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Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, umfassend ein Wandlergehäuse, dessen Innenraum mit einem Wandler-Arbeitsfluid befüllt oder befüllbar ist, ein im Wandlergehäuse bezüglich diesem drehbar angeordnetes Turbinenrad, eine Überbrückungskupplung, durch welche das Turbinenrad wahlweise mit dem Gehäuse zur gemeinsamen Drehung koppelbar ist, wobei die Überbrückungskupplung ein zur Herstellung der Drehkopplung von Wandlergehäuse und Turbinenrad verlagerbares Kupplungselement umfaßt, eine erste Fluidkanalanordnung zum Leiten von Wandler-Arbeitsfluid in den Innenraum des Wandlergehäuses, eine zweite Fluidkanalanordnung zum Leiten von Wandler-Arbeitsfluid aus dem Innenraum des Wandlergehäuses, und eine dritte Fluidkanalanordnung, durch welche zum Verlagern des Kupplungselements Druckfluid zu beziehungsweise aus einem im Wandlergehäuse vorgesehenen Druckfluidraum geleitet werden kann, wobei durch das Kupplungselement der Innenraum des Wandlergehäuses in einen ersten Wandler-Arbeitsfluidraum und einen zweiten Wandler-Arbeitsfluidraum unterteilt ist, von welchen einer in Verbindung mit einer der Fluidkanalanordnungen von erster und zweiter Fluidkanalanordnung steht.
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Ein derartiger hydrodynamischer Drehmomentwandler ist aus der
WO 99/10663 bekannt. Derartige hydrodynamische Drehmomentwandler, bei welchen ein vom Wandler-Arbeitsfluidraum getrennter Druckfluidraum zur Beaufschlagung oder Verlagerung des Kupplungselements vorgesehen ist, d. h. der Druckfluidraum gegen den Eintritt von Wandler-Arbeitsfluid abgedichtet ist, wird im allgemeinen als Wandler mit einem geschlossenen 3-Leitungssystem bezeichnet. Ein derartiger Drehmomentwandler hat gegenüber Wandlern anderen Typs den Vorteil, daß durch die Zufuhr von Druckfluid in den Druckfluidraum die Wandler-Arbeitsfluidmenge im Innenraum des Wandlergehäuses unbeeinflußt bleibt, unabhängig davon, ob die Überbrückungskupplung im eingerückten oder im ausgerückten Zustand ist. Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten hydrodynamischen Drehmomentwandler wird durch Zufuhr von Druckfluid in den Druckfluidraum das Kupplungselement in einer Richtung verlagert, in welcher dieses dann Reibbeläge beaufschlagt, so daß die Drehkopplung von Turbinenrad und Wandergehäuse hergestellt wird. Zu diesem Zwecke ist zwischen dem Kupplungselement und einem Bereich des Wandlergehäuses der Druckfluidraum gebildet, was einen sehr einfachen mit relativ wenigen Teilen herzustellenden Aufbau des Drehmomentwandlers zur Folge hat.
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Ein aus diesem Aufbau bzw. dieser Funktionsweise sich ergebendes Problem ist, daß zum Einrücken der Überbrückungskupplung das Kupplungselement gegen den im Wandlerinneren vorherrschenden Druck des Wandler-Arbeitsfluids verlagert werden muß. Das heißt, soll zur Herstellung des Überbrückungszustands das Kupplungselement einen bestimmten Anpreßdruck an den Reibbelägen erzeugen, so muß es mit einem Druck im Druckfluidraum beaufschlagt werden, der den im Wandlerinneren vorherrschenden Druck des Wandler-Arbeitsfluids deutlich überschreitet. Dies erfordert das Bereitstellen einer Pumpe mit entsprechend hohem Leistungsvermögen. Im Überbrückungszustand, in welchem der Drehmomentwandler seine Wandlerfunktion nicht erfüllt, kann der Druck des Wandler-Arbeitsfluids abgesenkt werden, so daß zum Einsparen von Energie in entsprechender Weise der Druck im Druckfluidraum abgesenkt werden kann. Soll dann jedoch ein spontaner Übergang zur Wandlerfunktion stattfinden, so ist in diesem Betriebszustand der im Innenraum des Wandlergehäuses vorherrschende Druck des Wandler-Arbeitsfluids oftmals zu gering, so daß Kavitationsprobleme auftreten können.
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Die gleichen Probleme ergeben sich auch bei den hydrodynamischen Drehmomentwandlern, wie sie aus der
GB 774 333 A , aus der
DE 197 22 151 A1 oder aus der
DE 690 07 182 T2 bekannt sind, wobei auch diese hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem geschlossenen 3-Leitungssystem ausgebildet sind.
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Der hydrodynamische Drehmomentwandler gemäß
3 der
GB 774 333 A weist axial zwischen dem Deckel eines Wandlergehäuses und einem durch das Wandlergehäuse geführten sowie gegenüber demselben abgedichteten Kupplungselement einen Druckfluidraum auf, während an die vom Druckfluidraum abgewandte Seite des Kupplungselementes der Innenraum des hydrodynamischen Drehmomentwandlers angrenzt. Axial zwischen den Deckel des Wandlergehäuses und das Kupplungselement greift ein Reibflächenelement, das mit einer Turbinenradnabe in Drehverbindung steht. Bei geschlossener Überbrückungskupplung, was einen Überdruck im Innenraum des hydrodynamischen Drehmomentwandlers gegenüber dem Druckfluidraum voraussetzt, wird das Reibflächenelement mittels des Kupplungselementes an dem Deckel des Wandlergehäuses in reibschlüssiger Verbindung gehalten, und somit eine Drehverbindung zwischen dem Wandlergehäuse und dem Turbinenrad erzeugt. Zum Öffnen der Überbrückungskupplung wird das Druckverhältnis zwischen dem Innenraum des hydrodynamischen Drehmomentwandlers und dem Druckfluidraum umgekehrt, so dass das Kupplungselement das Reibflächenelement zumindest im wesentlichen frei gibt.
