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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Drehmomentwandler und insbesondere Statoren für Drehmomentwandler.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Statoren von Drehmomentwandlern sind oft so gestaltet, dass ein äußerer Laufring einer Freilaufkupplung innerhalb des Grundkörpers des Stators axial gleitfähig ist. Alternativ wird in der
US-Patentschrift 5 855 263 ein einschiebbarer äußerer Laufring offenbart.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es wird ein Stator für einen Drehmomentwandler bereitgestellt. Der Stator enthält eine Vielzahl von Schaufeln, eine Freilaufkupplung und einen Grundkörper zum Haltern der Schaufeln. Der Grundkörper nimmt die Freilaufkupplung auf und enthält eine im Inneren gebildete Einbuchtung, die radial außerhalb der Freilaufkupplung angeordnet ist.
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Auch ein Drehmomentwandler wird bereitgestellt. Der Drehmomentwandler enthält eine Turbine, ein Laufrad und einen Stator axial zwischen der Turbine und dem Laufrad.
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Auch ein Verfahren zum Bilden eines Drehmomentwandlers wird bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet: Bilden einer Einbuchtung in einem Grundkörper eines Stators. Der Stator enthält eine Vielzahl durch den Grundkörper gehalterter Schaufeln. Der Grundkörper enthält eine Aussparung radial innerhalb der Einbuchtung. Das Verfahren beinhaltet auch ein axiales Einpressen eines äußeren Laufrings einer Freilaufkupplung in die Aussparung.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
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1 schematisch eine seitliche Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine vergrößerte seitliche Querschnittsansicht eines Stators des in 1 gezeigten Drehmomentwandlers, der gegenüber der Ansicht des in 1 gezeigten Stators in Umfangsrichtung versetzt ist; und
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3 schematisch eine perspektivische Ansicht des Stators zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In der Offenbarung wird ein Stator bereitgestellt, der eine Verbiegung eines Außenrandes und eines Aufsatzes des Stators auf ein Mindestmaß verringert, wenn ein äußerer Laufring in einen Stator eingepresst wird, indem in dem Bereich radial außerhalb des äußeren Laufrings eine Einbuchtung in Grundkörper des Statorgussteils eingebracht wird. Durch Einbringen einer Einbuchtung bewirkt die Konstruktion auch eine Verringerung des Gewichts und der Massenträgheit des Drehmomentwandlers.
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1 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Drehmomentwandler 10 enthält einen Vorderdeckel 12 zum Verbinden mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und einen Rückdeckel 14, der ein Gehäuse 16 für ein Laufrad oder eine Pumpe 18 bildet. Der Drehmomentwandler 10 enthält auch eine Turbine 20, die als Kolben gebildet ist, damit die Turbine 20 axial zum Laufrad 18 hin und von diesem weg verschiebbar ist, um das Laufrad 18 ein- und auszurücken und auf diese Weise eine Überbrückungskupplung zu bilden. Die Turbine 20 enthält ein Turbinengehäuse 22 und einen Innenring 24 zum Haltern einer Vielzahl von Turbinenschaufeln 26 zwischen beiden. Das Turbinengehäuse 22 enthält einen rundlichen Turbinenhalterungsteil 28, um die Turbinenschaufeln 26 an einer dem Vorderdeckel zugewandten Seite der Schaufeln 26 zu haltern. Radial außerhalb des Schaufelhalterungsteils 28 enthält das Turbinengehäuse 22 eine radiale Erweiterung 30, die von einem Außenumfang des Schaufelhalterungsteils 28 aus radial nach außen ragt. Radial innerhalb des Schaufelhalterungsteils 28 enthält das Turbinengehäuse 22 eine radiale Erweiterung 31, die an einem radial inneren Ende desselben mit einem sich axial erstreckenden inneren Umfangsabschnitt 33 verbunden ist, dessen innere Umfangsfläche in Kontakt mit einer äußeren Umfangsfläche einer Nabe 35 steht. Das Laufradgehäuse 16 enthält einen rundlichen Schaufelhalterungsteil 32, der zusammen mit einem Mittelring 29 eine Vielzahl von Laufradschaufeln 34 haltert. Radial außerhalb des Schaufelhalterungsteils 32 enthält das Laufradgehäuse 16 eine sich radial erstreckende Wand 36, die von einem Außenumfang des rundlichen Schaufelhalterungsteils 32 aus radial nach außen ragt.
