DE2723535A1

DE2723535A1 - Vorrichtung zum kuppeln der turbinen- und pumpenelemente einer hydrodynamischen vorrichtung

Info

Publication number: DE2723535A1
Application number: DE19772723535
Authority: DE
Inventors: John Saxon Ivey; Russell Earl Silberschlag
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1976-06-29
Filing date: 1977-05-25
Publication date: 1978-01-05
Also published as: SE7707205L; DE2723535C3; GB1556931A; IT1085482B; DE2723535B2; FR2356842A1; CA1053115A; US4063623A; JPS531758A; AU508208B2; BR7704230A; AU2491177A

Description

Borg-Warner Corporation 0 7 0 Q C Q C

200 South Michigan Avenue A I L 0 D 0 0

Chicago, Illinois 60604 - USA

M-4272 23. Mai 1977

Vorrichtung zum Kuppeln der Turbinen- und Pumpenelemente einer hydrodynamischen Vorrichtung

Die Erfindung betrifft drehzahlabhängig einrückbare Vorrichtungen wie beispielsweise Kupplungen·

Es ist bekannt, die Pumpen- und Turbinenelemente einer hydrodynamischen Vorrichtung durch eine Kupplung miteinander zu kuppeln, um zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Vorrichtung ein Rutschen zwischen diesen Elementen unter bestimmten Bedingungen zu vermeiden. Es ist ferner bekannt, daß zweckmäeigerweiee die Drehzahl eines der Elemente als Signal benutzt wird, um das Ein- und Ausrücken der Kupplung einzuleiten. Der Einrückvorgang ist kritisch, wenn die Kupplung beispielsweise bei einer hydrodynamischen Vorrichtung in Verbindung mit einem automatischen Getriebe verwendet wird, wehrend eines automatischen Gangwechsele ist es erwünscht, dafl die Kupplung ausgerückt ist, so daß Drehmomentänderungen, die während des Gangwechsels stattfinden, nicht rauh sind, im Hinblick darauf, daß die hydrodynamische Vorrichtung StBBe absorbiert. Wenn die Kupplung dir hydrodynamischen Vorrichtung während des Schaltvorgange eingerückt bleibt, wird von der Steuerung zur Erzielung eines weichen 8chaltverhaltens mehr verlangt, da die normale itoBdämpfende Eigenschaft der hydro-

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dynamischen Vorrichtung ausgeschaltet ist. Wenn der Antrieb unerwünschte Drehschwingungen besitzt, ist es ebenfalls wichtig, die stoßdämpfenden Eigenschaften der hydrodynamischen Vorrichtung zu gegebenen Zeiten zu verwenden.

Eine Lösung des Problems sah eine konstruktiv einfache Verriegelungskupplung für eine hydrodynamische Vorrichtung vor, die zu der richtigen Zeit ein— und ausgerückt wurde, und zwar ohne Verwendung einer äußeren Steuervorrichtung zum Festlegen der Einrück- und Auerückpunkte. Diese Verriegelungskupplung ermöglichte außerdem automatisch Drehzahlunterechiede innerhalb der Vorrichtung während bestimmter Betriebszustände wie beispielsweise während eines Gangwechsels. Bei der vorbekannten Lösung war Jedoch erforderlich, daß eine Blechrampeneinheit an der äußeren Turbinenfläche angeschweißt oder in anderer Weise befestigt wurde, was Schwierigkeiten insofern aufwarf, als die Turbinenaußenfläche hinsichtlich ihrer Dimensionen normalerweise nicht so präzise kontrollierbar ist; daß eine einwandfrei arbeitende Kupplung in jedem Fall gewährleistet war. Außerdem besaß die vorbekannte Kupplung «inen begrenzten Flächeninhalt auf der Reibfläche, da sie durch die verwendete Feder unterbrochen war. Außerdem war bei der vorbekannten LBsung eine Berührung des Reibkörpers über seiner gesamten Unterseite mit dem Nocken erforderlich, was einen keilförmig ausgebildeten Reibkörper erforderte, bei dem die Unterseite bearbeitet werden mußte·

