementen in
axialer Richtung ermöglichen. Dabei dienen die Befestigungselemente
der Fixierung in Umfangsrichtung und bei Montage mit Spiel auch
der Möglichkeit der Relativbewegung zwischen den über
die Befestigungselemente miteinander zu verbindenden Elementen.
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Die
drehfeste Verbindung ohne Möglichkeit zur Relativbewegung
in axialer Richtung kann unlösbar oder lösbar
erfolgen. Im ersten Fall wird vorzugsweise ein Stoffschluss oder
Formschluss über Nieten gewählt. In den anderen
Fällen wird die Verbindung in der Regel durch Kraft- oder
Formschluss erzeugt. Zur bauraumsparenden Montage werden vorzugsweise
Nietverbindungen gewählt. Die Möglichkeit einer
axialen Relativbewegung wird am einfachsten durch Formschluss erzeugt,
indem die Federeinrichtung mit einem Endbereich am Anschlusselement
mit axialem Spiel eingehangen wird.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführung ist die einzelne Federeinrichtung
als Federeinrichtung mit nichtlinearer Federkennlinie, insbesondere
Tellerfeder ausgeführt. Da die Tellerfeder durch eine nichtlineare
Federkennlinie charakterisiert ist, kann diese in besonders optimaler
Weise zur Kraft-Weg-Steuerung am Kolbenelement eingesetzt werden
und somit je nach Ausführung und dadurch erzeugter Federkennlinie
die resultierende Betätigungskraft beeinflussen.
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In
einer Weiterentwicklung umfassen die Mittel wenigstens eine weitere
Federeinrichtung, vorzugsweise ebenfalls in Form einer Tellerfeder,
die parallel zur ersten Tellerfeder und ko axial zur Rotationsachse
der Kraftübertragungsvorrichtung angeordnet ist, so dass
beide Tellerfedern parallel geschaltet sind. In diesem Fall kann
der erforderliche Federweg bei gleicher Kraftaufnahme verringert
werden.
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Zur
gleichmäßigen Beaufschlagung der mit Druckmittel
befüllbaren Kammer bei Ausführungen mit Tellerfedern
beidseits der Mantelflächen der Tellerfeder sind in dieser,
in deren Endbereichen oder in den einzelnen Verbindungen mit den
Anschlusselementen Übertrittsöffnungen für
Druckmittel vorgesehen, so dass sich dieses beidseits von innerer
und äußerer Mantelfläche der Tellerfeder
vorliegt. Diese Übertrittsöffnungen können
in Form von Durchgangsöffnungen oder Schlitzen in der Mantelfläche
vorgesehen sein oder aber in den Verbindungsbereichen mit den Anschlusselementen
realisiert werden, wobei im randnahen Endbereich der Federeinrichtung durch
die Ausgestaltung in Form von Vorsprüngen, diese unter
Druck auch zu einer Verformung neigen können, die ab Erreichen
eines Mindestdruckes auf der Innenseite der Tellerfeder eine Ausbildung
eines Schlitzes oder Vergrößerung eines vorhandenen Schlitzes
und damit einen Übertritt von Druckmittel in radialer Richtung
ermöglichen.
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Die
Verdrehsicherung, insbesondere Federeinrichtung ist mit Vorspannung
eingebaut.
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Die
erfindungsgemäße Lösung ist dabei besonders
für Kraftübertragungsvorrichtungen in Dreikanalbauweise
geeignet, d. h. mit einer separaten dem Kolbenelement zugeordneten
und mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer. Die Kraftübertragungsvorrichtung
umfasst eine hydrodynamische Maschine bzw. Komponente, umfassend
mindestens ein Pumpenrad und ein Turbinenrad. Ferner ist bei einer
besonders vorteilhaften Ausführung mit hydrodynamischem
Drehzahl-/Drehmomentwandler noch wenigstens ein Leitrad vorgesehen.
