DE4342439C2 - Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einer Überbrückungskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehmomentwandler nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einem bekannten Drehmomentwandler der eingangs genannten Art (GB-PS 14 85 085) sind die Reibscheiben in einer gegenüber dem Druckmittel durch die massiven Reibscheibenträger, durch die massive Widerlagerscheibe und durch den massiven Axialkol­ ben abgekapselten Kammer angeordnet, so daß sich Schwierig­ keiten für die Wärmeabführung bei eingerückter Überbrückungskupplung ergeben.

Aus der GB-PS 1 452 721 ist eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der eine Gasturbine ein Planetenrä­ der-Gangwechselgetriebe antreibt. Um eine Drehzahl- und Drehmo­ mentanpassung zwischen Gasturbine und Gangwechselgetriebe unter Anfahrbedingungen zu erreichen, sind im Kraftfluß zwischen die­ sen beiden Antriebskomponenten eine hydrodynamische Kupplung und eine Lamellenkupplung vorgesehen, welche relativ zueinander im Kraftfluß parallel liegen. Baulich ist die hydrodynamische Kupp­ lung, welche mehr im Leerlaufbereich der Gasturbine arbeitet und daher nur mit einer geringen Übertragungsfähigkeit ausgelegt ist, mit ihren beiden Schaufelrädern konzentrisch außen zu der Lamellenkupplung angeordnet, welche auf das maximale Drehmoment ausgelegt ist und im Anfahrzustand mit Schlupf arbeitet. Eine das zentripetal durchströmte Turbinenrad der hydrodynamischen Kupplung drehbar aufnehmende Gehäuseschale ist mit der Außen­ schale des Pumpenrades der hydrodynamischen Kupplung druckdicht und bewegungsfest sowie mit dem Turbinenrad durch die mittels ei­ nes Kupplungsstellgliedes der Axialkolbenbauart betätigbare La­ mellenkupplung verbunden. Die Lamellen sind abwechselnd an zwei ringförmigen Reibscheibenträgern drehfest gehaltert, welche kon­ zentrisch zur Kupplungsdrehachse ausgerichtet sind. Es ist ein gehäuseinnerer Kupplungsraum vorgesehen, welcher in der einen Richtung der Kupplungsdrehachse von einer radialen Abschlußwand der Gehäuseschale und in der entgegengesetzten Richtung durch eine mit der Außenschale des Turbinenrades einstückig ausgebil­ dete Antriebsscheibe, welche das Turbinenrad sowohl mit dem in­ neren Reibscheibenträger als auch mit einer zum Gangwechselge­ triebe führenden Zwischenwelle verbindet, begrenzt ist. Der Kupplungsraum weist an einer radial äußeren Stelle eine Strö­ mungsverbindung mit einem Ringspalt zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad sowie an einer radial inneren Stelle eine Strö­ mungsverbindung mit einer Druckmittelleitung auf die Reibschei­ benträger, welche radiale Durchflutungsöffnungen aufweisen, sind mit ihrer gesamten Länge quer in der zwischen den beiden Strö­ mungsverbindungen sich einstellenden Strömung des Kupplungsrau­ mes liegend angeordnet. Bei dieser bekannten Antriebsanordnung ist der Kupplungsraum zentrifugal durchströmt, wobei die aus dem Kupplungsraum austretende Strömungsmenge, welche die Wärme aus der Lamellenkupplung abführen muß, über den radial innen liegen­ den Ringspalt zwischen dem Pumpenradeintritt und dem Turbinen­ radaustritt dem inneren hydrodynamischen Arbeitskreislauf der hydrodynamischen Kupplung zugeführt wird, so daß dessen Arbeits­ temperatur zwangsläufig ansteigen muß. Zumindest die über die Lamellenkupplung zugeführte Strömungsmenge tritt aus dem inneren hydrodynamischen Arbeitskreislauf über den radial äußeren Ring­ spalt zwischen dem Pumpenradaustritt und dem Turbinenradeintritt in einen zusätzlich erforderlichen Rückführkanal aus, für den ein Spalt zwischen einer zweiten radialen Abschlußwand der Ge­ häuseschale und der Antriebsscheibe der Zwischenwelle verwendet ist.