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Vermeidung
Zur / dieser Schwierigkeiten schlägt die Erfindung die im Anspruch 1 angegebene Lösung vor. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Somit ist eine ringförmige Scheibe an dem Turbinenelement einer hydrodynamischen Vorrichtung befestigt, und die Scheibe ist mit einer Reihe von Taschen in Form von Öffnungen versehen, die

enthalten.

jeweils einen Reibkörper mit einem Reibbelag / Zentrifugalkräfte bewegen die Reibkörper radial nach außen, so daß sie sich an eine innere Ringfläche des das Pumpenelement treibenden Teiles anlegen. Eine Reihe von Federn liegen an der Scheibe an und sind an den Reibkörpern befestigt, um ihrer radial nach außen gerichteten Bewegung einen Widerstand entgegenzusetzen und die EinrOckanfangsgeschwindigkeit der Kupplung festzulegen.

Nach anfänglichem Reibungseingriff der Reibkörper erzeugen Nocken in den öffnungen, in denen die Reibkörper gelagert sind, eine Klemmwirkung, durch die die Reibkörper verklemmt werden. Ein Hysterese-Effekt wird erzielt, da die Reibkörper die Klemmwirkung bei einer kleineren Drehzahl als bei der, bei der sie eingeruckt werden, beenden.

Hysterese
Zusätzlich zu dem /-Effekt der Klemmwirkung wird durch die

vorliegende Erfindung eine drehmomentempfindliche Funktion erzielt. Es hat sich gezeigt, daß bei Drehmomentinstabilitäten

torque
( / surges), die bei einem Aufwärtsschalten in automatischen

Getrieben auftreten, die Kapazität der Kupplung derart ist,

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defl sie kurzzeitig Drehzahlunterschiede zwischen dem Pumpenelement und dem Turbinenelement zuläßt. Außerdem erlauben die Reibkörper kurzzeitig Drehzahlunterschiede zwischen dem Pumpenelement und dem Turbinenelement bei Drehmomentumkehrzuständen, wie sie beispielsweise bei einem Runterschalten auftreten können, wenn das Drehmoment dazu tendiert, kurzzeitig von dem Turbinenelement auf das Pumpenelement überzugehen, im Gegensatz zu dem normalen Drehmomentenverlauf von dem Pumpenrad zu dem Turbinenrad. Ein solcher Zustand, bei dem Drehzahlunterschiede (also ein Rutschen) zwischen dem Turbinen- und Pumpemelement durch die Kupplung zugelassen werden, wird im folgenden als ein Lösen der Kupplung bezeichnet, obwohl die Reibkörper während dieses Zustandes in Berührung bleiben können. Das automatische Lösen während eines Gangwechsels ist außerordentlich wichtig, um die stoBdämpfenden Eigenschaften des Drehmomentwandlers während solcher Gangwechsel zu erhalten.

Darüber hinaus wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine Drehmomentwandler-Kupplung mit einer - an dem Turbinenelement mittels Nieten oder in anderer Weise befestigten - Scheibe geschaffen, durch die ein einfaches Verfahren zum Herstellen von Kupplungen unterschiedlicher Kapazität ermöglicht wird, dadurch, daß unterschiedliche Scheiben verwendet werden können, bei denen die Form und/oder der Winkel der Nockenfläche auf der Scheibe, an der die Reibkörper anliegen, geändert werden kann; hierdurch werden unterschiedliche Drehmomentkapazitätsgrenzen

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für die Kupplung erzielt, wodurch die Kupplung an unterschiedliche Motor-Getriebekonbinationen für Fahrzeuge angepaßt werden kann« Auch die Anzahl der Reibkörper kann geändert werden, um die Orehmomentkapazität der Kupplung zu ändern·

Außerdem lösen sich die Reibkörper der vorliegenden Erfindung einheitlich von der äußeren ringförmigen Kupplungefläche, statt daß sie während des AusrGckene kippen, wie dies bei früheren Lösungen möglich war. An der Reibkörpereinheit der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise eine Feder befestigt, die an beiden Enden der Reibkörpereinheit an der Scheibe anliegt, wodurch sichergestellt wird, daß die Reibkörpereinheit sich von der äußeren Kupplungsfläche mit gleichem Abstand nach innen wegbewegt, da die Feder auf die Reibkörpereinheit an deren beiden Enden einwirkt. Dies verhindert eine übermäßige Abnutzung an einem Ende der Reibkörper, was dann eintreten könnte, wenn ein Abschnitt des Reibkörpers vor einem anderen außer Eingriff gelangt.

