DE10001906C2 - Hydrodynamische Kopplungseinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydrodynamische Kopplungsein­ richtung, insbesondere hydrodynamischer Drehmomentwandler oder Fluid­ kupplung, umfassend eine Gehäuseanordnung, ein in der Gehäuseanord­ nung bezüglich dieser um eine Drehachse drehbar angeordnetes Turbinen­ rad, eine Überbrückungskupplungsanordnung, durch welche wahlweise eine Drehmomentübertragungsverbindung zwischen der Gehäuseanordnung und dem Turbinenrad herstellbar ist, wobei die Überbrückungskupplungs­ anordnung ein Kupplungselement umfasst, das durch eine Verbindungs­ anordnung mit der Gehäuseanordnung im Wesentlichen drehfest, bezüglich dieser jedoch axial verlagerbar verbunden ist, wobei die Verbindungsanord­ nung wenigstens ein elastisch verformbares Verbindungselement umfasst, das mit der Gehäuseanordnung einerseits und mit dem Kupplungselement andererseits fest verbunden ist.

Aus der DE 195 81 383 T1 ist eine hydrodynamische Kopplungseinrich­ tung bekannt, bei welcher eine Kupplungskomponente einer Überbrüc­ kungskupplungsanordnung, also beispielsweise ein Kupplungskolben, in seinem radial inneren Bereich axial beweglich, insbesondere abgedichtet, auf einem Gehäusenabenelement angeordnet ist. Im radial mittleren Bereich ist durch eine Verbindungsanordnung eine drehfeste Mitnahmeverbindung zwischen einem Gehäusedeckel der Gehäuseanordnung und dem Kupp­ lungselement hergestellt. Zu diesem Zwecke ist ein elastisches Verbin­ dungselement vorgesehen, das näherungsweise ringartig aufgebaut ist und von dem nach radial innen und in Umfangsrichtung einzelne Verbindungs­ armabschnitte abstehen. Im Bereich der Verbindungsarmabschnitte ist eine Anbindung an das Kupplungselement durch Vernietung vorgesehen, im Bereich von dazwischen liegenden Körperabschnitten ist eine Nietanbin­ dung an den Gehäusedeckel vorgesehen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung bereitzustellen, bei welcher der Vorgang des Zu­ sammensetzens, insbesondere der Verbindung eines Kupplungselements mit der Gehäuseanordnung, vereinfacht werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung, insbesondere hydrodynamischer Drehmomentwandler oder Fluidkupplung, umfassend eine Gehäuseanord­ nung, ein in der Gehäuseanordnung bezüglich dieser um eine Drehachse drehbar angeordnetes Turbinenrad, eine Überbrückungskupplungsanord­ nung, durch welche wahlweise eine Drehmomentübertragungsverbindung zwischen der Gehäuseanordnung und dem Turbinenrad herstellbar ist, wobei die Überbrückungskupplungsanordnung ein Kupplungselement umfasst, das durch eine Verbindungsanordnung mit der Gehäuseanordnung im Wesentlichen drehfest, bezüglich dieser jedoch axial verlagerbar ver­ bunden ist, wobei die Verbindungsanordnung ein elastisch verformbares Verbindungselement umfasst, das mit der Gehäuseanordnung einerseits und mit dem Kupplungselement andererseits fest verbunden ist, wobei das Verbindungselement ringartig ausgebildet ist mit einem Ring-Körperbereich, von welchem Verbindungsarmabschnitte ausgehen, die an dem Kupplungs­ element oder einem Gehäuseelement festgelegt sind, wobei der Ring-Kör­ perbereich an beiden radialen Seiten der Verbindungsarmabschnitte Körper­ bereichsabschnitte aufweist.

Auf diese Art und Weise wird eine sehr einfach aufzubauende, gleichwohl jedoch sehr stabil wirkende Verbindung zwischen der Gehäuseanordnung und dem Kupplungselement bereitgestellt.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Verbindungsarmabschnitte sich ausgehend vom Ring-Körperbereich zu einer Umfangskreislinie tangen­ tial erstrecken. Alternativ ist es möglich, dass die Verbindungsarmabschnitte sich ausgehend von dem Ring-Körperbereich näherungsweise in Umfangsrichtung erstrecken.

