DE19812687A1 - Drehmomentwandler - Google Patents

Abstract

Ein Drehmomentwandler (10) umfaßt ein an eine Antriebsaggregat angekoppeltes oder ankoppelbares Wandlergehäuse (12), ein im Wandlergehäuse angeordnetes und bezüglich diesem um eine Drehachse (A) drehbares Turbinenrad (24) mit einer Turbinenradschale (26) und einer mit der Turbinenradschale (26) verbundenen Turbinenradnabe (28), welche mit einer Wandlerabtriebswelle koppelbar oder gekoppelt ist, eine Überbrückungskupplung (50) zur wahlweisen Drehkopplung des Wandlergehäuses (12) mit dem Turbinenrad (24) und eine Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung (36) im Kraftübertragungsweg zwischen Wandlergehäuse (12) und Turbinenradnabe (28) und/oder zwischen Turbinenradschale (26) und Turbinenradnabe (28). Im Kraftübertragungsweg ist parallel zur Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung (16) eine Reibeinrichtung (44) geschaltet, die zur Erzeugung einer wahlweise veränderbaren Reibkraft ausgebildet ist.

Description

Die vorliegenden Erfindung betrifft einen Drehmomentwandler, umfassend ein an ein Antriebsaggregat ankoppelbares oder angekoppeltes Wand­ lergehäuse, ein im Wandlergehäuse angeordnetes und bezüglich diesem um eine Drehachse drehbares Turbinenrad mit einer Turbinenradschale und einer mit der Turbinenradschale verbundenen Turbinenradnabe, welche mit einer Wandlerabtriebswelle koppelbar oder gekoppelt ist, eine Überbrückungs­ kupplung zur wahlweisen Drehkopplung des Wandlergehäuses mit dem Turbinenrad, eine Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung im Kraftüber­ tragungsweg zwischen Wandlergehäuse und Turbinenradnabe und/oder zwischen Turbinenradschale und Turbinenradnabe.

Aus der DE 195 14 411 A1 ist ein Drehmomentwandler bekannt, bei welchem im Verbindungsweg zwischen Turbinenradschale und Turbinenrad­ nabe ein Torsionsschwingungsdämpfer angeordnet ist. Eine an der Schale vorgesehene Verzahnung steht in Eingriff mit einer an der Nabe vor­ gesehenen Gegenverzahnung, wobei durch diese ineinander eingreifenden Verzahnungen ein Verdrehspiel und somit eine Drehwinkelbegrenzung für den Torsionsschwingungsdämpfer gebildet ist. Ferner ist eine Über­ brückungskupplung vorgesehen, welche zur Kraftübertragung an diejenige Seite des Torsionsschwingungsdämpfers angekoppelt ist, welche auch mit der Turbinenradschale gekoppelt ist. D.h., der Torsionsschwingungsdämpfer ist sowohl dann wirksam, wenn die Überbrückungskupplung in ihrem ausgerückten Zustand ist und im Wandlerbetrieb das Turbinenrad durch in dieses gefördertes Arbeitsfluid zur Drehung angetrieben wird, als auch dann, wenn die Überbrückungskupplung eingerückt ist und somit die Turbinenrad­ schale mit dem Gehäuse drehfest gekoppelt ist. Die Betriebszustände, in welchen der Drehmomentwandler durch Einrücken der Überbrückungskupp­ lung hinsichtlich seiner Wandlerfunktion überbrückt ist bzw. die Übe­ rbrückungskupplung ausgerückt ist und somit durch den Drehmom­ entwandler eine Übersetzung des Ausgangsdrehmoments erzeugt wird, unterscheiden sich hinsichtlich der an den Torsionsschwingungsdämpfer gestellten Anforderungen erheblich. So ist der Überbrückungszustand im allgemeinen ein Betrieb, in dem ein Fahrzeug mit relativ konstanter Geschwindigkeit, also mit relativ konstanter Drehzahl einer Brennkraftma­ schine fährt. In einem derartigen Betriebszustand treten im allgemeinen nur relativ schwache Drehmomentschwankungen auf, so daß bei zu steifer Auslegung des Torsionsschwingungsdämpfers diese auftretenden Schwin­ gungen nicht im gewünschten Maße gedämpft werden können. Im nicht überbrückten Zustand, in dem eine Drehmomentwandlung stattfindet, wird jedoch durch das Turbinenrad ein relativ großes Drehmoment auf die Wandlerausgangswelle übertragen. Dieses Drehmoment muß über den Torsionsschwingungsdämpfer hinweg übertragen werden, so daß eine zu weiche Auslegung des Torsionsschwingungsdämpfers hier dazu führen kann, daß dieser sehr schnell auf Anschlag geht und somit eine Dämpfungs­ funktion nicht mehr vorsehen kann. Da also dieser bekannte Torsions­ schwingungsdämpfer sowohl im Überbrückungszustand als auch im hydrodynamischen Betriebszustand, d. h. dem Drehmomentwandlungs­ zustand, arbeitet, muß er im allgemeinen eine Federsteifigkeit aufweisen, die so groß ist, daß auch im Drehmomentwandlungszustand ein Anschlagen des Drehmomentwandlers zumindest weitgehend vermieden werden kann. Dies hat zur Folge, daß bei geringeren zu übertragenden Drehmomenten oder geringeren Drehmomentschwankungen die gewünschte Schwingungs­ entkopplung durch den Torsionsschwingungsdämpfer nicht vorgesehen werden kann.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehmo­ mentwandler vorzusehen, bei dem in einer Vielzahl verschiedener Betriebs­ zustände eine gute Schwingungsdämpfungscharakteristik vorgesehen werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Drehmomentwandler gelöst, umfassend ein an ein Antriebsaggregat ankoppelbares oder angekoppeltes Wandlergehäuse, ein im Wandlergehäuse angeordnetes und bezüglich diesem um eine Drehachse drehbares Turbinenrad mit einer Turbinenradschale und einer mit der Turbinenradschale verbundenen Turbinenradnabe, welche mit einer Wandlerabtriebswelle koppelbar oder gekoppelt ist, eine Überbrückungskupplung zur wahlweisen Drehkopplung des Wandlergehäuses mit dem Turbinenrad, eine Torsionsschwingungs­ dämpfer-Anordnung im Kraftübertragungsweg zwischen Wandlergehäuse und Turbinenradnabe und/oder zwischen Turbinenradschale und Turbinen­ radnabe.

Bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentwandler ist weiter vorgesehen, daß im Kraftübertragungsweg eine Reibeinrichtung zur Erzeugung einer wahlweise veränderbaren Reibkraft parallel zu der Torsionsschwingungs­ dämpfer-Anordnung geschaltet ist.

Je nach Betriebszustand kann durch entsprechende Anpassung der in der Reibeinrichtung erzeugten Reibkraft eine mehr oder weniger starke Überbrückung der Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung erzeugt werden bzw. ein mehr oder weniger großer Anteil der in die Torsionsschwingungs­ dämpfer-Anordnung eingeleiteten Drehmomentschwankungen durch Erzeugung einer Reibkraft abgefangen werden. So kann beispielsweise im Überbrückungszustand, in dem nur geringere Drehmomentschwankungen zu erwarten sind, die Reibeinrichtung derart eingestellt werden, daß sie nur eine relativ geringe Reibkraft erzeugt, so daß die auftretenden Drehmoment­ schwankungen im wesentlichen durch die Torsionsschwingungsdämpfer- Anordnung selbst abgefangen werden. Im Drehmomentwandlungszustand kann die Reibeinrichtung so eingestellt werden, daß die in dieser erzeugte Reibkraft relativ groß ist, gegebenenfalls so groß ist, daß ein Schlupf in der Reibeinrichtung nicht mehr auftreten kann und die Torsionsschwingungs­ dämpfer-Anordnung vollständig überbrückt bzw. entlastet ist. Dies ermöglicht beispielsweise die Ausgestaltung der Torsionsschwingungs­ dämpfer-Anordnung mit relativ weicher Dämpfungscharakteristik, ohne daß dabei die Gefahr besteht, daß in einem Zustand, in dem die auf die Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung einwirkenden Drehmomente relativ groß sind, diese sehr schnell auf Anschlag geht.

Vorzugsweise umfaßt bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentwandler die Reibeinrichtung eine Kupplungsanordnung mit wahlweise einstellbarer Eingriffskraft.

Um die Parallelschaltung der Reibeinrichtung und der Torsionsschwingungs­ dämpfer-Anordnung zu realisieren, kann vorgesehen sein, daß die Reibein­ richtung eine Reibeinrichtungs-Primärseite aufweist, welche mit einer Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnungs-Primärseite fest gekoppelt ist, und eine Reibeinrichtungs-Sekundärseite aufweist, welche mit einer Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnungs-Sekundärseite festgekoppelt ist und in wahlweise einstellbaren Reibeingriff mit der Reibeinrichtungs- Primärseite bringbar ist.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltungsform kann vorgesehen sein, daß die Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung im Verbindungsweg zwischen der Überbrückungskupplung und der Turbinenradnabe angeordnet ist und daß die Turbinenradschale im wesentlichen drehfest mit der Turbinenradnabe verbunden ist.

Eine derartige Ausgestaltung umfaßt sowohl eine Anordnung, bei welcher die Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung die Überbrückungskupplung an die Turbinenradschale anbindet und die Turbinenradschale dann fest mit der Turbinenradnabe verbunden ist, als auch eine Anordnung, bei welcher die Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung die Überbrückungskupplung direkt an die Turbinenradnabe anbindet und parallel dazu die Turbinenrad­ schale drehfest mit der Turbinenradnabe verbunden ist.

Bei einer alternativen Ausgestaltungsform kann vorgesehen sein, daß die Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung im Verbindungsweg zwischen der Turbinenradschale und der Turbinenradnabe angeordnet ist.

Wenn dabei ferner vorgesehen ist, daß die Überbrückungskupplung mit derjenigen Seite von Primärseite und Sekundärseite der Torsionsschwin­ gungsdämpfer-Anordnung bzw. der Reibeinrichtung in Verbindung steht, welche mit der Turbinenradschale drehfest verbunden ist, dann kann die Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung sowohl im Überbrückungszustand als auch im Drehmomentwandlungszustand wirksam sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentwandler ist vorzugsweise ein doppelt wirkendes Kupplungselement vorgesehen, welches sowohl einen Teil der Überbrückungskupplung als auch einen Teil der Reibeinrichtung bildet. Es kann somit trotz des Vorsehens der gewünschten Kopplungs­ funktionen und Schwingungsdämpfungsfunktion eine wesentliche Ver­ größerung der Teilezahl bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentwandler vermieden werden.