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Auf eine Fläche der radial äußeren Erweiterung 30 ist ein Reibungsmaterial 40 aufgeklebt, um in die sich radial erstreckende Wand 36 einzugreifen. Gemäß anderen Ausführungsformen kann das Reibungsmaterial anstatt auf die radial äußere Erweiterung 30 oder zusätzlich auf die sich radial erstreckende Wand 36 aufgeklebt sein. Eine Dämpferbaugruppe 42 ist zwischen dem Vorderdeckel 12 und der Turbine 20 angeordnet und so gestaltet, dass ein Drehmoment von der Turbine 20 zur Antriebswelle eines Getriebes übertragen wird. Die Dämpferbaugruppe 42 enthält zwei Scheiben – eine erste der Turbine zugewandte Scheibe 44, die durch Niete 46 an die Turbine 20 angenietet ist, und eine zweite oder dem Vorderdeckel zugewandte Scheibe 48, die mit einer Nabe 50 verbunden ist, die ein Innenzahnprofil 52 zum Verbinden mit der Antriebswelle eines Getriebes aufweist.
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Eine erste Scheibe 44 enthält einen ebenen ringförmigen Hauptabschnitt 54, der mit Löchern 56 versehen ist, die sich axial durch diesen hindurch erstrecken, um Niete 46 aufzunehmen. Radial innerhalb des Hauptabschnitts 54 ist die erste Scheibe 44 an einem radial inneren Ende desselben in zwei Gruppen von Zungen 58, 60 aufgespalten, die axial und in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind. An einem radial äußeren Ende desselben enthält die erste Scheibe 44 eine Federhalterung 62 zum Haltern von Bogenfedern 64. Gemäß dieser Ausführungsform enthält eine Dämpferbaugruppe 42 bogenförmige Einbuchtungen 66, die jeweils eine Bogenfeder 64 aufnehmen, wobei jede bogenförmige Einbuchtung 66 eine Innenfläche aufweist, die an eine Außenfläche der entsprechenden Bogenfeder 64 angepasst ist. Das radial äußere Ende der ersten Scheibe 44 enthält in Umfangsrichtung zwischen den Einbuchtungen 66 Lastbegrenzungsanschläge 68. Jeder Lastbegrenzungsanschlag 68 ist so gestaltet, dass er an einer Umfangskante von zwei Bogenfedern 64 anliegt und axial und radial gegenüber den Einbuchtungen 66 versetzt ist.
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Eine zweite Scheibe 48 enthält einen ebenen ringförmigen Hauptabschnitt 70, der mit Löchern 72 versehen ist, die sich axial durch diesen hindurch erstrecken, um ein Nietwerkzeug zum Bilden von Nieten 46 sowie Stifte 74 einer axialen Druckscheibe 76 aufzunehmen, die den axialen Hub der Dämpferbaugruppe 42 und der Turbine 20 in Richtung des Deckels 12 begrenzt, indem sie an eine sich radial erstreckende Innenfläche 78 des Vorderdeckels 12 anstößt. An einem radial äußeren Ende desselben enthält die zweite Scheibe 48 eine Vielzahl in Umfangsrichtung voneinander beabstandeter Antriebszungen 80, die sich axial über den Umfang hinweg in Zwischenräume zwischen den Federn 64 erstrecken. Beim Betrieb des Drehmomentwandlers 10 überträgt die erste Scheibe 44 durch den Kontakt zwischen den Umfangskanten der Zungen 80 und den Umfangskanten der Federn 64 ein Drehmoment von der Turbine 20 zur zweiten Scheibe 48.
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Eine radial äußere Erweiterung 30 der Turbine 20 greift über ein Reibungsmaterial 40 an einer sich radial erstreckenden Wand 36 in das Laufrad 18 ein, um ein durch die Kurbelwelle des Motors dem Vorderdeckel 20 zugeführtes Drehmoment zur Antriebswelle eines Getriebes zu übertragen. Indem die Turbine 20 entweder durch den Kontakt über das Reibungsmaterial 40 mit dem Laufradgehäuse 16 bei greifender Überbrückungskupplung oder durch den Flüssigkeitsstrom zwischen den Schaufeln 26, 34 durch das Laufrad 18 angetrieben wird, überträgt die Turbine das Drehmoment über die Niete 46 zur Dämpferbaugruppe 42. Die Dämpferbaugruppe 42 wiederum treibt die Antriebswelle des Getriebes an.