Aus der EP 0 409 088 A2 ist ein gattungsfremder hydrodynamischer Drehmomentwandler bekannt, bei dem eine ein Turbinenrad drehbar aufnehmende glockenförmige Gehäuseschale mit der Außenschale ei­ nes Pumpenrades druckdicht und bewegungsfest sowie mit dem Tur­ binenrad durch eine mittels eines Kupplungsstellgliedes der Axialkolbenbauart betätigbare Überbrückungskupplung verbunden ist. Zwei beiderseits einer einzelnen inneren Reibscheibe, die durch einen Torsionsdämpfer mit der Nabe des Turbinenrades ver­ bunden ist, angeordnete äußere Reibscheiben der Überbrückungskupplung sind an einem ringförmigen Reibscheibenträger drehfest gehaltert, welcher konzentrisch zur Wandlerdrehachse ausgerich­ tet ist. Ein gehäuseinnerer Kupplungsraum, welcher in der einen Richtung der Wandlerdrehachse von einem mit dem Reibscheibenträ­ ger einstückig ausgebildeten Gehäuseeinsatz in Form eines Blech­ preßteiles, das bewegungsfest an einer radikalen Abschlußwand der Gehäuseschale gehaltert ist, und in der entgegengesetzten Rich­ tung durch das Turbinenrad begrenzt ist, weist an einer radial äußeren Stelle eine Strömungsverbindung mit einem Ringspalt zwi­ schen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad sowie an einer radial inneren Stelle eine Strömungsverbindung mit einer Wandlerleitung auf. Der Reibscheibenträger und die Reibscheiben sind an einer Stelle des Kupplungsraumes angeordnet, welche radial außen zu dem Ringspalt liegt. Das Turbinenrad ist zentrifugal durch­ strömt, so daß sich im Kupplungsraum ebenfalls eine zentrifugale Strömung einstellt, von der zu Kühlzwecken eine Teilmenge in die Überbrückungskupplung, wenn diese sich im ausgerückten Zustand befindet, eintritt und aus letzterer mit axialem Strömungssinn über die axialen Aufnahmenuten des Reibscheibenträgers wieder austritt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesentli­ chen darin, bei einem gattungsgemäßen Drehmomentwandler eine störungsfreie Wärmeabführung zu schaffen, damit eine feinfühlige, genau dosierbare Steuerung des Kupp­ lungsschlupfes der Überbrückungskupplung gewährleistet ist, welche an sich zur Kraftstoffersparnis verwendet ist, anderer­ seits aber auch durch Einregelung eines bestimmten Schlupfzu­ ständen die Übertragung von Drehmomentungleichförmigkeiten des Antriebsmotores auf den dem Drehmomentwandler im Kraftfluß nachgeordneten Antriebsstrang verhindern soll.

Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 in vorteilhafter Weise gelöst.

Bei dem Drehmomentwandler nach der Erfindung ist der Einfluß von durch Reibarbeit erzeugter Wärme auf die Steuerung des Kupplungsschlupfes gering gehalten, weil die Reibscheiben in einem vom Ringspalt zwischen Pumpenradaustritt und Turbinen­ radeintritt abgezweigten äußeren Kühlölstrom angeordnet sind.

Zu einer Intensivierung des Kühlölstromes durch die Überbrüc­ kungskupplung trägt bei dem Drehmomentwandler nach der Erfin­ dung auch die Maßnahme gemäß Patentanspruch 2 bei.

Bei dem Drehmomentwandler nach der Erfindung wird der Effekt einer zentripetalen Durchströmung der Überbrückungskupplung durch die Ausgestaltung nach Patentanspruch 3 verstärkt.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung einer in der Zeichnung schematisch darge­ stellten Ausführungsform.