Dabei kann die Ausgestaltung derart sein, daß das doppelt wirkende Kupplungselement mit der Turbinenradschale drehfest gekoppelt ist und eine Reibanordnung aufweist, die wahlweise mit einer ersten Gegenreib­ anordnung am Wandlergehäuse oder/und einer zweiten Gegenreibanordnung an der Turbinenradnabe oder einer mit dieser fest gekoppelten Komponente in Reibeingriff bring bar ist, und daß eine Seite von Primärseite und Sekundärseite der Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung mit dem doppelt wirkenden Kupplungselement drehfest verbunden ist und die andere Seite von Primärseite und Sekundärseite der Torsionsschwingungsdämpfer- Anordnung mit der Turbinenradnabe drehfest verbunden ist.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Teil-Längsschnittansicht eines erfindungs­ gemäßen Drehmomentwandlers, welche im wesentlichen zum Veranschaulichen der Funktionsprinzipien vorgesehen ist;

Fig. 2 einen Teil-Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Drehmomentwandler, in welchem die in Fig. 1 gezeigten Funktionsprinzipien verwirklicht sind; und

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsform.

Die Fig. 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Drehmomentwand­ ler 10. Der Wandler 10 umfaßt ein Gehäuse 12, das ein allgemein mit 14 bezeichnetes Pumpenrad trägt. Das Pumpenrad 16 ist im wesentlichen durch eine Pumpenradschale 16 und eine mit dieser radial innen drehfest verbundene Pumpenradnabe 18 gebildet. In bekannter Weise treibt die Pumpenradnabe 18 eine Fluidpumpe an, durch welche ein Arbeitsfluid in einen Innenraum 20 des Drehmomentwandlers 10 gefördert werden kann. Ferner trägt die Pumpenradschale 16 eine Mehrzahl von Pumpenschaufeln 22, durch welche das im Wandlerinneren 20 enthaltene Arbeitsfluid in Richtung auf ein ebenfalls im Wandlerinneren angeordnetes Turbinenrad 24 gefördert wird. Auch das Turbinenrad 24 weist eine Turbinenradschale 26 auf, das in nachfolgend beschriebener Art und Weise mit einer Turbinenrad­ nabe 28 gekoppelt ist. Das Turbinenrad 24 trägt wieder eine Mehrzahl von Turbinenradschaufeln 29. Die Turbinenradnabe 28 kann mit einer Ausgangs­ welle des Drehmomentwandlers, beispielsweise einer Getriebeeingangs­ welle, drehfest verbunden werden. Das Turbinenrad 24 ist im Wandler­ inneren 20 bezüglich des Gehäuses 12 um eine Drehachse A drehbar angeordnet.

Zwischen dem Pumpenrad 14 und dem Turbinenrad 24 ist ein Leitrad 30 mit einer Mehrzahl von Leitradschaufeln 32 angeordnet. Das Leitrad 30 ist über einen Freilauf 34 auf einer nicht dargestellten Stützwelle oder Nabe drehbar gelagert.

Im Verbindungsweg zwischen Turbinenradschale 26 und Turbinenradnabe 28 ist ein allgemein mit 36 bezeichneter Torsionsschwingungsdämpfer angeordnet. Dabei ist eine Primärseite 38 des Torsionsschwingungs­ dämpfers 36 drehfest mit der Turbinenradschale 26 verbunden, und eine Sekundärseite 40 des Drehmomentwandlers 36 ist drehfest mit der Turbinenradnabe 28 verbunden. Zwischen Primärseite 38 und Sekundärseite 40 des Drehmomentwandlers 36 wirkt in an sich bekannter Weise eine Dämpfungsfederanordnung 42.

Ferner ist parallel zum Torsionsschwingungsdämpfer 36 im Verbindungsweg zwischen der Turbinenradschale 26 und der Turbinenradnabe 28 eine Kupplungsanordnung 44 vorgesehen. Eine Primärseite 46 der Kupplungs­ anordnung 44 ist drehfest mit der Turbinenradschale 26 und somit auch drehfest mit der Primärseite 38 des Torsionsschwingungsdämpfers 36 verbunden. Eine Sekundärseite 48 der Kupplungsanordnung 44 ist mit der Turbinenradnabe 28 und somit der Sekundärseite 40 des Torsionsschwin­ gungsdämpfers 36 drehfest verbunden. Wie nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 2 noch detaillierter beschrieben wird, kann die Eingriffskraft der Kupplungsanordnung 44 wahlweise verändert werden, so daß diese entweder in einem völlig freigegebenen, ausgerückten Zustand ist, oder in einem den Torsionsschwingungsdämpfer 36 im wesentlichen vollständig überbrückenden eingerückten Zustand ist, in dem ein Schlupf zwischen Primärseite 46 und Sekundärseite 48 nicht möglich ist, oder in einem Zwischenzustand ist, in dem ein vorbestimmter, einstellbarer Schlupf zwischen Primärseite 46 und Sekundärseite 48 ermöglicht ist und ein Teil der zwischen Turbinenradschale 26 und Turbinenradnabe 28 zu über­ tragenden Drehmomentschwankungen durch im Bereich der Kupplungs­ anordnung 44 erzeugte Reibungskraft bzw. Reibungswärme dissipiert wird.