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Der Drehmomentwandler 10 enthält auch einen Stator 82 axial zwischen der Turbine 20 und dem Laufrad 18, um die von den Turbinenschaufeln 26 strömende Flüssigkeit umzulenken, bevor diese das Laufrad 18 erreicht, um den Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers 10 zu erhöhen. Der Stator 82 besteht aus einem Statorgussteil 84, das eine Vielzahl von Schaufeln 86 und einen Statorgrundkörper 88 enthält. Der Stator 82 enthält auch eine Freilaufkupplung 90, die durch eine Zentrierscheibe 92 innerhalb des Statorgrundkörpers 88 gehaltert wird. Eine axiale Druckscheibe 93, die axial zwischen dem Stator 82 und dem Laufrad 18 angeordnet ist, ist durch eine Vielzahl sich axial erstreckender Arme 93a, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, an einem Außenumfang der Zentrierscheibe 92 am Stator 92 befestigt. Die Freilaufkupplung 90 enthält einen inneren Laufring 94, einen äußeren Laufring 96 sowie radial zwischen dem inneren Laufring 94 und dem äußeren Laufring 96 angeordnete Wälzkörper 98 und Federn 100 (3). Der Statorgusskörper 84 ist drehfest mit dem äußeren Laufring 96 verbunden, und der innere Laufring 94 und der äußere Laufring 96 sind je nach den Betriebsbedingungen des Drehmomentwandlers 10 drehfest miteinander verbunden oder in Bezug zueinander drehbar. Wenn sich das Laufrad 18 schneller dreht als die Turbine 20 und der Stator 82 stillsteht, drücken die in Umfangsrichtung gegenüber den Wälzkörpern 98 versetzten Federn 100 (3) die Wälzkörper 98 in keilförmig verlaufende Flächen, um den inneren und den äußeren Laufring 94, 96 drehfest miteinander zu verbinden, damit eine Drehung des Statorgusskörpers 84 verhindert und der Stator 82 veranlasst wird, die von der Turbine 20 zum Laufrad 18 strömende Flüssigkeit umzulenken. Wenn sich das Laufrad 18 und die Turbine 20 mit derselben Drehzahl drehen, sind der innere Laufring 94 und der äußere Laufring 96 im Bezug zueinander drehbar, und der Stator 82 dreht sich in derselben Richtung wie das Laufrad 18 und lenkt die von der Turbine 20 zum Laufrad 18 strömende Flüssigkeit nicht um.
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2 zeigt eine vergrößerte seitliche Querschnittsansicht des Stators 82, der gegenüber der Ansicht des Stators 82 des in 1 gezeigten Drehmomentwandlers 10 in Umfangsrichtung versetzt ist. Der Stator 82 enthält Schaufeln 86 zum Umlenken der Wandlerflüssigkeit, die zwischen einer äußeren Umfangsfläche 102 des Statorgrundkörpers 88 und einer inneren Umfangsfläche 104 eines Außenrandes 106 radial gehaltert sind. Auf einer äußeren Umfangsfläche 108 des Außenrandes 106 enthält der Stator 82 einen Aufsatz 110, der von dem Außenrand 106 aus radial nach außen ragt und einen radial äußersten Rand des Stators 82 definiert. Der Statorgrundkörper 88 enthält eine ringförmige Aussparung 112, die an einer dem Laufrad zugewandten, sich radial erstreckenden Fläche 114 desselben gebildet ist und die Freilaufkupplung 90 aufnimmt. Die ringförmige Aussparung 112 ist durch zwei abgestufte Abschnitte definiert – eine radial innere Stufe 116, die den inneren Laufring 94 aufnimmt, und eine radial innere Stufe 118, die die Wälzkörper 98 und den äußeren Laufring 96 aufnimmt. Die radial innere Stufe 116 enthält eine sich radial erstreckende Fläche 120, die sich von einer innersten Umfangsfläche 122 des Statorgussteils 84 aus radial nach außen erstreckt, und eine sich axial erstreckende Umfangsfläche 124, die sich von einem radial äußeren Rand der sich radial erstreckenden Fläche 120 aus erstreckt. Die radial äußere Stufe 118 enthält eine sich radial erstreckende Fläche 126, die sich von einer sich axial erstreckenden Umfangsfläche 124 der Stufe 116 aus radial nach außen erstreckt, und eine sich axial erstreckende Umfangsfläche 128, die sich von einem radial äußeren Rand der sich radial erstreckenden Fläche 126 aus erstreckt.