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Der hydrodynamische Drehmomentwandler gemäß der
DE 197 22 151 A1 weist axial zwischen dem Deckel eines Wandlergehäuses und dem radial inneren Bereich eines durch das Wandlergehäuse geführten sowie gegenüber demselben abgedichteten Kupplungselementes einen Druckfluidraum auf. Radial außerhalb dieses Druckfluidraumes begrenzt das Kupplungselement axial zwischen sich und dem Deckel des Wandlergehäuses einen ersten Teil des Innenraumes des hydrodynamischen Drehmomentwandlers, während ein zweiter Teil dieses Innenraumes an die vom Druckfluidraum abgewandte Seite des Kupplungselementes angrenzt. Bei Überdruck im Druckfluidraum gegenüber dem Innenraum des hydrodynamischen Drehmomentwandlers entfernt sich das Kupplungselement vom Deckel des Wandlergehäuses, und beaufschlagt Lamellen einer Kupplung, wobei sich diese Lamellen anderenends an einem Anschlag des Wandlergehäuses abstützen. Die Überbrückungskupplung bei diesem hydrodynamischen Drehmomentwandler schließt bei zunehmendem Abstand des Kupplungselementes vom Deckel des Wandlergehäuses. Da ein Teil dieser Lamellen mit dem Wandlergehäuse, der restliche Teil der Lamellen dagegen mit dem Turbinenrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers drehfest sind, wird bei geschlossener Überbrückungskupplung eine Drehverbindung zwischen dem Wandlergehäuse und dem Turbinenrad hergestellt.
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Schließlich sei auf die
DE 690 07 182 T2 verwiesen, die in
2 einen hydrodynamischen Drehmomentwandler zeigt, bei welchem axial benachbart zu einem Deckel des Wandlergehäuses ein Kupplungselement vorgesehen ist, das durch das Wandlergehäuse geführt sowie gegenüber demselben abgedichtet ist. Dieses Kupplungselement begrenzt zum einen gemeinsam mit dem Deckel des Wandlergehäuses einen Druckfluidraum, und trennt diesen Druckfluidraum zum anderen vom Innenraum des hydrodynamischen Drehmomentwandlers. Das Kupplungselement kann mit seinem radial inneren Ende Lamellen beaufschlagen, von denen ein erster Teil mit dem Deckel des Wandlergehäuses in Drehverbindung steht, ein zweiter Teil dagegen mit der Turbinennabe eines Turbinenrades. Bei geschlossener Überbrückungskupplung, was einen Überdruck im Innenraum des hydrodynamischen Drehmomentwandlers gegenüber dem Druckfluidraum voraussetzt, presst das Kupplungselement die Lamellen zur Herstellung einer Wirkverbindung gegeneinander, und sorgt somit für eine Mitnahme des Turbinenrades durch das Wandlergehäuse.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit erhöhter Leistungseffizienz bereitzustellen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die vorangehend genannte Aufgabe gelöst durch einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, umfassend ein Wandlergehäuse, dessen Innenraum mit einem Wandler-Arbeitsfluid befüllt oder befüllbar ist, ein im Wandlergehäuse bezüglich diesem drehbar angeordnetes Turbinenrad, eine Überbrückungskupplung, durch welche das Turbinenrad wahlweise mit dem Gehäuse zur gemeinsamen Drehung koppelbar ist, wobei die Überbrükungskupplung ein zur Herstellung der Drehkopplung von Wandlergehäuse und Turbinenrad verlagerbares Kupplungselement umfaßt, eine erste Fluidkanalanordnung zum Leiten von Wandler-Arbeitsfluid in den Innenraum des Wandlergehäuses, eine zweite Fluidkanalanordnung zum Leiten von Wandler-Arbeitsfluid aus dem Innenraum des Wandlergehäuses und eine dritte Fluidkanalanordnung, durch welche zum Verlagern des Kupplungselements Druckfluid zu beziehungsweise aus einem im Wandlergehäuse vorgesehenen Druckfluidraum geleitet werden kann, wobei durch das Kupplungselement der Innenraum des Wandlergehäuses in einen ersten Wandler-Arbeitsfluidraum und einen zweiten Wandler-Arbeitsfluidraum unterteilt oder unterteilbar ist, von welchen einer in Verbindung mit einer der Fluidkanalanordnungen von erster und zweiter Fluidkanalanordnung steht.
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Bei diesem hydrodynamischen Drehmomentwandler ist dann weiter vorgesehen, daß der andere der Wandler-Arbeitsfluidräume in Verbindung mit der anderen der Fluidkanalanordnungen von erster und zweiter Fluidkanalanordnung steht.