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

Fig. 1 eine Teil-Längsschnittansicht einer hydrodynamischen Kopp­ lungseinrichtung;

Fig. 2 eine Teil-Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen hydro­ dynamischen Kopplungseinrichtung;

Fig. 3 eine erste Ausgestaltungsform eines elastischen Verbindungs­ elements;

Fig. 4 eine Ansicht des in Fig. 3 dargestellten Verbindungselements von radial außen;

Fig. 5 eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht eines alternativen Ver­ bindungselements.

Mit Bezug auf die Fig. 1 wird im Folgenden eine hydrodynamische Kopp­ lungseinrichtung, hier am Beispiel eines hydrodynamischen Drehmoment­ wandlers dargestellt, beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass in Fig. 1 eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung dargestellt ist, die insbeson­ dere hinsichtlich der Anbindung eines Kupplungskolbens an eine Gehäuse­ anordnung nicht den Prinzipien der vorliegenden Erfindung untergeordnet ist und lediglich zum Beschreiben des grundsätzlichen Aufbaus einer der­ artigen Kopplungseinrichtung dient. Der hydrodynamische Drehmoment­ wandler 10 umfasst eine allgemein mit 12 bezeichnete Gehäuseanordnung. Diese Gehäuseanordnung 12 weist eine Pumpenradschale 14 auf, die in einem radial inneren Bereich mit einer Pumpenradnabe 16 beispielsweise durch Verschweißung fest verbunden ist und an ihrer zum Innenraum 18 hin gewandten Seite eine Mehrzahl von Pumpenradschaufeln 20 trägt. Die Pumpenradschale 14 mit den daran getragenen Pumpenradschaufeln 20 und der Pumpenradnabe 16 bildet ein allgemein mit 22 bezeichnetes Pum­ penrad.

Radial außen ist mit der Pumpenradschale 14 durch Verschweißung ein Gehäusedeckel 24 fest verbunden. Der Gehäusedeckel 24 erstreckt sich nach radial innen und ist in seinem zentralen, der Drehachse A nahen Bereich an seiner Außenseite mit einem Lagerzapfen 26 durch Verbindung oder integrale Ausbildung fest verbunden. Dieser Lagerzapfen 26 kann in einer nicht dargestellten Lagerausnehmung einer Antriebswelle, beispiels­ weise Kurbelwelle, drehbar aufgenommen sein, um eine Zentrierung des Drehmomentwandlers 10 bezüglich der Antriebswelle zu erhalten. Ferner ist an der Außenseite des Gehäusedeckels 14 eine Ankoppelanordnung 28 vorgesehen, durch welche die Gehäuseanordnung 12 beispielsweise über eine Flexplatte oder dergleichen drehfest an die angesprochene Antriebs­ welle angebunden werden kann. Diese Ankoppelanordnung 28 umfasst beispielsweise ein ringartiges Trägerteil 30, das einerseits an den Gehäuse­ deckel 24 angeschweißt ist, und das andererseits eine Mehrzahl von Befe­ stigungsmuttern 32 trägt. In diese Befestigungsmuttern 32 können dann die Flexplatte oder dergleichen an die Gehäuseanordnung 12 anbringende Schrauben eingeschraubt werden.

Im Innenraum 18 des Drehmomentwandlers 10 ist ferner ein Turbinenrad 34 angeordnet. Dieses umfasst eine Turbinenradsschale 36, das an einer dem Pumpenrad 22 zugewandten Seite eine Mehrzahl von Turbinenrad­ schaufeln 38 trägt. Radial innen ist die Turbinenradschale 36 mit einer Turbinenradnabe 40 beispielsweise durch Vernietung fest verbunden, wobei hier ggf. zwischen diesen beiden Komponenten ein Drehschwin­ gungsdämpfer wirken kann.