Ein hydrodynamischer Drehmomentwandler 5 weist eine glockenförmige Ge­ häuseschale 9 auf, welche in der üblichen Weise über radial äußere Schraubbefestigungen 60 sowohl mit einem Anlasserzahn­ kranz 61 als auch mit einer in den Richtungen einer Wandler­ drehachse 26-26 flexiblen Antriebsscheibe 62 drehfest verbunden ist. Die Antriebsscheibe 62 ist in bekannter Weise über radial innen liegende Schraubbefestigungen 63 mit einem Abtriebs­ flansch 64 einer Kurbelwelle 65 eines Antriebsmotores drehfest verbunden. Die u. a. ein zentripetal durchströmtes Turbinenrad 7 drehbeweglich aufnehmende Gehäuseschale 9 ist mit einer Außen­ schale 11 eines Pumpenrades 13 bei 66 druckdicht und bewegungsfest verbunden. Eine Außenschale 59 des Turbinenrades 7 weist einen radial inneren Flansch 67 auf, welcher mit einer Radnabe 25 bewegungsfest verbunden ist. Die Radnabe 25 ist durch korrespondierende axiale Keilnutenverzahnungen 68 mit einer zur Wandlerdrehachse 26-26 zentralen Turbinenradwelle 29 drehfest verbunden, welche eine Zentralöffnung 69 einer radialen Abschlußwand 70 eines den Drehmomentwandler 5 aufneh­ menden Außengehäuses 71 mit Spiel durchsetzt. Der innere hy­ drodynamische Arbeitskreislauf des Drehmomentwandlers 5 wird in bekannter Weise durch ein zwischen Turbinenrad 7 und Pumpenrad 13 liegendes Leitrad 72 vervollständigt, dessen Nabe 73 in der üblichen Weise durch einen Freilauf 74 auf einer von der Tur­ binenradwelle 29 durchsetzten hohlen Statorwelle 42 abgestützt ist, welche ihrerseits durch einen Preßsitz unbeweglich in der Zentralöffnung 69 festgelegt ist. An der Innenseite der Ab­ schlußwand 70 ist eine Zahnradpumpe 75 angeordnet, welche von einer von der Statorwelle 42 durchsetzten hohlen Pumpenwelle 76 angetrieben ist, welche mit einer Nabe 77 der Außenschale 11 des Pumpenrades 13 bewegungsfest verbunden ist.

Der innere hydrodynamische Arbeitskreislauf des Drehmoment­ wandlers 5 ist an zwei Stellen an einen äußeren Druckmittel- Kreislauf zur bedarfsweisen Einschaltung eines Ölkühlers durch eine Regelvorrichtung angeschlossen, mit der auch die Zahnrad­ pumpe 75 in Verbindung steht. So geht von der nicht darge­ stellten Regelvorrichtung eine Wandlerzulaufleitung ab, welche mit einem axialen Ringspalt 80 zwischen der Statorwelle 42 und der Pumpenwelle 76 verbunden ist. Der Ringspalt 80 kommuniziert mit einem radialen Ringspalt 81, welcher durch die Naben 73 und 77 eingeschlossen wird und an einer Stelle 79 zwischen dem Leitradaustritt und dem Pumpenradeintritt in den inneren hy­ drodynamischen Arbeitskreislauf ausmündet.

Zu der nicht dargestellten Regelvorrichtung führt eine Wand­ lerrücklaufleitung, welche von einem axialen Ringspalt 41 zwi­ schen der Turbinenradwelle 29 und der Statorwelle 42 abgeht. Der axiale Ringspalt 41 kommuniziert mit einem radialen Ring­ spalt 82, welcher durch die Radnabe 25 und die Freilaufkupplung 74 eingeschlossen wird und an einer Stelle 78 zwischen dem Turbinenradaustritt und dem Leitradeintritt mit dem inneren hydrodynamischen Arbeitskreislauf kommuniziert.