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Die
erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend
anhand von Figuren erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes
dargestellt:
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1 verdeutlicht
anhand eines Ausschnittes aus einem Axialschnitt einer Kraftüberragungsvorrichtung
die Anordnung und Ausführung einer erfindungsgemäßen
Verdrehsicherung mit einer Federeinrichtung;
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2 verdeutlicht
die beispielhafte Ausführung einer Federeinrichtung in
Form einer Tellerfeder gemäß 1;
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3a und 3b verdeutlichen
anhand zweier Ansichten gemäß 1 eine
Ausführung einer Verdrehsicherungseinrichtung gemäß 1;
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4a verdeutlicht
anhand zweier Ansichten eine Ausführung einer Tellerfeder
mit Durchgangsöffnungen in Form von Schlitzen;
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4b verdeutlicht
anhand zweier Ansichten eine Ausführung einer Tellerfeder
mit Übertrittsöffnungen in Form von randoffenen
Schlitzen am zweiten axialen Endbereich;
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5 verdeutlicht
anhand einer Ausführung in 1 eine Möglichkeit
einer Federschaltung.
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Die 1 verdeutlicht
in einem Axialschnitt eine Kraftübertragungsvorrichtung 1 mit
erfindungsgemäß ausgeführter Verdrehsicherung.
Diese umfasst einen, mit einer Antriebswelle einer Antriebseinheit
wenigstens mittelbar, d. h. direkt oder über weitere Übertragungsmittel
koppelbaren Eingang E und mindestens einen Ausgang A. Der Ausgang
A ist mit einem Abtriebsteil eines Antriebsstranges koppelbar und
wird von einer Welle, insbesondere einer Getriebeeingangswelle 4 gebildet.
Zwischen dem Eingang E und dem Ausgang A ist eine hydrodynamische Komponente 2 angeordnet.
Diese umfasst ein bei Kraftflussrichtung vom Eingang E zum Ausgang
A betrachtet als Pumpenrad P fungierendes und mit dem Eingang E
verbundenes Schaufelrad und ein als Turbinenrad T fungierendes und
mit dem Ausgang A wenigstens mittelbar gekoppeltes weiteres Schaufelrad.
Im dargestellten Fall ist die hydrodynamische Komponente 2 vorzugsweise
als hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler 3 ausgeführt,
wozu diese mindestens noch ein Leitrad L umfasst. Dieses stützt
sich über einen Freilauf F an einem ortsfesten oder aber
einem rotierenden Element, hier einer Stützwelle 5 ab.
Die hydrodynamische Komponente 2 ermöglicht die
Leistungsübertragung in einem hydrodynamischen Leistungszweig.
Die Kraftübertragungsvorrichtung 1 umfasst ferner
eine Einrichtung zur wenigstens teilweisen Umgehung des hydrodynamischen
Leistungszweiges, vorzugsweise in Form einer Überbrückungskupplung 6,
umfassend einen ersten und einen zweiten Kupplungsteil 6.1, 6.2,
die miteinander in Wirkverbindung bringbar sind. Die Kupplungsteile 6.1 und 6.2 umfassen
bei Ausführung als reibschlüssige Kupplung in
Form einer Lamellenkupplung zumindest jeweils eine Lamelle. Zur
Betätigung ist eine Stelleinrichtung 7 vorgesehen,
welche im einfachsten Fall ein mit Druckmittel beaufschlagbares
Kolbenelement 8 umfasst. Das Kolbenelement 8 ist
dazu druckmitteldicht und in axialer Richtung verschiebbar un ter
Ausbildung einer mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer 9 am
Eingang E, insbesondere einem drehfest mit diesem gekoppelten Element
geführt. Als Druckmittel wird im einfachsten Fall das Betriebsmittel
der hydrodynamischen Komponente 2 verwendet. Der Eingang
E ist mit dem Pumpenrad P der hydrodynamischen Komponente 2 wenigstens
mittelbar drehfest verbunden, hier über das Gehäuse 10.
Das Gehäuse 10 rotiert mit und umfasst wenigstens
ein Gehäuseteil 10.1, der das drehfest mit einer
mit dem Pumpenrad P verbundenen oder mit diesem eine integrale Baueinheit
bildenden Pumpenradschale 11 gekoppelt ist und von einem
Deckel 12 gebildet wird. Die Führung des Kolbenelementes 8 im
Bereich seines Innenumfanges 14 erfolgt auf einer drehfest
mit dem Gehäuseteil 10.1, insbesondere Deckel 12,
verbundenen oder an diesem ausgebildeten Nabe 13. Im Bereich
des Außenumfanges 15 ist das Kolbenelement 8 an
einem drehfest mit dem Gehäuseteil 10.1 verbundenen
Element, hier dem ersten Kupplungsteil 6.1 druck- und flüssigkeitsdicht
geführt.