Axial zwischen dem Pumpenrad 22 und dem Turbinenrad 34 liegt im radial inneren Bereich ein allgemein mit 42 bezeichnetes Leitrad. Auf einem Leitrad-Außenring 44 sind mehrere Leitradschaufeln 46 getragen. Der Leitrad-Außenring 44 ist ferner über einen Freilauf 48 an einem nicht darge­ stellten Stützelement, beispielsweise einer Stützhohlwelle, abgestützt und ist bezüglich dieses Stützelements in einer Drehrichtung frei drehbar, gegen Drehung in der anderen Richtung jedoch blockiert. Axial ist das Leitrad 42 beispielsweise im Bereich des Freilaufs 48 durch Lageranordnungen, bei­ spielsweise Wälzkörperlager oder Gleitelementlager, am Pumpenrad 22 einerseits und an dem Turbinenrad 34 im Bereich der Turbinenradnabe 40 andererseits abgestützt. Die Turbinenradnabe 40 ihrerseits ist an der ande­ ren axialen Seite axial an einer Gehäusenabe oder Deckelnabe 50 abge­ stützt. Diese ist an der Innenseite des Gehäusedeckels 24 angeordnet und wie nachfolgend beschrieben, mit diesem verbunden.

Der Drehmomentwandler 10 weist ferner eine Überbrückungskupplungs­ anordnung 52 auf. Diese umfasst einen Kupplungskolben 54 als axial bewegbares, im Wesentlichen jedoch mit der Gehäuseanordnung 12 dreh­ fest verbundenes Kupplungselement. In seinem radial inneren Bereich ist mit einem zylindrischen Abschnitt 56 der Kupplungskolben 54 auf einer Außenumfangsfläche der Gehäusenabe 50 unter Zwischenlagerung eines Dichtungselements 58 axial bewegbar und fluiddicht geführt. Weiter außen weist das Kupplungselement 54 eine Reibfläche 60 auf, die einer Gegen­ reibfläche 62 an dem Gehäusedeckel 24 axial gegenüberliegt. Zwischen diesen beiden Flächen 60, 62 liegt eine Kupplungslamelle 64 mit ihren beiden Reibbelägen 66, 68. Die Kupplungslamelle 64 ist wiederum durch ein Mitnahmeelement 70 drehfest mit dem Turbinenrad 34 verbunden. Man erkennt also, dass hier zwei Flächenbereiche vorliegen, in welchen bei hergestelltem Überbrückungszustand oder bei Herstellung des Überbrüc­ kungszustands eine Reibkraft erzeugt wird. Es ist selbstverständlich mög­ lich, mehrere derartige Flächenpaarungen vorzusehen, wenn beispielsweise mit dem Turbinenrad 34 mehrere derartige Lamellen 64 verbunden sind, zwischen welchen jeweilige mit der Gehäuseanordnung 12 drehfest ver­ bundene Lamellen liegen.

Zur Herstellung einer drehfesten Verbindung zwischen dem Kupplungs­ kolben 54 und der Gehäuseanordnung 12 ist eine Verbindungsanordnung 72 vorgesehen, die im Wesentlichen ein elastisches Verbindungselement 74 umfasst. Dieses Verbindungselement 74, das beispielsweise als Blech­ teil oder dergleichen ausgebildet ist, ist in seinem radial äußeren Bereich 76 beispielsweise durch Vernietung mit dem Kupplungskolben 54 verbunden, und ist in seinem radial inneren Bereich 78 axial zwischen zwei einander zugewandt positionierten Oberflächen 80, 82 der Gehäusenabe 50 einer­ seits und des Gehäusedeckels 24 andererseits angeordnet. Durch eine schematisch angedeutete Laserschweißnaht 84 wird eine feste Verbindung zwischen der Gehäusenabe 50, dem Verbindungselement 74 und dem Gehäusedeckel 24 hergestellt.