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Durch eine derartige Anordnung kann die Effizienz eines gesamten Drehmomentwandlersystems insbesondere auch im Bereich der Überbrückungskupplung gesteigert werden. Diese Anordnung sorgt dafür, daß der Kreislauf des Wandler-Arbeitsfluids, d. h. die Zufuhr von Wandler-Arbeitsfluid und die Abfuhr von Wandler-Arbeitsfluid, in definierter Weise über den Bereich einer Reibbelaganordnung geleitet werden kann, so daß hier definierte Kühlverhältnisse eingestellt werden können, ohne dazu die Fluidzufuhr zum Druckfluidraum ausnützen zu müssen, wie dies beispielsweise bei Drehmomentwandlern mit offenem 3-Leitungssystem der Fall ist.
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Bei einer derartigen Ausgestaltung kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß der Druckfluidraum mit dem Innenraum des Wandlergehäuses nicht in Wandler-Arbeitsfluidaustauschverbindung steht. Weiter ist es vorteilhaft, wenn zum Verlagern des Kupplungselements zum wenigstens teilweisen Aufheben der Drehkopplung von Wandlergehäuse und Turbinenrad der Druckfluidraum mit Druckfluid befüllbar ist.
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Mit Vorzug kann bei der vorliegenden Erfindung bei einem hydrodynamischen Drehmomentwandler ein Druckfluidraumgehäuse vorgesehen sein, welches an seiner ersten Seite den Druckfluidraum wenigstens teilweise begrenzt und an seiner zweiten Seite einen der Wandler-Arbeitsfluidräume wenigstens bereichsweise begrenzt. Es läßt sich somit eine einfache räumliche Unterteilung in einen der Wandler-Arbeitsfluidräume einerseits und den Druckfluidraum andererseits erzielen. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß das Druckfluidraumgehäuse zwischen dem Kupplungselement und dem Wandlergehäuse angeordnet ist, wobei das Druckfluidraumgehäuse zusammen mit dem Kupplungselement den Druckfluidraum wenistens bereichsweise begrenzt und zusammen mit dem Wandlergehäuse den einen der Wandler-Arbeitsfluidräume wenigstens bereichsweise begrenzt.
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Das Kupplungselement kann an dem Druckfluidraumgehäuse in dessen radial äußeren Bereich in Richtung einer Wandlerdrehachse fluiddicht verlagerbar geführt sein.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltungsform kann vorgesehen sein, daß das Druckfluidraumgehäuse mit dem Wandlergehäuse im wesentlichen drehfest verbunden ist. Dies führt zu dem Vorteil, daß in einfacher Art und Weise der Drehmomentwandler derart ausgebildet werden kann, daß die Überbrückungskupplung wenigstens ein mit dem Turbinenrad im wesentlichen drehfest verbundenes und zur Herstellung der Drehkopplung von Turbinenrad und Wandlergehäuse zwischen dem Wandlergehäuse und dem Kupplungselement klemmbares Reibflächenelement aufweist. In diesem Falle kann also eine relativ große Anzahl an Reibflächen und eine entsprechend starke Drehkopplung zwischen Wandlergehäuse und Turbinenrad hergestellt werden.
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Alternativ ist es möglich, daß das Druckfluidraumgehäuse mit dem Turbinenrad im wesentlichen drehfest verbunden ist. In diesem Falle kann vorgesehen sein, daß zur Herstellung der Drehkopplung von Turbinenrad und Wandlergehäuse das Kupplungselement vorzugsweise unter Zwischenanordnung eines Reibbelags gegen das Wandlergehäuse preßbar ist.
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Um Probleme bei der Abdichtung des Druckfluidraums zu vermeiden, und zum Übertragen des Drehmomentes oder wenigstens eines Teils davon, wird vorgeschlagen, daß das Druckfluidraumgehäuse mit dem Kupplungselement im wesentlichen drehfest verbunden ist. Dies kann beispielsweise durch eine in Umfangsrichtung formschlüssig wirkende Verbindungsanordnung vorgesehen sein. Alternativ ist es möglich, daß eine Mehrzahl blattfederartiger Verbindungselemente vorgesehen ist, über welche das Kupplungselement mit dem Druckfluidraumgehäuse im wesentlichen fest verbunden ist.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt:
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1 eine Teil-Längsschnittansicht einer ersten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen hydrodynamischen Drehmomentwandlers;
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2 eine der 1 entsprechende Ansicht einer Abwandlung der ersten Ausgestaltungsform;
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3 eine der 1 entsprechende Ansicht einer weiteren Abwandlung der ersten Ausgestaltungsform;
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4 eine Teil-Längsschnittansicht einer weiteren alternativen Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen hydrodynamischen Drehmomentwandlers;
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5 eine der 4 entsprechende Ansicht einer Abwandlung dieser Ausgestaltungsform.
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Die 1 zeigt einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 10 gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltungsform. Dieser Drehmomentwandler 10 umfaßt ein allgemein mit 12 bezeichnetes Wandlergehäuse, welches im wesentlichen aus einem Gehäusedeckel 14 und einer Pumpenradschale 16 eines mit 18 bezeichneten Pumpenrads gebildet ist. Die Pumpenradschale 16 trägt an ihrer Innenseite eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordneten Pumpenradschaufeln 20 und ist mit ihrem Nabenbereich 22 an eine Pumpe angekoppelt, durch welche Wandler-Arbeitsfluid in den im Wandlergehäuse 12 gebildeten Innenraum 24 gefördert werden kann. Ferner ist im Innenraum 24 ein allgemein mit 26 bezeichnetes Turbinenrad angeordnet, welches eine Turbinenradschale 28 und eine mit dieser zur gemeinsamen Drehung, beispielsweise über Nietbolzen 30, verbundene Turbinenradnabe 32 aufweist. Auch die Turbinenradschale 28 trägt an ihrer der Pumpenradschale 16 zugewandten Seite eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordneten Turbinenradschaufeln 34. Axial zwischen dem Turbinenrad 26 und dem Pumpenrad 18 liegt ein Leitrad 36, das eine Mehrzahl von Leitradschaufeln 38 trägt und über einen Freilauf 40 auf einer Stützwelle 42 getragen ist.