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Erfindungsgemäß sind
zwischen dem Kolbenelement 8 und dem Gehäuseteil 10.1,
insbesondere Deckel 12 Mittel 16 zur Verdrehsicherung
vorgesehen. Diese umfassen mindestens eine Federeinrichtung 17 zwischen
Kolbenelement 8 und Gehäuseteil 10.1,
insbesondere Deckel 12. Die Mittel 16 sind frei
von einer direkten drehfesten, insbesondere formschlüssigen
Verbindung zwischen der Nabe 13 und dem Kolbenelement 8 im
Bereich von dessen Innenumfang 14. Die Mittel 16 zur
Realisierung einer Verdrehsicherung dienen der Fixierung des Kolbenelementes 8 in
Umfangsrichtung gegenüber dem Gehäuseteil 10.1,
insbesondere Deckels 12. Entscheidend ist, dass hier eine
Verdrehsicherung auch bei vollständiger Auslenkung, das
heißt axialer Bewegung des Kolbenelementes 8 im
Betätigungszustand der Überbrückungskupplung 6,
gewährleistet wird. Die Federeinrichtung 17 ist
dazu drehfest mit den beiden gegeneinander gegen Verdrehung zu sichernden
Elementen verbunden. Die Verbindungen sind hier jeweils mit 18 zwischen
Gehäuseteil 10.1 und Federeinrichtung 17 und 19 zwischen
Federeinrichtung 17 und Kolbenelement 8 bezeichnet.
Wenigstens eine der Verbindungen 18 oder 19 ist
derart ausgelegt, dass diese auch eine Relativbewegung in axialer
Richtung zwischen Federeinrichtung 17 und Anschlusselement – Kolbenelement 8 oder
Gehäuseteil 10.1 – zulässt.
Im dargestellten Fall wird eine Relativbewegung in axialer Richtung
zwischen Federeinrichtung 17 und Gehäuseteil 10.1 zugelassen.
Die zweite drehfeste Verbindung 19 ist beispielsweise als unlösbare
Verbindung ausgebildet und wird entweder durch einen Stoffschluss
oder aber einen Formschluss realisiert, so dass hier keine Relativbewegung
zwischen der Federeinrichtung 17 und dem Anschlusselement
in Form des Kolbenelementes 8 möglich ist. Die
erste drehfeste Verbindung 18 wird beispielsweise durch
einen Formschluss realisiert, der jedoch hinsichtlich der Lagezuordnung
zwischen Federeinrichtung 17 und dem Anschlusselement, hier
dem Gehäuseteil 10.1, in axialer Richtung nicht fest
fixiert ist, sondern eine Verschiebbarkeit beziehungsweise eine
Relativbewegung oder Ausgleichsbewegung zulässt. Die Federeinrichtung 17 ist
koaxial zur Rotationsachse R der Kraftübertragungsvorrichtung 1 angeordnet,
ferner koaxial zur Mitten- bzw. Rotationsachse des Gehäuses 10 und
des Kolbenelementes 8. Gemäß einer besonders
vorteilhaften Ausführung ist die Federeinrichtung 17 als
Tellerfeder 20 ausgeführt. Diese kann je nach
Ausgestaltung durch verschiedene nichtlineare Kennlinien charakterisiert
sein. Die Federeinrichtung 17 bietet den Vorteil einer Überlagerung
des Druckes in der mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer mit dem
durch die Federeinrichtung 17 am Kolbenelement 8 wirksam
werdenden Druck, so dass durch Auslegung der Federeinrichtung 17 unterschiedlich
modifizierte Betätigungseinrichtungen hinsichtlich der
Kraft-Weg-Steuerung des Kolbenelementes bereitgestellt werden können.
Gemäß 1 ist die zweite Verbindung 19 als
drehfeste, unlösbare Verbindung ausgeführt. Diese
lässt keine Relativbewegung in axialer Richtung zu. Im
einfachsten Fall wird die Verbindung 19 als Nietverbindung
mittels einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung zueinander gleichmäßig
beabstandeter Nieten 45 am zweiten axialen Endbereich 22 der Tellerfeder 20 ausgeführt.
Die axiale Relativbewegung wird beispielsweise durch Einhängen
der Federeinrichtung 17 mit ihrem ersten axialen Endbereich 21 am
Gehäuseteil 10.1, insbesondere Deckelelement 12 realisiert.