Dadurch, daß die Feder an dem unteren Abschnitt des Reibkörpers befestigt ist, wird außerdem die gesamte Außenfläche des Reibkörpers als Reibfläche benutzt, wogegen bei der älteren Lösung weniger Reibfläche aktiv war, da die verwendete Federeinrichtung an der äußeren Reibfläche des Reibkörpers anlag und die Reibfläche daher unterbrach.

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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist am unteren Teil des Reibkörpers ein Kontaktglied oder Nockenfolgeglied vorgesehen, das an dem Nocken der Scheibe anliegt, so daß das Nockenfolgeglied in wirtschaftlicher Weise aus einem hoch widerstandsfähigen, abriebfesten Material und der Reibkörper aus einem sehr viel billigeren Stahl und/oder ähnlichen Material hergestellt werden kann· Außerdem wird durch die Verwendung des Nockenfolgegliedes die Möglichkeit geschaffen, daß der Reibkörper sich verriegelt und/oder selbst ausrichtet bezüglich der äußeren Reibfläche, wenn der Reibkörper erfaßt wird; diese Bewegung war bei den früheren Konstruktionen nicht möglich, bei der die gesamte untere Fläche des Reibkörpers an einem Nocken oder einer Rampe anlag.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der Verwendung von Nocken auf einer Scheibe im Vergleich zu der Verwendung von Nocken auf einem relativ breiten Blechteil; die Nocken können bei minimalen zusätzlichen Kosten bei der Herstellung gekrümmt werden, und somit können die Nocken unterschiedlich geneigt und die Kupplungseinruckeigenschaften dadurch geändert werden, daß die Geschwindigkeit der radialen Verstellung des Reibkörpers bezüglich der bogenförmigen Bewegung des Nockens entlang unterschiedlicher Abschnitte des Nockens variiert werden.

Außerdem kann eine einzige Feder anstelle von zwei Federn zur Erzielung der Rückholfunktion benutzt werden. Die Reibkörpereinheit ist symmetrisch, wodurch eichergestellt wird, daß sie nicht verkehrt in die Scheibe eingebaut werden kann. Dadurch, daß

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der Reibkörper und die Feder zu einer Einheit zusammengesetzt sind, wird der Einbau der Reibkörpereinheiten in die Scheibe vereinfacht.

Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 einen Querschnitt durch einen hydraulischen Drehmomentwandler mit einer drehzahlabhängigen Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Figur 2a einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 in Figur 1;

Figur 2b eine der Figur 2a entsprechende Ansicht in einem anderen Betriebszustand;

Figur 3 eine Teilansicht einer abgewandelten Ausführungsform einer Reibkörpereinheit für die Vorrichtung nach Figur 1;

Figur 4 eine Draufsicht auf die Reibkörpereinheit nach Figur 3; Figur 5 einen Querschnitt entlang der Linien 5-5 in Figur 2b;

Figur 6 eine Teilansicht einer abgewandelten Scheibe zur Verwendung in der Vorrichtung nach Figur 1;

Figur 7 eine Ansicht entlang der Linien 7-7 in Figur 6.