Man erkennt in Fig. 1 ferner, daß bei dem Drehmomentwandler 10 eine Überbrückungskupplung 50 vorgesehen ist, durch welche das Turbinenrad 24 wahlweise drehfest bzw. mit einem bestimmten Schlupf an das Gehäuse 12 angekoppelt werden kann. Ein Kupplungselement, beispielsweise ein Kupplungskolben 52 der Überbrückungskupplung 40, ist an die Primärseite des Torsionsschwingungsdämpfers 36 und somit die Primärseite 46 der Kupplungsanordnung 44 und die Turbinenradschale 26 drehfest angekop­ pelt.

Der Drehmomentwandler 10, welcher vorangehend beschrieben worden ist, weist die folgenden Funktionseigenschaften auf: In einem normalen Betriebszustand, in dem der Drehmomentwandler 10 durch Fluidförderung vom Pumpenrad 14 in das Turbinenrad 24 eine Drehmomentwandlungs­ funktion vorsieht, ist die Überbrückungskupplung 50 in ihrem ausgerückten Zustand. In einem derartigen Betriebszustand wird durch die Turbinenrad­ schale 26 ein Drehmoment auf die Turbinenradnabe 28 übertragen, welches deutlich, beispielsweise um einen Faktor 2, höher ist als das von einer Brennkraftmaschine auf das Wandlergehäuse 12 und somit das Pumpenrad 14 übertragene Drehmoment. Ein derart starkes Drehmoment kann beispielsweise bei Fahrzeugbeschleunigung zur Folge haben, daß die Dämpfungsfedern 42 des Torsionsschwingungsdämpfers 36 nahezu vollständig komprimiert würden und der Torsionsschwingungsdämpfer 36 somit auf Anschlag gehen würde. Um dies zu vermeiden, kann in diesem Drehmomentwandlungszustand die Kupplungsanordnung 44 eingerückt oder teilweise eingerückt werden, so daß durch die Parallelschaltung des Torsionsschwingungsdämpfers 36 einerseits und der Kupplungsanordnung 44 andererseits eine Überbrückung oder zumindest Entlastung des Torsionsschwingungsdämpfers 36 vorgesehen ist.

Im Überbrückungszustand, in dem die Überbrückungskupplung 50 eingerückt ist und eine Drehmomenterhöhung durch den Wandler 10 nicht vorgesehen ist, ist das über den Drehmomentwandler 10 hinweg zu übertragende Drehmoment relativ gering. Auch sind die in einem derartigen Betriebszustand zu erwartenden Drehschwingungen nur relativ gering, so daß eine Überlastung des Torsionsschwingungsdämpfers 36 nicht zu erwarten ist. In diesem Zustand kann die Kupplungsanordnung 44 in ihren ausgerückten Zustand oder nahezu in ihren ausgerückten Zustand gebracht werden, so daß die Schwingungsdämpfungsfunktion im wesentlichen vollständig durch den Torsionsschwingungsdämpfer 36 vorgesehen ist und keine Schwingungsenergie durch Erzeugung von Reibkraft und Wärme im Bereich der Kupplungsanordnung 44 dissipiert wird.

Eine derartige Ausgestaltung bzw. ein derartiges Funktionsprinzip des Drehmomentwandlers 10 hat zur Folge, daß der Torsionsschwingungs­ dämpfer 36 hinsichtlich seiner Dämpfungscharakteristik primär auf die im Überbrückungszustand auftretenden Anforderungen abgestimmt werden kann. Im Drehmomentwandlungszustand kann durch Einrücken oder teilweises Einrücken der Kupplungsanordnung 44 dafür Sorge getragen werden, daß der für diesen Betriebszustand an sich zu weich ausgelegte Torsionsschwingungsdämpfer 36 nicht überlastet wird. Es kann somit für diese beiden angesprochenen Betriebszustände durch geeignete An­ steuerung der Kupplungsanordnung 44, d. h. durch geeignetes Einstellen der Eingriffskraft dieser Kupplungsanordnung 44, das Schwingungsdämpfungs­ verhalten im Bereich des Drehmomentwandler 10 in optimaler Weise an die auftretenden Drehmomente angepaßt werden. Trotzdem bleibt der Vorteil des Vorsehens eines Torsionsschwingungsdämpfers zwischen Turbinenrad­ schale und Turbinenradnabe mit der daraus resultierenden kleinen Sekundär­ masse, d. h. möglichst geringe Masse im Bereich der Wandlerausgangswelle, vollständig erhalten. Ferner kann durch die Möglichkeit, den Torsions­ schwingungsdämpfer 36 zumindest im Drehmomentwandlungszustand wenigstens teilweise zu überbrücken, dieser bei relativ geringer Bauraum­ beanspruchung mit einer weichen Dämpfungscharakteristik ausgebildet werden.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausgestaltungsform eines Drehmomentwandlers, bei dem die mit Bezug auf die Fig. 1 beschriebenen Funktionsmerkmale verwirklicht sind. Komponenten, welche mit Bezug auf die Fig. 1 beschriebenen Komponenten entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugs­ zeichen bezeichnet.