Denkbar ist auch die umgekehrte, hier jedoch nicht dargestellte
Konstellation, das heißt drehfeste Kopplung der Federeinrichtung 17, vorzugsweise
durch Stoffschluss oder Formschluss frei von der Möglichkeit
einer Ausgleichsbewegung und vorzugsweise unlösbar mit
dem Deckel 12 und Anbindung mit lösbarer Verbindung 19 am
Kolbenelement 8 im zweiten axialen Endbereich 22.
Die axialen Endbereiche 21, 22 sind bei Ausführung
als Tellerfeder 20 durch den Außendurchmesser
dA und den Nenndurchmesser dN bestimmt, wobei diese je nach Ausführung
zum ersten oder zweiten axialen Endbereich zugeordnet werden können.
Diese bilden Befestigungsbereiche 49 und 50 oder
die Befestigungsbereiche 49 und 50 sind an diesen
angeordnet. Die Befestigungsbereiche 49 und 50 können
dabei entweder an der Mantelfläche 42 vorgesehen
werden oder werden von Vorsprüngen gebildet, die in axialer und/oder
radialer Richtung ausgerichtet sind. Der Einbau erfolgt mit dem
Nenndurchmesser dN zum Kolbenelement 8 gerichtet und mit
Vorspannung.
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1 verdeutlicht
ein Beispiel einer Kraftübertragungsvorrichtung 1 mit
an einer Deckelnabe 13 geführtem Kolbenelement 8.
Bezüglich der weiteren Ausführung der Kraftübertragungsvorrichtung 1 bestehen
keine Beschränkungen. Das Turbinenrad T ist wenigstens
mittelbar drehfest mit dem Ausgang A gekoppelt. Die Kupplungseinrichtung 6 ist
als reibschlüssige Kupplung ausgebildet. Diese umfasst mindestens
einen ersten Kupplungsteil 6.1 und einen zweiten Kupplungsteil 6.2,
die miteinander zum Zwecke der Kraftübertragung über
die Stelleinrichtung 7 in Wirkverbindung bringbar sind.
Der zweite Kupplungsteil 6.2 ist dabei wenigstens mittelbar drehfest mit
dem Ausgang A verbunden. Der Ausgang A ist beispielsweise als Hohlwelle
ausgebildet. Die Kopplung erfolgt über eine mit dieser
drehfest verbundenen Nabe 23.
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Das
Pumpenrad P ist mit dem Eingang E der Kraftübertragungsvorrichtung 1 drehfest
verbunden. Je nach Ausführung der Kraftübertragungsvorrichtung 1 erfolgt
die Verbindung direkt oder wahlweise lösbar, wobei im letzten
Fall eine entsprechende hier nicht dargestellte Pumpenradkupplung
vorgesehen ist, welche wahlweise eine Kopplung oder Entkopplung
des Pumpenrades vom Eingang E ermöglicht. Die Kopplung
gemäß der ersten, hier nicht dargestellten Ausführung
erfolgt im einfachsten Fall über das Gehäuse 10 beziehungsweise
einen Gehäuseteil 10.1 in Form des Deckels 12,
welcher drehfest mit dem Pumpenrad P beziehungsweise einer Pumpenradschale 11 verbunden
ist und die hydrodynamische Komponente 2, insbesondere
das Turbinenrad T, in axialer und radialer Richtung unter Bildung
eines die Kupplungseinrichtung 6 aufnehmenden Innenraumes 24 in
axialer Richtung und in Umfangsrichtung umschließt. Bei
dieser Art Ausführung, das heißt der drehfesten
Kopplung des Deckels 12 mit der Pumpenradschale 11,
handelt es sich um ein mitrotierendes Gehäuse, welches
ein- oder mehrteilig ausgeführt ist. Bei Ausführungen
mit Pumpenradkupplung ist ein weiteres Gehäuse vorgesehen,
welches die hydrodynamische Komponente 2 und die schaltbare Kupplungseinrichtung 6 umschließt.
Dieses ist in der Regel ortsfest.
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Die Überbrückungskupplung 6 ist
als schaltbare Kupplung ausgeführt. Diese ist in der Regel
als mechanische Kupplung ausgebildet, vorzugsweise als mit Schlupf
betreibbare reibschlüssige Kupplung. Im einfachsten Fall
ist diese in Scheibenbauweise ausgebildet, vorzugsweise als Lamellenkupplung. Der
erste Kupplungsteil 6.1 ist wenigstens mittelbar drehfest
mit dem Eingang E und der zweite Kupplungsteil 6.2 mit
dem Ausgang A der Kraftübertragungsvorrichtung 1 verbunden.