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Zwischen dem Gehäusedeckel 14 und dem Turbinenrad 26 liegt eine allgemein mit 44 bezeichnete Überbrückungskupplung. Diese Überbrückungskupplung 44 umfaßt einen Kupplungskolben 46, welcher ein Kupplungselement bildet, das, wie nachfolgend beschrieben, zur Herstellung bzw. zum Aufheben des Überbrückungszustands in Richtung einer Wandlerdrehachse A verschoben wird.
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Der Kupplungskolben 46 ist in seinem radial inneren Bereich mit einem zylindrischen Abschnitt 48 unter Zwischenlagerung eines Dichtungselements 50 auf einer mit dem Gehäusedeckel 14 beispielsweise durch Verschweißen fest verbundenen Gehäusenabe oder Deckelnabe 52 fluiddicht axial verlagerbar geführt. An der Deckelnabe 52 ist ein scheibenartig ausgebildetes Mitnahmeelement 54 beispielsweise durch Verschweißen festgelegt. In seinem radial äußeren Bereich trägt das Mitnahmeelement 54 eine Mehrzahl von sich im wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckenden blattfederartigen Verbindungselementen 56, welche in einem ihrer Endbereiche durch Nietbolzen 58 an dem Mitnahmeelement 54 festgelegt sind und in ihrem anderen Endbereich durch Nietbolzen 60 am Kolben 46 festgelegt sind. Es ist auf diese Art und Weise der Kolben 46 unter Beibehaltung seiner axialen Verlagerbarkeit mit dem Mitnahmeelement 54, der Deckelnabe 52 und somit dem Gehäusedeckel 14 und dem Gehäuse 12 im wesentlichen drehfest verbunden. In seinem radial äußeren Bereich weist der Kolben 46 einen Reibflächenbereich 62 auf, welcher einem entsprechenden Reibflächenbereich 64 des Gehäusedeckels 14 axial gegenüber liegt. Zwischen den Reibflächenbereichen 62, 64 ist eine Reibbelaganordnung beispielsweise in Form einer Kupplungslamelle 66 angeordnet, die an ihren beiden axialen Seiten Reibbeläge 68, 70 mit beispielsweise darin vorgesehenen Fluidströmungskanälen 72, 74 trägt. Die Kupplungslamelle 66 steht über eine Verzahnungsanordnung od. dgl. in drehfester Verbindung mit dem Turbinenrad 26. Dies kann beispielsweise über einen in der 1 dargestellten Torsionsschwingungsdämpfer 80 erfolgen, welcher mit der Turbinenradschale 28 oder/und der Turbinenradnabe 32 verbunden sein kann, oder kann über ein beispielsweise mit der Turbinenradschale 28 fest verbundenes Element 82 erfolgen.
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Mit der Deckelnabe 52 ist ferner ein Gehäuseteil 84 in seinem radial inneren Bereich durch Verschweißen fest verbunden, welches in seinem radial äußeren Bereich einen zylindrischen Abschnitt 86 aufweist. An der Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 86 ist der Kolben 46 mit einem entsprechenden Absatz unter Zwischenlagerung eines Dichtungselements 88 fluiddicht in Richtung der Drehachse A verlagerbar geführt.
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Man erkennt, daß bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentwandler 10 der Innenraum 24 des Wandlergehäuses 12 in zwei Wandler-Arbeitsfluidräume unterteilt ist. Ein erster Wandler-Arbeitsfluidraum 90 liegt zwischen der Pumpenradschale 16 und dem Kolben 46 und enthält das Turbinenrad 26 und das Leitrad 30 sowie den Torsionsschwingungsdämpfer 80, sofern dieser vorgesehen ist. Ein zweiter Wandler-Arbeitsfluidraum 92 ist im wesentlichen zwischen dem Kolben 46 bzw. einer Seite 85 des Gehäuseteils 84 und dem Gehäusedeckel 14 begrenzt. Der Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Wandler-Arbeitsfluidraum 90, 92 liegt im Bereich der Reibflächen 62, 64 bzw. der Lamelle 66. Man erkennt ferner, daß durch den Kolben 46 und das Gehäuseteil 84 an dessen Seite 83 ein Druckfluidraum 94 definiert ist, der durch die dichte Lagerung des Kolbens 46 an dem Gehäuseteil 84 einerseits und der Deckelnabe 52 andererseits und die dichte Anbindung des Gehäuseelements 84 an die Deckelnabe 52 zum Innenraum 24 des Wandlergehäuses 12 hin, d. h. sowohl zum ersten Wandler-Arbeitsfluidraum 90 als auch zum zweiten Wandler-Arbeitsfluidraum 92, fluiddicht abgedichtet ist. Das im Innenraum 24 des Gehäuses 12 angeordnete Wandler-Arbeitsfluid kann also nicht in den Druckfluidraum 94 eintreten und in entsprechender Weise kann das im Druckfluidraum 94 enthaltene Druckfluid nicht in den Inneraum 24 des Wandlergehäuses 12, d. h. nicht in den Wandler-Arbeitsfluidraum 90 und nicht in den Wandler-Arbeitsfluidraum 92, eintreten.