Die in dem Drehmomentwandler 10 erkennbare Überbrückungskupplung 50 weist einen Kupplungskolben 52 auf, der in seinem radial äußeren Bereich drehfest mit einem an der Turbinenradschale 26 festgelegten Verbindungs­ element 54 verbunden ist. Es ist somit eine feste Drehkopplung zwischen Turbinenradschale 26 und Kupplungskolben 52 geschaffen. In seinem radial inneren Bereich ist der Kupplungskolben 52 auf der Turbinenradnabe 28 unter Abdichtung durch einen O-Ring 56 drehbar gelagert. In entsprechen­ der Weise ist die Turbinenradschale 26 in ihrem radial inneren Bereich auf der Turbinenradnabe 28 drehbar gelagert. Dabei ist die Turbinenradschale 26 in axialer Richtung zwischen einem an der Turbinenradnabe 28 beispielsweise durch Verschweißen festgelegten Kupplungselement 58 und einer Radialschulter 60 der Turbinenradnabe 28 gehalten. Am Kupplungs­ kolben 52, dem Kupplungselement 58 und dem Gehäuse 12, d. h. einem Deckel 62 desselben, sind jeweils einander gegenüberliegende Reibanord­ nungen, beispielsweise Reibflächen 64, 66, 68, 70 vorgesehen. Dabei können in nachfolgend beschriebener Art und Weise die Reibflächen 64, 66 am Kupplungselement 58 und am Kupplungskolben 52 einerseits und die einander gegenüberliegenden Reibflächen 68, 70 am Kupplungskolben 52 und am Gehäuse 12 andererseits zur Anlage aneinander gebracht werden.

Mit dem Kupplungskolben 52 ist durch Nietbolzen 72 oder dergleichen ferner die Primärseite (38 in Fig. 1) des Torsionsschwingungsdämpfers 36, d. h. Deckscheibenelemente 74, 76 desselben, drehfest verbunden. Eine die Sekundärseite (40 in Fig. 1) des Torsionsschwingungsdämpfers 36 bildende Nabenscheibe 78 ist beispielsweise durch Verschweißen an der Turbinenradnabe 28 festgelegt. In an sich bekannter Weise weisen die Deckscheibenelemente 74, 76 und die Nabenscheibe 78 jeweilige Federfen­ ster mit Steuerkanten auf, an welchen die Dämpfungsfedern 42 sich in Umfangsrichtung abstützen können, so daß die Deckscheibenelemente 74, 76 unter Kompression der Dämpfungsfedern 42 bezüglich der Nabenscheibe 78 in Umfangsrichtung verdreht werden können.

Man erkennt also in Fig. 2, daß im Verbindungsweg zwischen Turbinenrad­ schale 26 und Turbinenradnabe 28 der Torsionsschwingungsdämpfer 36 angeordnet ist. D.h. bei ausgerückter Überbrückungskupplung 50 und ausgerückter Kupplungsanordnung 44 ist die Drehankopplung der Turbinen­ radschale 26 an die Turbinenradnabe 28 lediglich über den Kupplungskolben 52 und den Torsionsschwingungsdämpfer 36 vorgesehen. Bei ausgerückter Überbrückungskupplung 50 und eingerückter Kupplungsanordnung 44 ist die Drehverbindung zwischen Turbinenradschale 26 und der Turbinenrad­ nabe 28 durch den an die Turbinenradschale 26 angekoppelten Kupplungs­ kolben 52 und das mit diesem in Reibeingriff stehende Kupplungselement 58 vorgesehen. Man erkennt somit, daß im Kraftübertragungsweg parallel zum Torsionsschwingungsdämpfer 36 die Kupplungsanordnung 44 liegt und in ihrem eingerückten Zustand den Torsionsschwingungsdämpfer 36 überbrückt. Bei eingerückter Überbrückungskupplung 50 und ausgerückter Kupplungsanordnung 44 ist eine Drehverbindung zwischen Gehäuse 12 und Turbinenradnabe 28 durch den reibungsmäßig am Gehäuse 12 angreifenden Kupplungskolben 52 und den den Kupplungskolben 52 mit der Turbinenrad­ nabe 28 zur Drehung verbindenden Torsionsschwingungsdämpfer 36 gebildet. Bei eingerückter Überbrückungskupplung 50 und eingerückter Kupplungsanordnung 44 ist auch hier wiederum durch das reibungsmäßig am Kupplungskolben 52 angreifende Kupplungselement 58 eine Über­ brückung des Torsionsschwingungsdämpfer 36 vorgesehen.