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Die in Figur 1 gezeigte Kupplung 10 befindet sich in einer hydrodynamischen Vorrichtung 12 in Form eines hydraulischen Drehmomentwandlers mit einem Antriebsgehäuse 14, das in bekannter Weise mit einem beschaufelten Pumpenelement 16 verbunden ist. Der hydraulische Drehmomentwandler 12 weist ein beschaufeltes Turbinenelement 16 auf, das von einem Pumpenelement 16 und einem Statorelement 20 hydrodynamisch angetrieben wird. Die Kupplung 10 "verriegelt" das Turbinenelement 18 mit dem Pumpenelement 16 durch Reibeingriff zwischen der Kupplung 10 und einer inneren Ringfläche 22 des Antriebsgehäuses 14. Wie bekannt, ist das Antriebsgehäuse 14 mit dem Fahrzeugmotor verbunden, um von ihm angetrieben zu werden. Das Turbinenelement 1Θ ist über eine Keilverzahnung 24 mit einer Getriebe-Eingangs— welle verbindbar, um diese anzutreiben, wenn das Turbinenelement von dem Pumpenelement angetrieben wird. _v

Das Turbinenelement 18 besitzt einen radial äußeren Beschaufelungsabschnitt 26, der beispielsweise durch Nieten 28 mit einer inneren Nabe 30 verbunden ist. Das Antriebsgehäuse 14 besitzt einen radialen Abschnitt 32, der mit einem zentralen Nabenabschnitt 34 verbunden ist. Der radiale Abschnitt 32 ist so gekrümmt, dai'3 er ungefähr an die Form des Turbinenelementes 18 angepaßt ist. Die Nabe 30 des Turbinenelementes 18 weist einen axial verlaufenden Lagerabschnitt 38 auf, der in der Nabe 34 des Antriebsgehäuses 14 in einem Lager 40 drehbar gelagert ist. Das Turbinenelement 18 ist somit innerhalb des Antriebsgehäuses 14

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drehbar gelagert, wodurch eine konzentrische Drehbewegung des Antriebsgehäuses 14 und des Pumpenelementes 16 sowie des Turbinenelementes 18 sichergestellt ist.

Die Kupplung weist eine ringförmige gekrümmte Scheibe 42 und Reibkörpereinheiten 44 auf. Die Scheibe 42 ist auf der Nabe des Turbinenelementes 18 konzentrisch angeordnet und beispielsweise mittels Nieten 28 daran befestigt, so daß sie sich mit dem Turbinenelement 18 dreht. Die ringförmige Scheibe 42 ist, wie in Figur 1 gezeigt, so gekrümmt, daß sie der Form und Krümmung des Turbinenelementes 18 entspricht und ein möglichst geringer Platzbedarf zur Aufnahme der Scheibe 42 und der Kupplung 10 gegeben ist.

Es wird nun auf Figur 2 Bezug genommen. Die Scheibe 42 weist eine Reihe von Taschen 50 in Form von über den Umfang verteilten Öffnungen auf. Die Anordnung und Ausgestaltung der Öffnungen ist derart, daß T-förmige Vorsprünge 52 auf beiden Seiten einer einzelnen Öffnung 50 Laschen 54 bilden, die sich radial über den Endabschnitt der Öffnungen 50 erstrecken. Die Laschen 54 wirken mit Reibkörpereinheiten 44 zusammen, um diese innerhalb der Öffnungen 50 zu halten. Zentral innerhalb jeder Öffnung 50 ist eine als Rampe dienende Nockenfläche 56 vorgesehen, die mit den Reibkörpereinheiten 44 zusammenwirkt und eine selbstklemmende Anlage der Reibkörper an der Ringfläche 22 des Antriebsgehäussa hervorruft. Die Nockenflächen 56 können, wie dargestellt, gekrümmt ausgebildet sein, und zwar aus noch zu erläuternden Gründen.