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Die Zufuhr des Wandler-Arbeitsfluids in den Innenraum 24 des Wandlergehäuses 12 kann über einen zwischen der Pumpenradnabe 22 und der Stützwelle 42 gebildeten Zwischenraum 96 und die das Leitrad 36 sowohl an der Pumpenradschale 16 als auch dem Turbinenrad 26 abstützende Lageranordnung 97 erfolgen. Ferner ist zwischen der Stützwelle 42 und einer beispielsweise als Getriebeeingangswelle ausgebildeten Abtriebswelle 98 ein Zwischenraum 100 gebildet, der ebenfalls oder alternativ zur Zufuhr des Wandler-Arbeitsfluids genutzt werden kann. Es sei darauf hingewiesen, daß die Welle 98 in drehfester Verbindung mit dem Turbinenrad 26 steht. Die Zwischenräume 96 oder/und 98 sowie die im Bereich der Lageranordnung 97 gebildeten Zwischenräume bilden also eine erste Fluidkanalanordnung, durch welche das Arbeitsfluid in den Innenraum des Wandlergehäuses 12, d. h. insbesondere in den ersten Wandler-Arbeitsfluidraum 90, gelangen kann.
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Die Abfuhr des Wandler-Arbeitsfluids aus dem Innenraum 24 kann im Bereich des zweiten Wandler-Arbeitsfluidraums 92 erfolgen. Zu diesem Zwecke weist die Deckelnabe 52 eine oder mehrere sich im wesentlichen radial erstreckende Durchtrittsöffnungen 102 auf, über welche das Wandler-Arbeitsfluid aus dem zweiten Wandler-Arbeitsfluidraum heraus an die Welle 98 heranströmen kann. Die Welle 98 weist eine zentrale Durchgangsbohrung oder -öffnung 104 auf, über welche dann das Wandler-Arbeitsfluid abgeführt werden kann. Diese Öffnung 104 bildet zusammen mit den Öffnungen 102 eine zweite Fluidkanalanordnung. Es sei darauf hingewiesen, daß selbstverständlich die Strömungsrichtung auch umgekehrt sein kann, d. h. das Wandler-Arbeitsfluid kann über die Öffnung 104 und die Öffnung 102 in den Wandler-Arbeitsfluidraum 92 eingeleitet werden, über die Kanäle oder Nuten 72, 74 oder die geöffnete Überbrückungskupplung 44 in den Wandler-Arbeitsfluidraum 90 gelangen und über die Lageranordnung 97 und die Zwischenräume 96, 100 abgezogen werden.
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Zur Versorgung des Druckfluidraums 94 mit Druckfluid weist die Deckelnabe 52 einen zweiten Satz von sich im wesentlichen radial erstreckenden Durchgangsöffnungen 106 auf. Diese münden radial außen in einen zwischen dem zylindrischen Abschnitt 48 des Kolbens 46 und dem Gehäuseteil 84 gebildeten Bereich. Radial innen münden die Öffnungen 106 in einen in Umfangsrichtung sich erstreckenden Ringraum 108 an der Innenumfangsfläche der Deckelnabe 52. In diesem Bereich ist die Welle 98 über ein Gleitlagerelement 110 am Gehäuse 12, d. h. der Deckelnabe 52, drehbar gelagert. Das Gleitlagerelement 110, das an seiner Innenumfangsfläche einen Gleitlagerbelag od. dgl. tragen kann, weist ebenfalls Durchgangsöffnungen 112 auf, die radial außen in den Ringraum 108 münden und die radial innen über eine jeweilige Öffnung 114 in Verbindung mit einem Kanal 116 stehen. Dieser Kanal 116 liegt radial außerhalb der zentralen Durchgangsöffnung 104 und ist an dem axialen Ende der Welle 98 beispielsweise durch Einpressen einer Kugel od. dgl. dicht abgeschlossen. Vorzugsweise sind in Umfangsrichtung verteilt mehrere derartige Kanäle 116 und Öffnungen 114 vorgesehen. Über diese Kanäle 116 und Öffnungen 114 sowie Öffnungen 112 und 106, welche zusammen eine dritte Fluidkanalanordnung bilden, kann das Druckfluid in den Druckfluidraum 94 gelangen bzw. aus diesem abgezogen werden.
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Die Funktionsweise des in 1 dargestellten Drehmomentwandlers, insbesondere zur Herstellung und insbesondere Aufhebung des Überbrückungszustands wird im folgenden beschrieben:
In einem Betriebszustand, in welchem der Drehmomentwandler 10 seine Wandlerfunktion erfüllen soll, d. h. das Turbinenrad 26 soll bezüglich des Gehäuses 12 im wesentlichen frei drehbar sein, wird dem Druckfluidraum 94 Druckfluid zugeführt, dessen Druck etwas höher ist als der Druck des im Innenraum 24 angeordneten Wandler-Arbeitsfluids. Auf diese Art und Weise wird der Kolben 46 in der Darstellung der 1 nach rechts, d. h. vom Gehäusedeckel 14 weg und auf das Turbinenrad 26 zu verschoben. Dabei wird die Kupplungslamelle 66 freigegeben, d. h. sie ist nicht zwischen den Reibflächen 62, 64 geklemmt. Da zum Ausrücken der Überbrückungskupplung 44 ein Druck im Druckfluidraum genügt, der geringfügig größer ist als der im Innenraum 24 vorherrschende Druck des Wandler-Arbeitsfluids, genügt hier das Bereitstellen einer Förderpumpe mit relativ geringer Förderkapazität, d. h. es ist nicht erforderlich, eine Pumpe bereitzustellen, die zum Erzeugen von Drücken ausgebildet ist, die wesentlich höher sind als der im Innenraum 24 vorherrschende Druck des Wandler-Arbeitsfluids.