Wenigstens mittelbar bedeutet dabei entweder direkt oder über
weitere Übertragungselemente. Im dargestellten Fall erfolgt die
Anbindung des ersten Kupplungsteiles 6.1 direkt an den
Deckel 12, welcher drehfest mit dem Eingang E verbunden
ist beziehungsweise diesen bildet. Der zweite Kupplungsteil 6.2 ist
wenigstens mittelbar drehfest mit dem Ausgang A der Kraftübertragungsvorrichtung 1,
insbesondere der Getriebeeingangswelle 4, verbunden. Im
dargestellten Fall erfolgt die Kopplung mittelbar, das heißt
nicht direkt sondern beispielsweise über eine Vorrichtung 25 zur
Dämpfung von Schwingungen, welche in Form eines Torsionsschwingungsdämpfers
ausgebildet ist. Bei diesem kann es sich je nach Bauart um einen
mechanischen Torsionsschwingungsdämpfer handeln oder aber
einen auf einem anderen Funktionsprinzip beruhenden Dämpfer.
Dieser umfasst zumindest einen Primärteil 26 und
einen Sekundärteil 27, die relativ zueinander
begrenzt in Umfangsrichtung verdrehbar sind. Primärteil 26 und
Sekundärteil 27 sind dazu über Mittel 28 zur
Feder- und/oder Dämp fungskopplung miteinander gekoppelt.
Je nach Ausführung umfassen die Mittel 28 bei
rein mechanischen Vorrichtungen Federeinheiten, die neben der Drehmomentübertragung
auch die Dämpfung übernehmen. Die Vorrichtung 25 zur
Dämpfung von Schwingungen fungiert dabei in Kraftfluss
wie eine elastische Kupplung. Dazu ist der zweite Kupplungsteil 6.2 drehfest mit
dem Primärteil 26 verbunden. Der Sekundärteil 27 ist
wenigstens mittelbar drehfest, vorzugsweise über eine Nabe 29,
mit der Getriebeeingangswelle 4 und damit dem Ausgang A
gekoppelt. Ferner besteht eine weitere drehfeste Verbindung zwischen
dem Primärteil 26 und dem Turbinenrad T.
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Alle
Elemente, hydrodynamische Komponente 2, Überbrückungskupplung 6,
Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen 25,
sind koaxial zueinander und zur Rotationsachse R der Kraftübertragungsvorrichtung 1 angeordnet.
Bedingt durch die Anordnung ergeben sich einzelne Druckräume.
Die Kraftübertragungsvorrichtung 1 ist dabei als
Dreikanalsystem ausgebildet. Dies bedeutet, dass diese zumindest über
drei mögliche Druckräume 30, 31 und 32 verfügt.
Der erste Druckraum 30 wird dabei vom Arbeitsraum der hydrodynamischen
Komponente 2 gebildet, das heißt, dieser wird
vom umschlossenen Raum durch Primärrad P und Turbinenrad
T gebildet. Der zweite Druckraum 31 wird vom Innenraum 24 gebildet,
welcher insbesondere durch den Innenumfang 33 des Gehäuses 10 und
den Außenumfang 34 der hydrodynamischen Komponente 2,
insbesondere der einzelnen Schaufelräder, begrenzt wird
und in welchem die Vorrichtung 25 zur Dämpfung
von Schwingungen und die Überbrückungskupplung 6 angeordnet
sind. Der dritte Druckraum 32 ist dem Kolbenelement 8 zugeordnet
und wird zwischen diesem und dem Gehäuse 10 gebildet
und entspricht der Kammer 9. Die Ausbildung des dritten
Druckraumes 32 erfolgt dabei zwischen einem vom Innenumfang 33 gebildeten
Teilabschnitt der Gehäusewand sowie einer zum Innenumfang 33 gerichteten
Stirnseite 35 des Kolbenelementes 8. Dabei ist
der Druckraum 32 mit dem Beaufschlagungsdruck für
das Kolbenelement 8 zum Schließen der Überbrückungskupplung 6 beaufschlagbar.