Die Art und Weise der Ansteuerung der Überbrückungskupplung 50 bzw. der Kupplungsanordnung 44 wird nachfolgend beschrieben. Man erkennt in Fig. 2, daß im Inneren des Drehmomentwandlers 10 im wesentlichen drei Fluidräume gebildet sind. Ein Fluidraum I ist im Bereich zwischen dem Kupplungselement 58 und der Turbinenradschale 26 gebildet und steht im wesentlichen zum freien Fluidaustausch mit dem Innenraum 20 des Wandlers in Verbindung. Ein zweiter Fluidraum II ist zwischen dem Kupplungselement 58 und dem Kupplungskolben 52 gebildet und ist radial innen durch die Schweißanbindung des Kupplungselements 58 bzw. die Abdichtung des O-Rings 56 bezüglich der Turbinenradnabe 28 abgedichtet; radial außen ist ein Abschluß dieses Fluidraums II durch die nahe anein­ anderliegenden Reibflächen 64, 66 vorgesehen. Ein dritter Fluidraum III ist zwischen dem Kupplungskolben 52 und dem Deckel 62 des Wandlergehäu­ ses gebildet; auch hier ist radial außen ein Abschluß durch die nahe aneinanderliegenden Reibflächen 68, 70 gebildet. Jeder der drei Fluidräume I, II und III steht über entsprechende Fluidzufuhrdurchlässe in Verbindung mit einer den jeweiligen Fluidräumen zugeordneten Fluiddruckquelle. Diese kann durch eine gemeinsame Fluidpumpe gebildet sein, die über separat ansteuerbare Ventile den einzelnen Fluidräumen einen gewünschten Druck zuführt; in gleicher Weise ist es möglich, für jeden der Fluiddruckräume eine separate Fluiddruckpumpe vorzusehen. Die Fluidzuleitung zum Fluidraum kann beispielsweise im Bereich von Axiallagern 80, 82 vorgesehen sein, die Fluidzufuhr zum Fluidraum III kann beispielsweise im Bereich eines Axiallagers 84 vorgesehen sein, und die Fluidzufuhr zum Fluidraum II kann beispielsweise durch eine in den Figuren nicht gezeigte und die Turbinenrad­ nabe 28 durchsetzende Durchgangsöffnung vorgesehen sein. Es kann somit der in den einzelnen Fluidräumen I, II und III vorherrschende Fluiddruck jeweils unabhängig von dem in den anderen Räumen herrschenden Fluiddruck eingestellt werden.

Soll der Drehmomentwandler in seinen Wandlerbetriebszustand gesetzt werden, d. h. soll die Überbrückungskupplung 50 ausgerückt werden und soll auch die Kupplungsanordnung 44 in ihren ausgerückten Zustand gebracht werden, so wird der Druck im Fluidraum III so eingestellt, daß er größer ist als der im Fluidraum I vorherrschende Druck, und auch der im Fluidraum II vorherrschende Druck wird so eingestellt, daß er größer ist als der im Fluidraum I vorherrschende Druck. Es wird dann der Kupplungskolben 52 in der Darstellung der Fig. 2 nach rechts gedrückt, um die Reibflächen 68, 70 voneinander zu trennen, und in entsprechender Weise wird das elastisch verformbare Kupplungselement 58 in der Darstellung der Fig. 2 nach rechts gedrückt, um die Reibflächen 64, 66 voneinander zu trennen. Es ist dann eine Drehankopplung der Turbinenradschale 26 an die Turbinen­ radnabe 28 lediglich über den Torsionsschwingungsdämpfer 36 hinweg vorgesehen. Soll im Drehmomentwandlerbetrieb aufgrund der relativ großen auftretenden Drehmomente der Torsionsschwingungsdämpfer 36 entlastet werden, d. h. teilweise überbrückt werden, so daß ein Teil der auftretenden Drehmomentschwankungen oder -änderungen in Reibarbeit dissipiert wird oder über die Kupplungsanordnung 44 zur Turbinenradnabe 28 geleitet wird, so kann der Druck im Fluidraum II gesenkt werden, bis der im Fluidraum vorherrschende Druck dazu ausreicht, das Kupplungselement 58 mit seiner Reibfläche 64 gegen die Reibfläche 66 am Kupplungskolben 52 zu drücken. Je nach Einstellung der beiden Drücke kann die im Bereich der Reibflächen 64, 66 erzeugte Reibkraft bzw. reibschlüssige Kopplung so eingestellt werden, daß bei den auftretenden Drehmomenten ein bestimmter Schlupf zwischen diesen beiden Reibflächen ermöglicht ist, oder daß ein vollständig eingerückter Kupplungszustand der Kupplungsanordnung 44 erzeugt wird, in dem der Torsionsschwingungsdämpfer 36 durch die Kupplungsanordnung 44 vollständig überbrückt ist.