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Soll nun der Überbrückungszustand hergestellt werden, so wird der Druck des Druckfluids im Druckfluidraum 94 freigegeben, so daß der im Innenraum 24 des Wandlergehäuses 12 vorherrschende Druck des Wandler-Arbeitsfluids höher ist als der Druck im Druckfluidraum 94. Der Kolben 46 wird dann in Richtung auf den Gehäusedeckel 14 zu gepreßt, so daß die Lamelle 66 mit ihren Reibbelägen 68, 70 nunmehr zwischen dem Kolben 46 und dem Gehäusedeckel 14 eingeklemmt ist und somit das Turbinenrad 26, ggf. unter Zulassung eines bestimmten Schlupfs, mit dem Gehäuse 12 zur gemeinsamen Drehung verbunden ist. Da die Abfuhr oder Zufuhr von Druckfluid zum Druckfluidraum 94 nicht zu einer gleichzeitig stattfindenden Zufuhr oder Abfuhr von Fluid in den Innenraum 24 des Wandlergehäuses 12 führt (die geringfügige Volumenänderung des Innenraums 24 durch geringfügiges Vergrößern bzw. Verkleinern des Druckfluidraums 94 sei hier unberücksichtig), bleibt die Wandlercharakteristik und das Leistungsvermögen des Wandlers im wesentlichen unbeeinträchtigt. Insbesondere kann bei Freigeben des Drucks im Druckfluidraum 94 der im Innenraum 24 des Drehmomentwandlers 10 vorherrschende Druck des Wandler-Arbeitsfluids vollständig genutzt werden, um die Anpreßkraft der Überbrückungskupplung 44 herzustellen. Dies bedeutet wiederum, daß bei relativ geringer Kapazität einer Förderpumpe ein sehr hoher Anpreßdruck der Überbrückungskupplung erzielt werden kann. Dies ist insbesondere daher von Bedeutung, da der Betriebszustand, in dem die Überbrückungskupplung 44 im eingerückten Zustand ist, in zeitlicher Hinsicht gegenüber einem Betriebszustand, in welchem die Überbrückungskupplung 44 ausgerückt ist und somit in den Druckfluidraum 94 Druckfluid gefördert werden muß, deutlich überwiegt.
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Als ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltungsform, bei welcher durch den Kolben 46 der Innenraum 24 in die beiden Wandler-Arbeitsfluidräume 90, 92 unterteilt ist und die Wandler-Arbeitsfluidzufuhr bzw. -abfuhr über diese beiden Wandler-Arbeitsfluidräume erfolgt, kann dafür gesorgt werden, daß in definierter Art und Weise durch Strömen des Wandler-Arbeitsfluids entlang der Reibbeläge 68, 70 eine Kühlung der Überbrückungskupplung 44 stattfindet, was insbesondere im Schlupfbetrieb von Bedeutung ist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß nicht notwendigerweise die in der 1 erkennbaren Kanäle oder Nuten 72, 74 in den Reibbelägen 68, 70 vorgesehen sein müssen. Zum Übergang des Wandler-Arbeitsfluids von einem der Wandler-Arbeitsfluidräume in den anderen ist ebenso möglich, im Kolben 46 düsenartige Öffnungen vorzusehen.
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In 2 ist eine Abwandlung der vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsform dargestellt. Im folgenden wird im wesentlichen auf die konstruktiven Unterschiede eingegangen.
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Man erkennt hier, daß die Welle 98 einen äußeren Wellenmantel 120 umfaßt, in welchem ein Röhrenteil 122 derart eingesetzt ist, daß es im axialen Endbereich nahe dem Gehäusedeckel 14 beispielsweise durch Einpressen od. dgl. mit dem Mantel 120 fluiddicht verbunden ist. Das Röhrenteil 122 bildet dann die zentrale Öffnung 104, über welche das Wandler-Arbeitsfluid in bzw. aus dem Wandler-Arbeitsfluidraum 92 geleitet werden kann. Der zwischen dem Röhrenteil 122 und dem Mantel 120 gebildete Zwischenraum 124 bildet nunmehr einen Kanal, über welchen das Druckfluid zu der oder den Öffnungen 114, den im wesentlichen mittig in dem Gleitlagerteil 110 angeordneten Öffnungen 112, dem Ringraum 108 und den Öffnungen 106 und in den Druckfluidraum 94 gelangen kann.
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Ein weiterer konstruktiver Unterschied liegt darin, daß die drehfeste Verbindung des Kolbens 46 mit dem Gehäuse 12 nunmehr über eine Formschluß-Eingriffsanordnung 130 erfolgt, die zwischen dem Kolben 46 und dem Gehäuseteil 84 wirkt. Dazu weisen diese beiden Komponenten jeweils angeformte Außen- bzw. Innenstirnverzahnungen 132, 134 in ihren sich jeweils im wesentlichen axial erstreckenden Abschnitten 86 bzw. 136 auf. Die Verzahnungen 132, 134 können bei Fertigung des Gehäuseteils 84 bzw. des Kolbens 46 aus Blechteilen in einfcher Weise beim Umformungsvorgang durch Druckrollen od. dgl. gebildet werden. Diese Verzahnungen 132, 134 können durch axiales Ineinanderschieben von Kolben 46 und Gehäuseteil 84 in Eingriff gebracht werden.