Dieser Druck ist vorzugsweise variabel einstellbar. Der Beaufschlagungsdruck
für das Kolbenelement 8 wird ferner durch die
Federkraft auf die Kolbenfläche, insbesondere die Stirnfläche 35 mitbestimmt,
der in Summe mit dem Beaufschlagungsdruck in der Kammer 9 den
Gesamtdruck auf das Kolbenelemente 8 bildet und damit die
Betätigungskraft charakterisiert. Der hydrodynamischen Komponente 2,
insbesondere der Kraftübertragungsvorrichtung 1,
sind dazu entsprechende Anschlüsse zugeordnet, wobei der
Begriff Anschluss hier funktional zu verstehen ist und bezüglich
der konstruktiven Ausführung keine Beschränkung
erfährt. Gemeint ist damit lediglich eine Verbindung zu
den Druckräumen 30 bis 32. Ein erster
Anschluss ist dabei dem ersten Druckraum 30, ein zweiter
Anschluss ist dem zweiten Druckraum 31 und ein dritter
Anschluss dem dritten Druckraum 32 zugeordnet. Die Kopplung
der einzelnen Druckräume 30 bis 32 mit
den entsprechenden Anschlüssen kann über Kanäle
erfolgen, welche konstruktiv verschiedenartig realisiert werden
können. Dabei kann es sich um Verbindungsbohrungen oder in
Wellen, Achsen, Drehdurchführungen geführte Kanäle
handeln. Hierbei wird lediglich auf die funktionale Kopplung verwiesen.
Zum Zweck der Kühlung des Betriebsmittels wird in der Regel
ein Teil des Betriebsmittels außerhalb des Kreislaufes
im Arbeitsraum geführt. Die Durchströmung der
hydrodynamischen Komponente 2 kann je nach Richtung entweder
zentripetal oder zentrifugal erfolgen, wobei im Fall einer zentrifugalen
Durchströmung die Zufuhr über den ersten Anschluss
zum Arbeitsraum erfolgt. Die Druckdifferenz zwischen Druckkammer 32 und 31 bestimmt
dabei die Stellung des Kolbenelementes 8. Dabei kann die
Leistungsübertragung sowohl hydrodynamisch als auch kombiniert
mechanisch-hydrodynamisch erfolgen, insbesondere wenn die Überbrückungskupplung 4 mit
Schlupf betrieben wird, während gleichzeitig noch eine
teilweise Leistungsübertragung über die hydrodynamische
Komponente 2 erfolgt. Bei gewünschter Umgehung
der hydrodynamischen Leistungsübertragung, das heißt Herausnahme
des hydrodynamischen Leistungszweiges, wird die Überbrückungskupplung 6 aktiviert. Dazu
wird der Druckraum 32 beaufschlagt. Das Kolbenelement 8 wird
in axialer Richtung bewegt und erzeugt einen Reibschluss zwischen
dem ersten Kupplungsteil 6.1 und dem zweiten Kupplungsteil 6.2.
Die druckdichte Ausführung der Druckkammer 32,
insbesondere Kammer 9 wird über entsprechende
Dichtungsanordnungen 36 und 37 realisiert, wobei
die erste Dichtungsanordnung 36 zwischen dem Außenumfang 15 des
Kolbenelementes 8 und einem Flächenbereich 38 eines
das erste Kupplungsteil 6.1 tragenden Vorsprunges 39 angeordnet
ist, während die zweite Dichtungsanordnung 37 zwischen
einem Außenumfang bildenden Flächenbereich 40 an
der Nabe 13 und einem in radialer Richtung zur Rotationsachse
R weisenden Flächenbereich 41, das heißt dem
Innenumfang 14 des Kolbenelementes 8, angeordnet
ist. Die Versorgung mit Druckmittel erfolgt dabei über
entsprechende Verbindungskanäle, die über die
Nabe 13 geführt werden.
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Die 1 verdeutlicht
dabei eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung. Andere Möglichkeiten sind
denkbar. Hier erfolgt die Anbindung der Federeinrichtung 17 an
die Innenwandung des Gehäuseteils 10.1 und an
der zu dieser gerichteten Kolbenfläche bzw. Stirnfläche 35,
wobei vorzugsweise die Anbindung am Kolbenelement 8 möglichst
im radial inneren Bereich, das heißt im Bereich der Nabe 13 erfolgt.