Soll der Überbrückungszustand des Wandlers hergestellt werden und soll gleichzeitig die Kupplungsanordnung 44 in ihrem ausgerückten Zustand gehalten werden, so wird ausgehend von dem Zustand, in dem beide Kupplungen 50 und 54 ausgerückt waren, der Druck im Fluidraum III allmählich verringert oder/und der Druck im Fluidraum I allmählich erhöht; der Druck im Fluidraum II wird beibehalten. Es bewegen sich dann durch den im Fluidraum I vorherrschenden höheren Druck hinsichtlich des Fluidraums III der Kupplungskolben 52 und das Kupplungselement 58 in der Darstellung der Fig. 2 nach links, so daß die Reibflächen 68, 70 zur Anlage aneinander kommen, die Reibflächen 64, 66 jedoch noch voneinander getrennt sind. Je nach Größe der eingestellten Druckdifferenz wird die Überbrückungskupplung mehr oder weniger stark eingerückt, so daß entweder ein schlupffreier, vollständig eingerückter Zustand derselben hergestellt wird oder ein bestimmter Schlupf im Drehmomentwandler zugelassen ist. In diesem Betriebszustand ist der Torsionsschwingungs­ dämpfer 36 alleinig zur Ankopplung des Gehäuses 12 an die Turbinenrad­ nabe 28 vorgesehen; die im Antriebsstrang auftretenden Drehschwankun­ gen können dann in diesem Torsionsschwingungsdämpfer 36 abgefangen werden. Soll nun auch im überbrückten Zustand des Drehmomentwandlers 10 aufgrund zu erwartender relativ großer Drehschwingungen eine Überlastung des Torsionsschwingungsdämpfer 36 wieder vermieden werden, so kann durch Senken des Drucks im Fluidraum II die Kupplungs­ anordnung 44 wiederum zumindest teilweise eingerückt werden, so daß zumindest ein Teil der auftretenden Drehschwingungen durch Reibungs­ energie und somit erzeugte Wärmeenergie dissipiert wird. Wird der Fluiddruck im Fluidraum I dabei beibehalten, so bleibt der Einrückzustand der Überbrückungskupplung 50 unverändert. Wird der Fluiddruck im Fluidraum l dabei erhöht, so wird zusätzlich zum Einrücken der Kupplungsanordnung 44 auch die Eingriffskraft der Überbrückungskupplung 50 erhöht.

Man erkennt, daß durch geeignetes Verändern der Fluiddrücke in den Fluidräumen I, II, III jeder beliebige Zustand der Kopplungsverbindung zwischen Wandlergehäuse 12 und Kupplungskolben 52 einerseits und Kupplungskolben 52 und Kupplungselement 58 andererseits erzeugt werden kann. Es kann somit in Abhängigkeit von den vorliegenden Betriebs- oder Fahrzuständen der Drehmomentwandler 10 so eingestellt werden, daß er für die jeweiligen Zustände die jeweils optimale Schwingungsdämpfungs­ funktion vorsehen kann. Ferner ist es möglich, die Dämpfungscharakteristik der Federn 42 des Torsionsschwingungsdämpfers 36 so einzustellen, daß sie eine relativ weiche Dämpfungscharakteristik, angepaßt an den Über­ brückungszustand des Drehmomentwandlers 10 aufweisen; treten dann größere Drehmomente oder Drehmomentschwankungen auf, so kann durch zunehmendes Einrücken der Kupplungsanordnung 44 ein Teil der auf­ tretenden Schwingungsenergie in Reibarbeit und somit Wärmeenergie umgewandelt werden, oder es kann der Torsionsschwingungsdämpfer 36 vollständig überbrückt werden.

Die Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsform. Komponenten, welche vorangehend beschriebenen Komponenten entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs "a" bezeichnet.

Man erkennt in Fig. 3, daß hier der Torsionsschwingungsdämpfer 36a im unmittelbaren Verbindungsweg zwischen Gehäuse 12a und Turbinenrad­ nabe 28a angeordnet ist und zudem im Verbindungsweg zwischen dem Kupplungskolben 52a und der Turbinenradnabe 28a wiederum die Kupplungsanordnung 44a angeordnet ist. Die Turbinenradschale 26a ist hier drehfest mit der Turbinenradnabe 28a verbunden. Bei dieser Ausgestal­ tungsform kann der Torsionsschwingungsdämpfer 36a wieder in gesteuerter Weise durch wahlweises Einstellen der Eingriffskraft der Kupplungsanord­ nung 44a mehr oder weniger stark überbrückt werden. Bei dieser Ausgestal­ tungsform wirkt der Torsionsschwingungsdämpfer 36a jedoch nur dann, wenn auch die Überbrückungskupplung 52a zumindest teilweise eingerückt ist. Ein zwischen Turbinenradschale 26a und Turbinenradnabe 28a wirkender Torsionsschwingungsdämpfer ist hier nicht vorgesehen. Bei dieser Anordnung könnte der Verbindungsweg, der über den Torsionsschwin­ gungsdämpfer 36a und die Kupplungsanordnung 44a führt, vom Gehäuse 12a ebenso zur Turbinenradschale 26a gehen. Da diese mit der Turbinenrad­ nabe 28a drehfest verbunden ist, ergeben sich die gleichen Funktions­ merkmale wie sie in der Darstellung der Fig. 3 erkennbar sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentwandler kann die Kupplungsanord­ nung 44 bzw. 44a bzw. die Überbrückungskupplung 50 bzw. 50a durch jeden geeigneten Typ einer Kupplung gebildet sein. So ist es möglich, hier jegliche Art von Mehr-Lamellen-Kupplungssystemen zu verwenden. Auch ist es möglich, im Bereich derjenigen Flächen, die zur gegenseitigen Reibanlage vorgesehen sind, zumindest an einer der jeweiligen Flächen ein Reibelement vorzusehen, um die erzeugte Reibungskraftwirkung in definierter Weise einstellen zu können. Die beiden bei den jeweiligen Drehmomentwandlern vorgesehenen Kupplungen können derart ausgebildet sein, daß sie voneinander völlig unabhängig ansteuerbar sind, oder können so ausgebildet sein, daß sie wirkungsmäßig oder schaltungsmäßig miteinander verbunden sind, so daß dann, wenn eine der Kupplungen eingerückt wird, die andere ausgerückt wird und umgekehrt. So kann beispielsweise dann, wenn bei der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 2 das Kupplungselement 58 als starres Teil ausgebildet wird, eine Umschaltwirkung des doppelt wirkenden Kupplungskolbens 52 erzeugt werden, indem lediglich die Drücke in den Fluidräumen II und III angesteuert werden. D.h. ist der Druck im Fluidraum II höher als der Druck im Fluidraum III, dann ist die Überbrückungskupplung in ihrem eingerückten Zustand, und ist der Druck im Fluidraum III höher als der Druck im Fluidraum II, dann ist die Kupplungsanordnung 44 in ihrem eingerückten Zustand.