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Die Reibkörpereinheiten 44 sind in den Figuren 3 und 4 genauer dargestellt. Die Reibkörpereinheiten 44 bestehen im wesentlichen aus einem rechteckigen Reibkörper 60, der etwas gekrümmt entsprechend der gekrümmten Form der Ringfläche 22 ausgebildet ist· An dem Reibkörper 60 sind eine Feder 62, ein Reibbelag 64 und ein Nockenfolgeglied 66 in Form eines Kontaktgliedes angebracht· Der Reibbelag 64 ist an der äußeren konvex gekrümmten Fläche 68 des Reibkörpers 60 angeklebt. Der Reibbelag kann aus papier— artigem oder irgendeinem anderen geeigneten Material bestehen·

Die Feder 62 ist an dem Reibkörper mittels Schrauben 70 befestigt, die in Gewindebohrungen 72 eingeschraubt sind· Die Schrauben 70, von denen beispielsweise vier vorgesehen sind, erstrecken sich durch Löcher, die in der Feder 62 gebildet sind. Statt Schrauben 70 können, wie in Figur 3 gezeigt, Nieten 70a aus dem Material des Reibkörpers 60 selbst ausgestoßen werden, wobei über die Nieten die Federn angeordnet und dann die Nieten aufgebogen bzw. deformiert werden, um die Feder 62 am Reibkörper 60, wie dargestellt, zu befestigen*

Die Feder 62 weist einen Mittelabschnitt 80 mit aufgebogenen Endabschnitten 82 auf, in denen Schlitze 84 gebildet sind, von denen die Laschen 54 aufgenommen werden. Aus den Schlitzen 84 herausgebogen sind Lippen 86· Die Feder 62 weist außerdem eine mittlere Öffnung 88 auf, die zur Aufnahme des Nockenfolgegliedes 66 ausgebildet ist.

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Das Nockenfolgeglied 66 besteht aus einem Schaftabschnitt 90, der innerhalb einer entsprechend bemessenen Öffnung 92 im Reibkörper 60 sitzt. Das Nockenfolgeglied 66 ist mit einem größeren rechteckigen Abschnitt 91 versehen, der zwei Wirkflache"94 aufweist, die als Nocken - oder Klemmflächen dienen· Eine der Wirkflachen 94 legt sich an die Nockenfläche 56 an, um den Reibkörper 60 zu betätigen, wie im folgenden beschrieben wird. Ggf. kann das Nockenfolgeglied 66 aus dem Material des Reibkörpers 60, ähnlich wie die Nieten 70a, gebildet werden, indem etwas des Materials von der äußersten Fläche des Reibkörpers 60 nach innen gestoßen und dann das ausgestoßene Material entsprechend geformt und maschinell bearbeitet wird, um Wirkflächen 94 zu bilden.

Die Reibkörpereinheit 44 kann außerhalb des Drehmomentwandlers zunächst zusammengesetzt werden, indem der Reibbelag 64 daran angeklebt und dann die Feder und das Nockenfolgeglied 66, wie oben beschrieben, daran befestigt wird. Die gesamte Reibkörpereinheit 44 wird dann in die Öffnungen 50, wie in Figur 2 dargestellt, eingesetzt, wobei die Schlitze 84 der Feder 62 die Laschen 54 und die die Laschen 54 erfassenden Lippen 86 aufnehmen. Die Länge der Feder im Vergleich zur Länge des Reibkörpers 60 ist derart, daß der Abschnitt 82 der Feder 62 auf der rechten Seite die Lippe 86 in Anlage mit der Lasche 54 hält, wenn die Reibkörpereinheit 44 ihrer nach links voll zurückgezogene Stellung (in Figur 2a) einnimmt. Die Laschen 86 dienen somit dazu, die Reibkörpereinheit 44 in allen Betriebszuständen

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in der Öffnung 50 zu halten. Außerdem sind die Federn so ausgebildet, daß sie die Reibkörpereinheit 44 radial nach innen (in Figur 2) drücken, wodurch sie einer nach außen gerichteten Bewegung der Reibkarpereinheit 44 einen Widerstand entgegensetzen ·