Zwischen einer vorderen radialen Abschlußwand 33 der Gehäuse­ schale 9 und dem Turbinenrad 7 ist ein ringförmiger, zur Wand­ lerdrehachse 26-26 konzentrisch liegender Kupplungsraum 32 vorgesehen, durch den ein Teilstrom des äußeren Druckmittel- Kreislaufes gelegt ist. Zu diesem Zweck geht von einem radial außen liegenden Ringspalt 36 zwischen dem Pumpenradaustritt 37 und dem Turbinenradeintritt 38 ein Strömungsspalt 35 zwischen der Gehäuseschale 9 und der Außenschale 59 ab, der an einer Stelle 34 in den Kupplungsraum 32 einmündet, welche zum Kupp­ lungsraum 32 radial außen liegt. Der Kupplungsraum 32 kommuni­ ziert an einer radial innen liegenden Stelle 39 über eine Strömungsverbindung 40 mit dem radialen Ringspalt 82, welcher über den axialen Ringspalt 41 an die Wandlerrücklaufleitung angeschlossen ist.

Im Kupplungsraum 32 sind zwei ringförmige, im Durchmesser un­ terschiedliche Reibscheibenträger 43 und 44 einer Überbrüc­ kungskupplung 17 so konzentrisch zur Wandlerdrehachse 26-26 angeordnet, daß beide über ihre gesamte Länge von der zentri­ petalen Strömung im Kupplungsraum 32 beaufschlagt sind und der größere Reibscheibenträger 43 mit seinem einen Stirnende an der Außenschale 59 und der andere Reibscheibenträger 44 mit seinem entgegengesetzt liegenden Stirnende an der Abschlußwand 33 je­ weils unbeweglich festgelegt sind.

Die Reibscheibenträger 43 und 44 sind jeweils mit radialen Durchflutungsdurchgängen versehen, um die an ihnen drehfest und axial verschiebbar gehalterten Reibscheiben 19 und 20 mit Öl zu beaufschlagen. Dies wird dadurch begünstigt, daß die Reib­ scheiben 20 im Schlupfbetrieb oder auch im ausgerückten Zustand der Überbrückungskupplung 17 sich mit der Kurbelwelle 65 drehen, und weil die Reibscheiben 20 an ihren radialen Stirn­ seiten in bekannter Weise mit Ölfördernuten versehen sind.

Die Reibscheiben 19 und 20 sind axial zwischen einem Druckstück 49 - das durch ein Kupplungsstellglied 15 der Axialkolbenbauart betätigbar ist - und einer ringförmigen Axiallagerscheibe 83 angeordnet, welche drehfest und an sich axial verschiebbar am äußeren Reibscheibenträger 43 gehaltert ist. Die Axiallager­ scheibe 83 stützt sich unter dem Einfluß der Einrückkräfte an einem axialen Widerlager 24 in Form eines in eine innere Um­ fangsnut des Reibscheibenträgers 43 eingesetzten Sicherungs­ ringes ab.

Das Druckstück 49 ist einteilig mit einem Axialkolben 21 aus­ gebildet, welcher in einer Arbeitsdruckkammer 23 der Radnabe 25 in der üblichen Weise druckdicht und verschiebbar aufgenommen ist. Die Arbeitsdruckkammer 23 ist durch quer zur Wandlerdreh­ achse 26-26 verlaufende Bohrungen 31 mit einem zwischen der Radnabe 25 und der Turbinenradwelle 29 ausgebildeten Ringkanal 27 verbunden, welcher seinerseits durch quer zur Wandlerdreh­ achse 26-26 verlaufende Bohrungen 28 der Turbinenradwelle 29 mit einem axialen Druckkanal 30 der Turbinenradwelle 29 ver­ bunden ist.

Der Ringkanal 27 wird in den Richtungen der Wandlerdrehachse 26-26 durch zwei metallische Ringeinsätze 84 und 85 begrenzt, welche durch Preßsitz unbeweglich gegenüber der Radnabe 25 fi­ xiert und durch je einen Dichtungsring 86 gegenüber der Turbi­ nenradwelle 29 abgedichtet sind. Der axiale Druckkanal 30 ist an seinem der Abschlußwand 33 zugekehrten Ende durch einen Ku­ gelverschluß 87 druckfest abgedichtet. Auf diese Weise ist die Druckmittelführung von der Turbinenradwelle 29 zur Arbeits­ druckkammer 23 sowohl frei von relativ zueinander drehenden Dichtflächen als auch frei von nach außen wirkenden axialen Druckkräften, d. h., die relativ elastische Gehäuseschale 9 - und insbesondere deren radiale Abschlußwand 33 - sind frei von Druckkräften, welche von der Druckmittelzuführung in dem Be­ reich zwischen Arbeitsdruckkammer 23 und Druckkanal 30 herrüh­ ren können.