Claims (8)

1. Drehmomentwandler, umfassend:

• - ein an ein Antriebsaggregat ankoppelbares oder angekoppeltes Wandlergehäuse (12; 12a),
• - ein im Wandlergehäuse (12; 12a) angeordnetes und bezüglich diesem um eine Drehachse (A) drehbares Turbinenrad (24; 24a) mit einer Turbinenradschale (26; 26a) und einer mit der Turbinenradschale verbundenen Turbinenradnabe (28; 28a), welche mit einer Wandlerabtriebswelle koppelbar oder gekop­ pelt ist,
• - eine Überbrückungskupplung (50; 50a) zur wahlweisen Drehkopplung des Wandlergehäuses (12; 12a) mit dem Turbinenrad (24; 24a),
• - eine Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung (36; 36a) im Kraftübertragungsweg zwischen Wandlergehäuse (12; 12a) und Turbinenradnabe (28; 28a) und/oder zwischen Turbinen­ radschale (26; 26a) und Turbinenradnabe (28; 28a),

gekennzeichnet durch eine im Kraftübertragungsweg zu der Torsions­ schwingungsdämpfer-Anordnung (36; 36a) parallel geschaltete Reibeinrichtung (44; 44a) zur Erzeugung einer wahlweise veränder­ baren Reibkraft.

2. Drehmomentwandler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Reibeinrichtung (44; 44a) eine Kupplungsanordnung (44; 44a) mit wahlweise einstellbarer Eingriffskraft umfaßt.

3. Drehmomentwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reibeinrichtung (44) eine Reibeinrichtungs-Primär­ seite (46) aufweist, welche mit einer Torsionsschwingungsdämpfer- Anordnungs-Primärseite (38) fest gekoppelt ist, und eine Reibeinrich­ tungs-Sekundärseite (40) aufweist, welche mit einer Torsions­ schwingungsdämpfer-Anordnungs-Sekundärseite (40) fest gekoppelt ist und in wahlweise einstellbaren Reibeingriff mit der Reibeinrich­ tungs-Primärseite (46) bringbar ist.

4. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung (36a) im Verbindungsweg zwischen der Überbrückungskupplung (50a) und der Turbinenradnabe (28a) angeordnet ist und daß die Turbinenradschale im wesentlichen drehfest mit der Turbinenradnabe (28a) verbunden ist.

5. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung (36) im Verbindungsweg zwischen der Turbinenradschale (26) und der Turbinenradnabe (28) angeordnet ist.

6. Drehmomentwandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrückungskupplung (50) mit derjenigen Seite (38, 46) von Primärseite (38, 46) und Sekundärseite (40, 48) der Torsions­ schwingungsdämpfer-Anordnung (36) bzw. der Reibeinrichtung (44) in Verbindung steht, welche mit der Turbinenradschale (26) drehfest verbunden ist.

7. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekenn­ zeichnet durch ein doppelt wirkendes Kupplungselement (52), welches sowohl einen Teil der Überbrückungskupplung (50) als auch einen Teil der Reibeinrichtung (44) bildet.

8. Drehmomentwandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das doppelt wirkende Kupplungselement (52) mit der Turbinenrad­ schale (26) drehfest gekoppelt ist und eine Reibanordnung (66, 68) aufweist, die wahlweise mit einer ersten Gegenreibanordnung (70) am Wandlergehäuse (12) oder/und einer zweiten Gegenreibanordnung (64) an der Turbinenradnabe (28) oder einer mit dieser fest gekoppel­ ten Komponente (58) in Reibeingriff bringbar ist, und daß eine Seite (38) von Primärseite (38) und Sekundärseite (40) der Torsions­ schwingungsdämpfer-Anordnung (36) mit dem doppelt wirkenden Kupplungselement (52) drehfest verbunden ist und die andere Seite (40) von Primärseite (38) und Sekundärseite (40) der Torsions­ schwingungsdämpfer-Anordnung (36) mit der Turbinenradnabe (28) drehfest verbunden ist.