Die Funktionsweise der Kupplung 10 bei Betrieb in der hydrodynamischen Vorrichtung 12 ist derart, daß sich die Reibkörperainheit 44 zunächst in der in Figur 2 gezeigten Stellung befindet, wenn sich das Turbinenelement 16 nicht dreht; es tritt dann keine Zentrifugalkraft auf. Wenn sich das Pumpenelement 16 dreht, beginnt das Turbinenelement 18 sich zu drehen, und während die Drehzahl des Turbinenelementes 1Θ größer wird, suchen die Reibkörpereinheiten 44 sich in Abhängigkeit von der Zentrifugalkraft nach außen zu bewegen. Wenn sich die Reibkörper 60 und der Bremsbelag 64 an die Ringfläche 22 anlegen, wird die Reibkörpereinheit 44 dadurch veranlaßt, sich bezüglich der Scheibe 42 entlang der Nockenflächen 56 zu bewegen, und aufgrund der Wirkung der rampenartigen Nockenfläche 46, an denen das Nockenfolgeglied 66 anliegt, werden die Reibkörper 60 mit der Ringfläche 62 verklemmt, wodurch das Turbinenelement 18 mit dem Antriebsgehäuse des Pumpenelementes 16 gekuppelt wird, so daß sie als Einheit umlaufen. Die Kupplung 10 löst sich unter verschiedenen Umständen, die bei einer Kupplung dieser Art erwünscht sind. Das Lösen und Wieder-einrücken der Kupplung erfolgt aufgrund des Aufbaus der Kupplung selbsttätig, ohne daß eine Steuerung von außen erforderlich wäre.

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Der Begriff "Lösen" soll in diesem Zusammenhang einen Zustand beschreiben, bei dem Reibkörper 60 sich radial nach innen außer Berührung mit der Ringfläche 22 bewegen. Der Begriff "Lösen" soll hierbei einen Zustand umfassen, bei dem die Reibkörper 60 mit der Ringflache 22 noch in Berührung stehen, die Einrückkräfte jedoch derart sind, daß ein Rutschen der Ringfläche 22 bezüglich der Reibkörper 60 stattfinden kann oder, in anderen Worten, das Turbinenelement 18 und das Pumpenelement 16 mit unterschiedlichen Drehzahlen umlaufen können·

Wenn die Kupplung bei Betrieb des Fahrzeuges eingerückt ist und die Drossel des Fahrzeugs plötzlich niedergedrückt wird, um ein höheres Drehmoment anzufordern, steigt das Drehmoment in der Antriebsverbindung aufgrund des Aufbaus der Kupplung auf einen größeren Wert als die Drehmomentkapazität der Kupplung 10 an, wodurch die Kupplung 10 gelöst wird und der hydraulische Drehmomentwandler wieder zu einem Rutschzustand zurückkehren kann, der zu diesem Zeitpunkt erwünscht ist. Dieser Zustand kann auch bei einem Hochschalten im Getriebe stattfinden, wenn kurzzeitig ein plötzlicher Drehmomentanstieg auftritt.

Wenn eine Drehmomentumkehr in der Antriebsverbindung auftritt, wird die Selbstklemmwirkung aufgrund der Eigenschaften der Kupplung 10 aufgehoben, und die Drehmomentkapazität der Kupplung 10 sinkt auf einen niedrigeren Wert. Die Kupplung

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wird somit bei einem Runterschalten kurzzeitig gelöst, da zu diesem Zeitpunkt eine Drehmomentumkehr stattfinden kann. Wie bekannt, ist während des Schaltens ein Lösen der Kupplung erwünscht, damit der Drehmomentwandler wieder zu seinen stoßdämpfenden Eigenschaften zurückkehren kann·

Es wurde ferner bei Versuchen festgestellt, daß beim Schalten oder bei einer Übersetzungsänderung in einem automatischen Getriebe mit einer erfindungsgemäßen Kupplung der Drehmomentimpuls bzw. die Drehmomentumkehr, die während eines Schaltvorgangs auftreten, der Kupplung 10 erlauben, sich unter diesen Umständen zu lösen. Dieses Merkmal der erfindungsgemäßen Kupplung ist äußerst wichtig, da automatische Schaltvorgänge sehr viel weicher verlaufen, wenn ein hydraulischer Drehmomentwandler in seiner gelösten, d.h. normalen Betriebsweise arbeitet; wenn ein Drehmomentwandler beispielsweise mittels einer herkömmlichen Kupplung zum Zeitpunkt des Schaltens "verriegelt" ist, verläuft der Schaltvorgang wesentlich härter als erwünscht.