Die mit dem Druckstück 49 zusammenarbeitende äußere Reibscheibe 19 und die Arbeitsdruckkammer 23 sind jeweils zum Turbinenrad 7 drehfest angeordnet. Zwischen Arbeitskolben 21 und Arbeits­ druckkammer 23 ist eine Verdrehsicherung in Form eines am Ar­ beitskolben 21 ausgebildeten axialen Sicherungsbolzens 47 und einer korrespondierenden Aufnahme 48 in der Wand der Arbeits­ druckkammer 23 vorgesehen, um ungewollte Relativdrehungen zwi­ schen Kolben und Turbinenrad zu vermeiden.

Die Strömungsverbindung 40 zwischen der radial innen liegenden Stelle 39 des Kupplungsraumes 32 und dem axialen Ringspalt 41 ist durch eine oder mehrere axiale Durchgangsbohrungen 40a der Radnabe 25 hergestellt, welche an einem Ende in den Kupplungs­ raum 32 und am anderen Ende in den mit dem axialen Ringspalt 41 kommunizierenden Ringspalt 82 ausmünden.

Der innere Reibscheibenträger 44 ist mit der Abschlußwand 33 bewegungsfest verbunden.

Der Druckkanal 30 steht mit einer Regelvorrichtung zur Regelung des Kupplungsschlupfes sowie zur Absenkung des Kupplungsmo­ mentes bei Gangschaltungen in Verbindung.

Claims (3)

1. Hydrodynamischer Drehmomentwandler, bei dem eine ein zen­ tripetal durchströmtes Turbinenrad drehbar aufnehmende glockenförmige Gehäuseschale mit der Außenschale eines Pumpen­ rades druckdicht und bewegungsfest sowie mit dem Turbinenrad durch eine mittels eines Kupplungsstellgliedes der Axialkol­ benbauart betätigbare Überbrückungskupplung verbunden ist, und bei dem die Reibscheiben der Überbrückungskupplung abwechselnd an zwei ringförmigen Reibscheibenträgern drehfest gehaltert sind, welche konzentrisch zur Wandlerdrehachse ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein gehäuseinnerer Kupplungsraum (32) vorgesehen ist, welcher in der einen Richtung der Wandlerdrehachse (26-26) von einer radialen Abschlußwand (33) der Gehäuseschale (9 oder 10) und in der entgegengesetzten Richtung durch das Turbinenrad (7 oder 8) begrenzt ist, und daß der Kupplungsraum (32) an einer radial äußeren Stelle (34) eine Strömungsverbindung (35) mit einem Ringspalt (36) zwischen dem Pumpenradaustritt (37) und dem Turbinenradeintritt (38) sowie an einer radial inneren Stelle (39) eine Strömungsverbindung (40) mit einer Wandler­ rücklaufleitung (Ringspalt 41) aufweist, und daß die Reib­ scheibenträger (43, 44 oder 45, 46) - mit radialen Durchflutungsöffnungen versehen - mit ihrer gesamten Länge quer in der zwischen den beiden Strömungsverbindungen (35 und 40) sich einstellenden zentripetalen Strömung des Kupplungsraumes (32) liegend angeordnet sind.

2. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnseiten der an dem einen Reibscheibenträger (44 oder 46) gehalterten Reibscheiben (20) Ölfördernuten vorgesehen sind.

3. Drehmomentwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsverbindung (40) zwischen der radial inneren Stelle (39) des Kupplungsraumes (32) und der Wandlerrücklauf­ leitung (Ringspalt 41) wenigstens eine axiale Durchgangsbohrung (40a) der Radnabe (25) des Turbinenrades (7 oder 8) enthält.