Im dargestellten Fall erfolgt die Anbindung der Federeinrichtung 17 an
in axialer Richtung weisenden Flächenbereichen. Denkbar
ist es auch, die Anbindung an in radialer Richtung ausgerichteten
Flächenbereichen vorzunehmen. Dementsprechend wären
die einzelnen Verbindungen 18 und 19 zu spezifizieren.
Die Tellerfeder 20 ist in der dargestellten Ausführung
mit Erstreckung der Mantelfläche 42 über
die gesamte axiale Erstreckung der Kammer 9 derart ausgeführt,
dass entweder im Verbindungsbereich, d. h. innerhalb der einzelnen
Verbindungen 18, 19 ein Übertritt bzw.
Durchtritt von Steuer- bzw. Betriebsmittel in der Kammer 9 möglich
ist und/oder es sind wenigstens eine Durchgangsöffnung,
vorzugsweise eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen oder – schlitzen 41 in
der Mantelfläche 42 der Tellerfeder 20 vorgesehen,
die einen Betriebsmitteldurchfluss auch durch die Federeinrichtung 17 erlauben.
Ferner kann der Betriebsmitteldurchfluss auch zwischen den Einhängbereichen
erfolgen, wenn gewährleistet ist, dass über die
Tellerfeder 20 keine vollständige Abdichtung des
Druckraumes 32 stattfindet. Die einzelnen Durchgangsöffnungen 41 können
dabei in Umfangsrichtung zueinander benachbart mit gleichem Abstand
oder aber mit unterschiedlichem Abstand angeordnet sein. Die erste
Möglichkeit ist beispielhaft in zwei Ansichten, einer Ansicht
von vorn und einer Querschnittsansicht einer Tellerfeder 20 in 4a verdeutlicht.
Die Durchgangsöffnungen 41 sind in der Mantelfläche 42 eingearbeitet.
Diese können hinsichtlich ihrer Geometrie verschiedenartig
ausgeführt sein, beispielsweise auch in Form kreisrunder Öffnungen.
Demgegenüber verdeutlicht 4b eine Ausführung
mit im zweiten axialen Endbereich 22 vorgesehenen randoffenen
Schlitzen 47 oder Aussparungen, die sich in die Mantelfläche 42 in
Richtung zum ersten Endbereich 21 unter Ausbildung von Fingern 48 erstrecken.
Die Finger 48 bilden dabei Befestigungsbereiche 49,
in welchen oder durch welche die Befestigungsmittel zur drehfesten
Kopplung mit den Anschlusselementen geführt werden, wobei
diese ferner auch zur Kopplung in axialer Richtung verwendbar sind.
-
Das
Kolbenelement 8 ist dabei frei von einer direkten drehfesten
Kopplung mit der Nabe 13, das heißt einer Verbindung
im radial inneren Bereich.
-
Vorzugsweise
ist die Federeinrichtung 17 als koaxial zur Rotationsachse
angeordnete Tellerfeder 20 ausgeführt. Denkbar
ist jedoch der Einsatz jeglicher Federeinrichtungen mit vorzugsweise
nichtlinearer Kennlinie, um eine an die konkreten Einsatzerfordernisse
angepasste Kraft-Weg-Steuerung für das Kolbenelement 8 zu
realisieren.
-
Die 2 verdeutlicht
in schematisiert vereinfachter Darstellung eine mögliche
Ausführung einer Tellerfeder 20 in einer Ansicht
A-A in Einbaulage gemäß 1 ohne weitere
Elemente. Daraus ersichtlich sind der erste axiale Endbereich 21 und
der zweite axiale Endbereich 22, wobei der erste Endbereich 21 durch
in axialer und/oder radialer Richtung ausgerichtete Vorsprünge 43 charakterisiert
ist, die in dazu komplementär ausgeführte Ausnehmungen 44 am
Anschlusselement, insbesondere dem Gehäuseteil 10.1 eingreifen.
Diese Vorsprünge 43 sind kreisbogensegmentförmig
ausgeführt und erstrecken sich über einen Winkelbereich
in Umfangsrichtung. Die einzelnen Vorsprünge 43 sind
vorzugsweise mit gleichen Abmessungen ausgeführt und in
Umfangsrichtung gleichmäßig zueinander beabstandet
angeordnet. Von der identischen Ausführung kann auch abgewichen
werden, wenn sichergestellt wird, dass der Schwerpunkt der Federeinrichtung 17 im
Bereich der Rotationsachse R in Einbaulage verbleibt.