Eine Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen hydrodynamischen Kopplungseinrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Komponenten, welche vorangehend beschriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau bzw. Funktion entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufü­ gung eines Anhangs "a" bezeichnet.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausgestaltungsvariante ist die Verbindung zwischen dem als Kupplungselement dienenden Kupplungskolben 54a und dem Gehäusedeckel 24a in einem radial mittleren Bereich derselben herge­ stellt. Hierzu kann eine Verbindungsanordnung 72a mit einem Verbindungs­ element 74a eingesetzt werden, wie es beispielsweise in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt ist. Man erkennt, dass das Verbindungselement 74 einen näherungs­ weise kreisringartigen Körperbereich 86a aufweist, in welchen in Umfangs­ richtung aufeinander folgend mehrere U-förmige Einschnitte 110a einge­ bracht sind, welche letztendlich die in einem Endbereich an dem Körperbe­ reich 86a angeschlossenen Verbindungsarmabschnitte 88a bereitstellen. Diese werden axial abgebogen, so wie in Fig. 4 erkennbar, um den axialen Zwischenraum zwischen dem Gehäusedeckel 24a und dem Kupplungs­ kolben 55a zu überbrücken. Jeweils radial innerhalb und radial außerhalb der Verbindungsarmabschnitte 88a liegen jeweilige Materialabschnitte 116a, 118a des Körperbereichs 86a, so dass hier eine an beiden radialen Seiten der Verbindungsarmabschnitte 88a in Umfangsrichtung geschlos­ sene Konfiguration des Körperbereichs 86a mit entsprechender Stabilität bereitgestellt wird. In den Umfangsbereichen zwischen jeweiligen Verbin­ dungsarmabschnitten 88a sind Durchtrittsöffnungen 112a vorgesehen, durch welche hindurch sich Nietelemente zur Anbindung des Verbindungs­ elements 74a an den Gehäusedeckel 24a erstrecken können. Diese Niet­ elemente 114a, welche in Fig. 2 erkennbar sind, können beispielsweise wieder an dem Gehäusedeckel 24a integral angeformte, beispielsweise durch Prägung gebildete Nietelemente sein, die nach Hindurchführung durch die Öffnungen 112a in ihrem Kopfbereich plattgedrückt werden können.

Beim Zusammensetzen dieser Ausgestaltungsvariante kann so vorgegangen werden, dass zunächst in die Öffnungen 92a jeweilige Nietelemente zur nachherigen Verbindung mit dem Kupplungskolben 54a eingesetzt werden, und zwar in der Form, dass bei Nieten herkömmlicher Bauform mit einem Setzkopf dieser Setzkopf zum Gehäusedeckel 24a hin weist. Danach wird das Verbindungselement 74a an den Gehäusedeckel 24a herangeführt, so dass die am Gehäusedeckel 24a gebildeten Nietelemente 114a die Öff­ nungen 112a durchsetzen können. Diese Nietelemente werden dann zum Erhalt der in Fig. 5 dargestellten Form plattgedrückt. Darauf folgend wird dann der Kupplungskolben 54a aufgesetzt, wobei die an dem Verbindungs­ element 74a zuvor angeordneten Nietelemente 120a dann entsprechende Öffnungen 122a im Kupplungskolben 54a durchsetzen. In einem weiteren Verfahrensschritt wird dann der Kupplungskolben 54a mit dem Verbin­ dungselement 74a dadurch vernietet, dass bei Beaufschlagung durch ein Nietwerkzeug der Setzkopf sich direkt am Gehäusedeckel 24 abstützt und der Schließkopf dann an der anderen axialen Seite des Kupplungskolbens 54a gebildet wird. Bei diesem Nietvorgang wird in vorteilhafter Weise die elastische Verformbarkeit des Kupplungskolbens 54a genutzt, da bei Erzeugung der axialen Beaufschlagung zwischen dem Kupplungskolben 54a und dem Gehäusedeckel 24a auch nachdem der Kupplungskolben 54a an der Lamelle 64a angestoßen ist, noch ein geringer Spalt verbleibt.

Eine abgewandelte Ausgestaltungsform des bei dieser Ausgestaltungs­ variante einsetzbaren Verbindungselements 74a ist in Fig. 5 gezeigt. Man erkennt hier, dass, im Gegensatz zu der in Fig. 3 dargestellten Ausgestal­ tungsvariante, die U-förmigen Einschnitte 110a sich nicht tangential, son­ dern in Umfangsrichtung gekrümmt erstrecken, so dass entsprechend gekrümmte Verbindungsarmabschnitte 88a erzeugt werden.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Reibfläche nicht unmittelbar körperlich an dem Kupplungskolben selbst vorgesehen sein muss, sondern beispiels­ weise auch an einem mit dem Kupplungskolben gemeinsam drehbaren und durch diesen axial beaufschlagbaren Element angeordnet sein kann. Auch dies bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass eine Reibfläche am Kupplungskolben vorgesehen bzw. bereitgestellt ist. Entsprechendes gilt auch für die am Gehäusedeckel bereitgestellte Gegen-Reibfläche.