Es ist ferner zu beachten, daß die Reibkörper 60, wenn sie sich an die Ringfläche 22 anlegen, auf der Nockenfläche 56 kippen können, um sich bezüglich der Ringfläche 22 selbst auszurichten.

Wie bereite erwähnt, sind die Nockenflächen 56 gekrümmt ausgebildet und da die Wirkflächen 94 des Nockenfolgegliedes 66 relativ eben sind, ergibt eich eine Linienberührung zwischen

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dem Nockenfolgeglied 66 und der Nockenfläche 56. Der Grund, die Nockenfläche 56 gekrümmt auszubilden, besteht darin, den Klemmwinkel unabhängig von der Stellung des Reibkörpers entlang der Nockenfläche gleichförmig zu halten· Wie für den Fachmann ersichtlich, ist der Klemmwinkel der Winkel zwischen einem Radius von dem Krümmungsmittelpunkt der Nockenfläche durch den Berührungspunkt zwischen der Nockenfläche 56 und der Wirkfläche 94 und einem Radius von der Orehachse der inneren Ringfläche 22 und dem Berührungspunkt zwischen der Wirkfläche 94 und der Nockenfläche 56. Für den Fachmann dürfte ferner ersichtlich sein, daß, falls die Nockenfläche 56 eine ebene Fläche ist, der Klemmwinkel sich beträchtlich ändert, wenn sich der Reibkörper entlang der Nockenfläche 56 bewegt. Damit die Vorrichtung optimal arbeitet, ist es wichtig, daß der Klemmwinkel konstant ist, um die Drehmomentkapazität selbst bei Abmessungeänderungen der Teil konstant zu halten.

Der verwendete Klemmwinkel, der durch Änderung des Bogens der Nockenfläche 56 bestimmt werden kann, kann aus einem großen Winkelbereich ausgewählt werden, wobei die Hauptbedingung die ist, daß der Klemm- oder Keilwinkel größer als der Reibwinkel ist, damit die Kupplung richtig ein- und ausrückt. Wie bekannt, ist der Reibwinkel ein spezifischer Winkel für das speziell verwendete Material, und zwar handelt es sich um den Neigungswinkel einer schiefen Ebene, auf der ein Körper gerade zu rutschen beginnt, wobei die schiefe Ebene und der Körper aus den Materialien bestehen, für die der Reibwinkel bestimmt werden soll.

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In den Figuren 6 und 7 ist eine mögliche Form der Scheibe 42 dargestellt, bei der eine U-förmige Kappe 120 über die Nockenabschnitte der Scheibe 42 gepaßt sind. Vorzugsweise werden die Kappen 120 durch Punktschweißen, wie bei 122 und 124 angedeutet, befestigt. Die Kappen 120 können jedoch auch in anderer Weise, wie beispielsweise durch Verriegelungslaschen oder Klebmittel, an den Scheiben befestigt werden. Die Funktion der Kappen 120 besteht darin, eine Eingriffsfläche für die Reibkörper 60 mit hoch widerstandsfähigen Eigenschaften zu bilden; die Kappen 120 können aus einem Stahl höherer Qualität als tier in der Scheibe verwendete hergestellt sein, beispielsweise aus einem Stahl, wie er bei Lagern verwendet wird. Die Verwendung der Kappen 120 sorgt für eine größere Lebensdauer der Kupplung 10, indem die Abnutzung an den Eingriffsflächen der Scheibe 42 verhindert wird.

Statt der Verwendung von Kappen 120 können den Nockenflächen 56 eine erhöhte Abriebfestigkeit verliehen werden, indem die Nockenflächen beispielsweise durch ein Aufkohlungsverfahren oder entsprechende Verfahren wärmebehandelt wird. Das Verfahren, das dazu verwendet wird, die Abriebfestigkeit der Nockenfläche zu erhöhen, hängt natürlich von der Wirtschaftlichkeit zwischen den verschiedenen Wärmebehandlungsverfahren und der Verwendung einer Kappe oder eines Einsatzes wie beispielsweise den Kappen ab, was wiederum von der Volumeneinheit der ins Auge gefaßten Produktion und somit von der Art der Maschinen, die am wirtschaftlichsten verwendet werden können, abhängt.