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Radial außerhalb der ringförmigen Aussparung 112 ist das Statorgussteil 84 mit einer Einbuchtung 132 versehen, die eine ringförmige Nut 130 innerhalb des Statorgrundkörpers 88 definiert. Genauer gesagt, die Einbuchtung 132 ist radial innerhalb der äußeren Umfangsfläche 102 des Statorgrundkörpers 88 und radial außerhalb der sich axial erstreckenden Umfangsfläche 128 gebildet, die eine äußerste Umfangsfläche der ringförmigen Aussparung 112 definiert. Die Nut 130 erstreckt sich in Umfangsrichtung um eine Mittelachse 133 des Stators 82 herum und axial von der sich radial erstreckenden Fläche 114 des Statorgussteils aus in den Statorgrundkörper 88. Die Einbuchtung 132 ist durch zwei axial hervorstehende Ringe 134, 136 gebildet und enthält eine äußere Umfangsfläche 138, eine innere Umfangsfläche 140 und eine sich radial erstreckende Fläche 142, die sich von der äußeren Umfangsfläche 138 bis zu der inneren Umfangsfläche 140 erstreckt.
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Bei der Montage des Stators 82 wird der äußere Laufring 96 axial in die ringförmige Aussparung 112 eingepresst, wodurch es zu einer unerwarteten Verbiegung des Außenrandes 108 und des Aufsatzes 110 kommen kann. Die Einbuchtung 132 dient zum Verringern der axialen Verbiegung des Außenrandes 108 und des Aufsatzes 110, indem die Verbiegung in die Einbuchtung 132 abgeleitet wird, sodass der Außenrand 108 und der Aufsatz 110 nicht in Kontakt mit dem Mittelring 24 der Turbine 20 gelangen können (1). Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Aussparung 112 an der der Turbine zugewandten Seite des Stators 82 angeordnet sein, und durch die Einbuchtung 132 soll verhindert werden, dass der Außenrand 108 und der Aufsatz 110 in Kontakt mit dem Mittelring 29 des Laufrades 18 gelangen (1).
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Stators 82. 3 zeigt, dass der innere Laufring 94 ein inneres Zahnprofil 144 zum Verbinden mit einer Statorwelle und der äußere Laufring 96 ein äußeres Zahnprofil 146 zum Verbinden mit der Umfangsfläche 128 der ringförmigen Aussparung 112 enthält. Sowohl der Außenrand 106 als auch der Aufsatz 110 sind als Ringe gebildet, wobei der Außenrand radial äußere Enden der Schaufeln 86 trägt. Die Freilaufkupplung 90 radial zwischen den Laufringen 94, 96 enthält eine Vielzahl von Paaren aus Wälzkörpern 98 und Federn 100, um die Laufringe 94, 96 in der oben beschriebenen Weise drehfest miteinander zu verbinden. Radial außerhalb des äußeren Laufrings 96 ist die Einbuchtung 132 bereitgestellt, die durch einen radial äußeren axial hervorstehenden Ring 134, der die äußere Umfangsfläche 102 des Statorgrundkörpers 88 definiert und durchgehend, d. h. nicht durch Zwischenräume unterbrochen ist, und einen radial inneren, axial hervorstehenden Ring 136 definiert ist, der die Umfangsfläche 128 definiert und an der sich radial erstreckenden Fläche 114 nicht durchgehend, d. h. durch eine Vielzahl von Kerben 148 unterbrochen ist, die sich an der sich radial erstreckenden Fläche 114 teilweise axial in den Ring 136 erstrecken. 1 stellt eine Ansicht entlang einer der Kerben 148 bereit, und die Ansicht von 2 zeigt eine Stellung entlang des Umfangs zwischen zwei Kerben 148. Die Kerben 148 dienen dazu, jeweils einen entsprechenden Arm 93a der Druckscheibe 93 aufzunehmen (1).
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Die Zentrierscheibe 92 (1, 2) wird radial innerhalb des axial hervorstehenden Rings 136 bereitgestellt, der in Kontakt mit der Umfangsfläche 128 steht, und die Zentrierscheibe wird am Stator befestigt, indem an einer Stelle 150 Statormaterial des Rings 136 über die Zentrierscheibe 92 gepresst wird, und dann wird die Druckscheibe 93 über der Zentrierscheibe 92 eingerastet.
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In der vorhergehenden Beschreibung ist die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen und deren Beispiele beschrieben worden. Es ist jedoch klar, dass daran verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom weiter gefassten Wesensgehalt und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, der in den folgenden Ansprüchen dargelegt ist. Demgemäß sind die Beschreibung und die Zeichnungen lediglich als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung zu verstehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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