-
Die
Vorsprünge 43 greifen gemäß 3a in der
Ansicht A-A in dazu komplementäre Ausnehmungen 44 am
Deckel 12 und werden in diesen eingehängt. Auch
die Ausnehmungen 44 sind in entsprechender Weise in Umfangsrichtung
im Deckelelement verteilt angeordnet. Die Vorsprünge 43 sind
dabei derart ausgeführt, dass diese in Einbaulage betrachtet
direkt in radialer Richtung oder geneigt zu dieser ausgerichtet
sind, so dass der Eingriff am Deckel 12 wie ein Widerhaken
erfolgt, indem bei Betätigung des Kolbenelementes 8 die
zum Kolbenelement 8 gerichteten Flächenbereiche
der Vorsprünge 43 in den Ausnehmungen 44,
insbesondere an diesen in entgegengesetzter Richtung ausgerichteten Flächenbereichen
anliegen. Andere Ausführungen sind denkbar. Bei dieser
Ausführung erfolgt ferner die drehfeste Kopplung am zweiten
Endbereich 22 am Kolbenelement 8 über
Nietverbindungen 45 in einer Ansicht B-B gemäß 1 auf
die Tellerfeder 20.
-
Verdeutlichen
die 1 bis 3 eine Ausführung
mit einer Tellerfeder 20, ist es ferner denkbar, auch Federschaltungen
einzusetzen, insbesondere, wenn der Federweg nicht besonders groß sein
darf. 5 verdeutlicht beispielhaft eine Ausführung
mit Parallelschaltung zweier Federeinrichtungen 17.1, 17.2,
insbesondere Tellerfedern 20.1, 20.2. Auch diese
Parallelschaltung 46 ist koaxial zur Rotationsachse R angeordnet.
Die einzelne Verbindung einer einzelnen Federeinrichtung 17.1, 17.2,
insbesondere Tellerfeder 20.1 und 20.2 mit dem
Kolbenelement 8 und dem Gehäuseteil 10.1 erfolgt
vorzugsweise analog zu der in 1 beschriebenen.
-
- 1
- Kraftübertragungsvorrichtung
- 2
- hydrodynamische
Komponente
- 3
- Drehzahl-/Drehmomentwandler
- 4
- Getriebeeingangswelle
- 5
- Stützwelle
- 6
- Einrichtung
zur Umgehung des hydrodynamischen Leistungsflusses
- 6.1
- erster
Kupplungsteil
- 6.2
- zweiter
Kupplungsteil
- 7
- Stelleinrichtung
- 8
- Kolbenelement
- 9
- Kammer
- 10
- Gehäuse
- 10.1
- Gehäuseteil
- 11
- Pumpenradschale
- 12
- Deckel
- 13
- Nabe
- 14
- Innenumfang
- 15
- Außenumfang
- 16
- Mittel
zur Realisierung einer Verdrehsicherung
- 17
- Federeinrichtung
- 17.1,
17.2
- Federeinrichtung
- 18
- drehfeste
Verbindung
- 19
- drehfeste
Verbindung
- 20
- Tellerfeder
- 20.1,
20.2
- Tellerfeder
- 21
- axialer
Endbereich
- 22
- axialer
Endbereich
- 23
- Nabe
- 24
- Innenraum
- 25
- Vorrichtung
zur Dämpfung von Schwingungen
- 26
- Primärteil
- 27
- Sekundärteil
- 28
- Mittel
zur Feder- und/oder Dämpfungskupplung
- 29
- Nabe
- 30
- Druckraum
- 31
- Druckraum
- 32
- Druckraum
- 33
- Innenumfang
- 34
- Außenumfang
- 35
- Stirnfläche
- 36
- Dichtanordnung
- 37
- Dichtanordnung
- 38
- Flächenbereich
- 39
- Vorsprung
- 40
- Flächenbereich
- 41
- Durchgangsöffnung
- 42
- Mantelfläche
- 43
- Vorsprung
- 44
- Ausnehmung
- 45
- Niete
- 46
- Parallelschaltung
- 47
- randoffener
Schlitz
- 48
- Finger
- 49
- Befestigungsbereich
- 50
- Befestigungsbereich
- E
- Eingang
- A
- Ausgang
- P
- Pumpenrad
- T
- Turbinenrad
- L
- Leitrad
- F
- Freilauf
- R
- Rotationsachse
- dA
- Außendurchmesser
- dN
- Nenndurchmesser
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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