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Da derartige Formschluß-Eingriffsanordnungen im allgemeinen mit einem geringfügigen Bewegungsspiel behaftet sind, könnten im ausgerückten Zustand der Überbrückungskupplung durch Bewegung des Kolbens 46 bezüglich des Gehäuseteils 84 Klappergeräusche auftreten. Um dies zu vermeiden, ist auf der Deckelnabe 52 ein Reibring 136 vorgesehen, welcher beispielsweise an der dem Kolben 46 zugewandten axialen Seite einen Reibbelag 138 tragen kann oder vollständig aus derartigem Material gebildet sein kann. Axial stützt sich der Reibring 136 an einem Sicherungsring oder sonstigen Sicherungselement 140 ab. Wird durch Erhöhen des Fluiddrucks im Druckfluidraum 94 der Kolben 46 vom Gehäusedeckel 14 weg verlagert, so kommt er mit seinem radial inneren Bereich in Anlage an dem Reibring 136 und wird somit gegen ein im wesentlichen freies Drehen bezüglich des Gehäuseteils 84 blockiert. Das Auftreten von Klappergeräuschen kann somit zuverlässig vermieden werden.
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Eine weitere Abwandlung dieser Ausgestaltungsform eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers ist in 3 gezeigt. Auch mit Bezug auf die 3 wird wieder nur auf die konstruktiven Unterschiede hinsichtlich der in 1 gezeigten Ausgestaltungsform eingegangen.
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Zunächst erkennt man, daß hier wiederum die Welle 98 aus dem Wellenmantel 120 und dem Röhrenteil 122 gebildet ist. Die Welle 98 ist nunmehr jedoch nicht im Bereich ihres axialen Endes nahe dem Gehäusedeckel 14 gelagert, sondern ist an der Stützwelle 42 beispielsweise unter Zwischenlagerung eines Gleitlagerelements 150 gelagert. Dieses Gleitlagerelement 150 kann beispielsweise einen Gleitbelag tragen und axiale Nuten 152 aufweisen, die den Durchtritt von Fluid zwischen der Stützwelle 42 und der Welle 98 über den Zwischenraum 100 ermöglichen, wie dies vorangehend mit Bezug auf die 1 beschrieben wurde.
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Im Bereich ihres freien Endes ist die Welle 98 nunmehr gegen die Deckelnabe 52 durch zwei ringartige Dichtungselemente 154, 156 abgedichtet.
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Die beiden Dichtungselemente 154, 156 liegen axial beidseits der Öffnungen 106, welche durch die Deckelnabe 152 hindurch zum Druckfluidraum 94 führen. Es sei darauf verwiesen, daß die Dichtungselemente 154, 156 selbstverständlich auch gedichtete bzw. gekapselte Lageranordnungen sein können, um alternativ oder zusätzlich zu dem Gleitlagerelement 152 die Welle 98 in ihrem axialen Endbereich zu lagern.
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Ferner erkennt man in 3, daß die drehfeste Kopplung zwischen dem Kolben 46 und dem Gehäuseteil 84 durch eine Formschluß-Eingriffsformation 130 gebildet ist, die an dem Kolben 46 eine oder eine Mehrzahl von Öffnungen 158 umfaßt, in welche jeweilige Vorsprünge 160 des Gehäuseteils 84 eingreifen. Da auch eine derartige Formschluß-Eingriffsanordnung 130 nicht völlig spielfrei ausgebildet werden kann, ist es auch hier vorteilhaft, den Reibring 136 vorzusehen, an welchem im ausgerückten Zustand der Überbrückungskupplung 44 der Kolben 46 zur Anlage kommen kann, um somit ein im wesentliches freies Vibrieren des Kolbens 46 bezüglich des Gehäuseteils 84 zu unterdrücken.
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Die mit Bezug auf die 1 bis 3 beschriebene Ausgestaltungsform bzw. die verschiedenen Abwandlungen derselben zeigen jeweils Drehmomentwandler, bei welchen die Überbrückungskupplung 44 wenigstens zwei Reibflächenbereiche, gebildet durch die beiden Reibbeläge 68, 70 der Lamelle 66, vorsieht. Es sei hier darauf hingewiesen, daß es selbstverständlich möglich ist, in Achsrichtung aufeinanderfolgend mehrere Lamellen 66 mit dem Turbinenrad 26 drehfest zu koppeln, und zwischen zwei derartigen Lamellen 66 dann jeweils eine Gegenlamelle anzuordnen, die mit dem Kolben 46 drehfest gekoppelt ist. Auf diese Art und Weise kann die Anzahl der wirksamen Reibflächenbereiche weiter erhöht werden.
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Eine alternative Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Drehmomentwandlers ist in 4 gezeigt. Komponenten, welche vorangehend beschriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau bzw. Funktion entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs ”a” bezeichnet.
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Bei der in 4 dargestellten Ausgestaltungsform ist das Gehäuseteil 84a nicht mehr mit einer Deckelnabe od. dgl. fest verbunden, sondern ist nunmehr mit der Turbinenradnabe 32a beispielsweise durch Verschweißung, insbesondere Laserverschweißung, verbunden. Diese Turbinenradnabe 32a stützt sich nunmehr axial unter Zwischenanordnung eines Gleitlagerrings 162a od. dgl. am Gehäusedeckel 14a ab. In dem Gleitlagerring 162a sind sich im wesentlichen radial erstreckende Nuten oder Kanäle 164a vorgesehen, über welche das Wandler-Arbeitsfluid aus dem Wandler-Arbeitsfluidraum 92a zur zentralen Öffnung 104a der Welle 98a strömen kann oder umgekehrt. Es bildet die zentrale Öffnung 104a zusammen mit den Nuten oder Kanälen 164a die zweite Fluidkanalanordnung.