Vorangehend ist eine Ausgestaltungsform einer hydrodynamischen Kopp­ lungseinrichtung beschrieben worden, die insbesondere durch die Art und Weise der drehfesten Verbindung zwischen dem Kupplungskolben und der Gehäuseanordnung einen einfach herzustellenden, gleichwohl jedoch stabil wirkenden Aufbau bereitstellt. Es sei abschließend noch darauf hingewie­ sen, dass selbstverständlich bei derartigen hydrodynamischen Kopplungs­ einrichtungen die Fluidzufuhr und die Fluidabfuhr so wie aus dem Stand der Technik bekannt erfolgen kann. Beispielsweise kann eine Fluidzufuhr im Bereich zwischen dem Kupplungskolben und der Pumpenradschale erfol­ gen, eine Fluidabfuhr kann aus diesem Raumbereich und auch aus dem Raumbereich zwischen dem Gehäusedeckel und dem Kupplungskolben erfolgen, wobei dann beispielsweise in der Gehäusenabe von radial innen nach radial außen sich erstreckende Fluidkanäle vorgesehen sind oder in Verbindung mit dem Gehäusedeckel geschaffen werden, um den Fluid­ durchtritt zu ermöglichen. Die Reibbeläge der Lamelle oder der Lamellen können mit Belagsnuten versehen sein, welche auch im eingerückten Zustand der Überbrückungskupplungsanordnung einen Fluiddurchtritt ermöglichen. Ferner ist es möglich, im Kupplungskolben selbst mehrere Drosselöffnungen bereitzustellen, welche den angesprochenen Fluidaus­ tausch ermöglichen.

Claims (3)

1. Hydrodynamische Kopplungseinrichtung, insbesondere hydrodynami­ scher Drehmomentwandler oder Fluidkupplung, umfassend eine Gehäu­ seanordnung (12a), ein in der Gehäuseanordnung (12a) bezüglich dieser um eine Drehachse (A) drehbar angeordnetes Turbinenrad (34a), eine Überbrückungskupplungsanordnung (52a), durch welche wahl­ weise eine Drehmomentübertragungsverbindung zwischen der Gehäu­ seanordnung (12a) und dem Turbinenrad (34a) herstellbar ist, wobei die Überbrückungskupplungsanordnung (52a) ein Kupplungselement (54a) umfasst, das durch eine Verbindungsanordnung (72a) mit der Gehäuseanordnung (12a) im Wesentlichen drehfest, bezüglich dieser jedoch axial verlagerbar verbunden ist, wobei die Verbindungsanord­ nung (74a) ein elastisch verformbares Verbindungselement (74a) um­ fasst, das mit der Gehäuseanordnung (12a) einerseits und mit dem Kupplungselement (54a) andererseits fest verbunden ist, wobei das Verbindungselement (74a) ringartig ausgebildet ist mit einem Ring- Körperbereich (86a), von welchem Verbindungsarmabschnitte (88a) ausgehen, die an dem Kupplungselement (54a) oder im Gehäuseele­ ment (24a) festgelegt sind, wobei der Ring-Körperbereich (86a) an beiden radialen Seiten der Verbindungsarmabschnitte (88a) Körperbe­ reichsabschnitte (116a, 115a) aufweist.

2. Hydrodynamische Kopplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsarmabschnitte (88a) sich ausgehend vom Ring-Körperbereich (86a) zu einer Umfangskreislinie tangential erstrecken.

3. Hydrodynamische Kopplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsarmabschnitte (88a) sich ausgehend von dem Ring-Körperbereich (86a) näherungsweise in Um­ fangsrichtung erstrecken.