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Wenn auch bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Kupplung 10 in einer bestimmten Lage in einem hydraulischen Drehmomentwandler angeordnet ist, kann die Kupplung auch an anderen Stellen, beispielsweise innerhalb des Kernringes des Drehmomentwandlers oder einem inneren Durchmesser bezüglich des Drehmomentwandlers im Bereich der Nabe 30 angeordnet werden. Es versteht sich, daß bei gewissen Ausführungsformen von Drehmomentwandlern die Kupplung 10 anders angeordnet werden müßte·

Die Reibkörper GO der vorliegenden Erfindung können aus einem Material hergestellt werden, oder das Material des Reibkörpers kann, im Vergleich zu dem Material der Ringfläche 22, derart sein, daß kein Reibbelag wie der Reibbelag 64 erforderlich ist.

Aus dem obigen dürfte ersichtlich sein, daß durch die vorliegende Erfindung eine drehzahlabhängige Kupplung geschaffen wird, die als Verriegelungskupplung für eine hydrodynamische Vorrichtung all die Eigenschaften, die für eine Kupplung in diesem Einsatzbereich erwünscht sind, besitzt, obwohl nur eine sehr kleine Anzahl von Teilen erforderlich ist. Diese durch die vorliegende Erfindung erzielten Eigenschaften sind:

Verriegelung des Turbinen- und Pumpenelementes zu bestimmten

Zeiten;

Lösen während eines automatischen Gangwecheels, um die natürlichen

stoßdümpfenden Eigenschaften der hydrodynamischen Vorrichtung auszunutzen;

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keine Instabilitäten (hunting) zwischen dem Einrück- und Ausrückzustand;
weiches Ein- und Ausrücken;

keine komplizierten mechanischen, hydraulischen oder elektronischen drehzahlabhängige Steuerungen, um das Ein- und Ausrücken zu vorgegebenen Zeitpunkte vorzunehmen; selbsttätiges Ausrichten der Reibkörper beim Ineingriffrücken, um die Abnutzung auf den äußeren Reibflächen so gering wie möglich zu halten;

gleichförmiges Ausrücken der Reibkörper in Umfangsrichtung der Reibkörper, wodurch ein ungleichmäßiges Abnutzen der Reibkörper praktisch verhindert wird.

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Claims

Borg-Wamer Corporation

South Michigan Avenue O "7 O Q C O C

Chicago, Illinois 60604 - USA i- f έΟΌΟΌ

11-4272 24. Mai 1977

Patentansprüche: .^Vorrichtung zum Kuppeln der Turbinen- und Pumpenelemente

einer hydrodynamischen Vorrichtung, gekennzeichnet durch eine ringförmige Scheibe (42), in deren Umfang mehrere Taschen (50) gebildet sind, in denen Reibkörper (60) angeordnet sind, und eine auf der Scheibe (42) gebildete Nockeneinrichtung £56), die die Reibkörper (60) bei einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit in Eingriff mit dem Turbinen- oder Pumpenelement drückt, derart, daB sie die Reibkörper (60) zwischen der Scheibe (42) und dem Pumpen— bzw« Turbinenelement verklemmt«

2· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB die Reibkörper (60) auf der Scheibe (42) durch Federn (62) gehalten sind, die an den Reibkörpern befestigt sind und mit der Scheibe (42) in Eingriff stehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daB die Nockeneinrichtung (56) eine gekrümmte Fläche aufweist, wodurch ein gleichförmiger Klemm- oder Keilwinkel zwischen den Reibkörpern (60) geschaffen wird.

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ORIGINAL INSPECTED

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibkörper (60) auf der einen Seite eine gekrümmte Wirkfläche aufweisen, an der ein Reibbelag (68) angeklebt ist, und daS die Feder (62) an der anderen Seite des Reibkörpers befestigt ist.

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