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Auch der Kolben 46a der Überbrückungskupplung 44a ist nunmehr in seinem radial inneren Bereich auf der Turbinenradnabe 32a unter Zwischenanordnung des Dichtungrings 50a fluiddicht und axial verlagerbar geführt.
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Der Kolben 46a steht nunmehr radial außen in drehfestem Eingriff mit dem Torsionsschwingungsdämpfer 80a oder dem Element 82a und ist somit bezüglich des Turbinenrads 26a im wesentlichen drehfest gehalten. Dies bedingt im wesentlichen auch die drehfeste Positionierung des Kolbens 46a bezüglich des Gehäuses 84a. Der Kolben 46a trägt einen Reibbelag 166a, welcher beispielsweise wieder Nuten oder Kanäle 168a aufweisen kann. Mit diesem Reibbelag 166a ist der Kolben 46a, ebenso wie vorangehend beschrieben, bei Absenken des Fluiddrucks im Druckfluidraum 94a gegen die Reibfläche 64a des Gehäusedeckels 14 preßbar. Auf diese Art und Weise kann eine vollständige Komponente bzw. Baugruppe, nämlich die Lamelle oder die Lamellen, die in den Ausgestaltungsformen gemäß 1 bis 3 vorgesehen ist, weggelassen werden. Grundsätzlich ist jedoch bei einer derartigen Ausgestaltungsform auch die Erweiterung auf mehrere wirksame Reibflächenbereiche, d. h. 3 bzw. 5 Reibflächenbereiche, möglich, wenn mit dem Turbinenrad 26a wieder eine oder mehrere Lamellen drehfest gekoppelt werden, wobei zwischen diesen Lamellen bzw. zwischen einer Lamelle und Reibbelag 166a dann Gegenlamellen vorzusehen sind, die mit dem Gehäusedeckel 14a drehfest zu verbinden sind.
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Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsform gemäß der 4 hinsichtlich Aufbau bzw. Funktion im wesentlichen den vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsformen.
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Die 5 zeigt eine Abwandlung der in 4 dargestellten Ausgestaltungsform. Es wird im folgenden wieder im wesentlichen auf die konstruktiven Unterschiede eingegangen.
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Man erkennt, daß hier die Turbinenradnabe 32a axial über eine Lageranordnung 170a an dem Gehäusedeckel 14a abgestützt ist, wobei diese Lageranordnung 170a nunmehr keine Durchtrittskanäle od. dgl. aufweist. Stattdessen ist im Gehäusedeckel 14a beispielsweise durch Einprägen od. dgl. wenigstens eine Vertiefung 172a gebildet, vorzugsweise eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden und sich im wesentlichen radial erstreckenden Vertiefungen 172a. Über diese wird nun in radialer Richtung die Lageranordnung 170a überbrückt, so daß das Wandler-Arbeitsfluid wieder aus dem Wandler-Arbeitsfluidraum 92a über diese Vertiefungen oder Kanäle 172 zur zentralen Öffnung 104a der Welle 98a strömen kann oder zurück.
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Insbesondere bei den Ausgestaltungsformen gemäß den 4 und 5 führt die erfindunsgemäße Verlagerung des Kupplungskolbens 46a auf den Gehäusedeckel 14 zu beim Einrücken der Kupplung zu dem Vorteil, daß eine Abstützung der Kolbenkraft gegen das Pumpengehäuse vermieden werden kann, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist. Es kann somit eine sehr hohe Lagerbelastung und eine übermäßige Krafteinleitung in das Pumpenrad vermieden werden, was gleichzeitig zum Vermeiden einer entsprechenden Verformung des Gehäuses 12a führt. Es muß lediglich der vom zweiten Wandler-Arbeitsfluidraum 92a her auf das Gehäuseteil 84a ausgeübte Druck über die Pumpenschale 16a abgestützt werden. Dies führt bei der angegebenen Fluid-Zirkulationsrichtung zu einer relativ geringen abzustützenden Kraft.
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Zusammenfassend sei noch darauf hingewiesen, daß selbstverständlich die verschiedenen Varianten, die in den 1 bis 5 dargestellt sind, miteinander kombiniert werden können. So kann die Art der Zuführung des Druckfluids zum Druckfluidraum, d. h. insbesondere auch die Art der Ausgestaltung der Welle 98 bzw. 98a bzw. deren Lagerung, mit jeder Art von Überbrückungskupplung bzw. mit jeder Art der drehfesten Kopplung zwischen dem Gehäuseteil 84 bzw. 84a und dem Kolben 46 bzw. 46a kombiniert werden. Ferner sei noch darauf hingewiesen, daß dann, wenn im vorliegenden Text davon die Rede ist, daß durch den Kolben der Innenraum des Wandlergehäuses in zwei Wandler-Arbeitsfluidräume unterteilt wird, dies selbstverständlich nicht bedeutet, daß alleine der Kolben diese Funktion übernimmt. Man erkennt in den Figuren, daß selbstverständlich auch die Reibbeläge oder eventuell vorgesehene Lamellen bzw. weitere Komponenten zu dieser Unterteilung beitragen können.
