DE102008035775A1

DE102008035775A1 - Drehmomentwandler mit Freilauf mit Statorwelle

Info

Publication number: DE102008035775A1
Application number: DE102008035775A
Authority: DE
Inventors: William Wooster Brees
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2009-03-05
Also published as: US8141354B2; JP2009058128A; JP5408601B2; US20090065319A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Drehmomentwandler mit einem Stator, einer Statorwelle, einem Freilauf, der Blockierelemente aufweist und mit der Statorwelle verbunden ist, einer Statornabe, welche den Stator mit dem Freilauf verbindet, und Axiallagern, welche die Statornabe haltern, wobei eine axiale Länge der Blockierelemente größer als eine axiale Länge zwischen den Lagern ist. Desgleichen werden Ausführungsarten mit Blockierelementen in einer Pumpennabe mit einem inneren Laufring, dessen Radius ähnlich dem Radius der Statorwelle ist, und mit aneinander angrenzenden Blockierelementen beschrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Drehmomentwandler und im Besonderen Drehmomentwandler mit Freilauf.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die US-Patentschriften mit den Nummern 6 325 191 , 6 615 962 und 7 036 643 sind hier durch Bezugnahme einbezogen und beschreiben hydraulische Drehmomentwandler mit Freilauf.
1 zeigt einen hydraulischen Drehmomentwandler 10 nach dem Stand der Technik, der ein Gehäuse 11 und eine Führung 12 beinhaltet, die mit einer Antriebseinheit, zum Beispiel einem Verbrennungsmotor oder einer Kurbelwelle, verbunden sind und von dieser angetrieben werden. Das Gehäuse 11 weist koaxiale Schalen 14 und 16 auf, die untereinander verbunden und abgedichtet, z. B. geschweißt sind. Am Gehäuse 11 ist koaxial eine Pumpe 18 angebracht, die die gleiche Winkelbewegung wie das Gehäuse 11 ausführt.
Das Gehäuse 11 umschließt eine Turbine 20, die sich in Bezug auf das Gehäuse 11 dreht, und einen Stator 22, der zwischen der Pumpe 18 und der Turbine 20 angeordnet ist. Die Turbine 20 ist drehfest mit einer Turbinennabe 24 und diese wiederum durch einen Zahnkranz 28 drehfest mit einem Element 26, z. B. mit einer Antriebswelle des Getriebes, verbunden. Der Stator 22 ist an einem Freilauf 30 angebracht, der über einen Zahnkranz 32 mit einer hohlen, feststehenden Statorwelle 34 verbunden ist. An den Seiten einer Statornabe 40 und einer Mitnehmerscheibe 42 sind Axiallager 36 und 38 angebracht.
Der Freilauf 30 beinhaltet einen äußeren Laufring 33, Blockierelemente 35 wie beispielsweise Walzen oder Bolzen oder einzelne Streben, die der Drehung in einer Richtung entgegenwirken, und einen inneren Laufring 31, der die Blockierelemente trägt. Der innere Laufring 31 ist durch einen Zahnkranz 32 mit der Statorwelle 34 verbunden. Durch den Freilauf 30 kann sich der Stator nur in derselben Richtung drehen, in der sich das Gehäuse 11 um die Statorwelle 34 dreht. Die Statorwelle 34 kann an einem Getriebegehäuse befestigt sein.
Der Drehmomentwandler 10 beinhaltet ferner eine Überbrückungskupplung 44, die eingerückt werden kann, um ein Drehmoment direkt zwischen dem Gehäuse 11 und der Turbinennabe 24 zu übertragen. Dies geschieht durch einen Kolben 46, der im Gehäuse 11 axial verschoben werden kann, um die Reibungsfläche 48 des Kolbens 46 in Kontakt mit einer gegenüberliegenden Reibungsfläche 50 des Gehäuses 11 zu bringen. Im Drehmomentübertragungspfad des Freilaufs 44 ist zwischen dem Gehäuse 11 und der Turbinennabe 24 ein Torsionsschwingungsdämpfer 52 angeordnet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schlägt einen hydraulischen Drehmomentwandler vor, der einen Stator, eine Statorwelle, einen Freilauf, der Blockierelemente aufweist und mit der Statorwelle verbunden ist, eine Statornabe zum Verbinden des Stators mit dem Freilauf und Axiallager zum Lagern der Statorwelle umfasst, wobei eine axiale Länge der Blockierelemente größer ist als eine axiale Länge zwischen den Lagern.
Die vorliegende Erfindung schlägt auch einen hydraulischen Drehmomentwandler vor, der ein Gehäuse mit einer Pumpennabe, einen Stator, eine teilweise innerhalb der Pumpennabe angeordnete Statorwelle, einen Freilauf, der Blockierelemente aufweist und mit der Statorwelle verbunden ist, und eine Statornabe zum Verbinden des Stators mit dem Freilauf umfasst, wobei sich die Blockierelemente zumindest teilweise innerhalb der Pumpennabe befinden.
Ferner schlägt die vorliegende Erfindung einen hydraulischen Drehmomentwandler vor, der einen Stator, eine Statorwelle mit einem äußeren Wellenradius und einen Freilauf, der einen inneren Laufring und von dem inneren Laufring gehalterte Blockierelemente aufweist, wobei der Radius des inneren Laufrings ähnlich dem des Außenradius der Welle ist, und einen äußeren Laufring auf den Blockierelementen umfasst, der drehfest mit dem Stator verbunden ist.
Außerdem schlägt stellt die vorliegende Erfindung einen hydraulischen Drehmomentwandler vor, der einen Stator, eine Welle und einen Freilauf umfasst, der den Stator und die Statorwelle miteinander verbindet und Blockierelemente aufweist, die in einer Umfangsrichtung nebeneinander liegen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht eines hydraulischen Drehmomentwandlers nach dem Stand der Technik.
2 ist eine Querschnittsansicht eines hydraulischen Drehmomentwandlers gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Ansicht einer Ausführungsart eines in 2 gezeigten Freilaufs in Explosionsdarstellung.
4 zeigt eine Querschnittsansicht des Freilaufs von 3.
5 ist eine ähnliche Ansicht wie 3, bei der die gesamte Statornabe dargestellt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
2 zeigt einen hydraulischen Drehmomentwandler 110 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Drehmomentwandler 110 weist ein Gehäuse 111 und eine Führung 112 auf, die mit einer Antriebseinheit, zum Beispiel einem Verbrennungsmotor oder einer Kurbelwelle, verbunden sind und von dieser angetrieben werden. Das Gehäuse 111 weist koaxiale Schalen 114 und 116 auf, die untereinander verbunden und abgedichtet, z. B. geschweißt sind. Am Gehäuse 111 ist koaxial eine Pumpe 118 angebracht, die die gleiche Winkelbewegung wie das Gehäuse 111 ausführt. Die koaxiale Schale 116 des Gehäuses 111 weist eine Pumpennabe 162 mit einem Ende 160 und einem Innenradius R4 auf. Die Pumpennabe 162 weist eine Röhrenstruktur auf, die sich von der Pumpenseite des Gehäuses 111 aus erstreckt.
Das Gehäuse 111 umschließt eine Turbine 120, die sich in Bezug auf das Gehäuse 111 dreht, und einen Stator 122, der zwischen der Pumpe 118 und der Turbine 120 angeordnet ist. Die Turbine 120 ist drehfest mit einer Turbinennabe 124 und diese wiederum durch einen Zahnkranz 128 drehfest mit einem Element 126, z. B. mit einer Antriebswelle des Getriebes, verbunden. Der Stator 122 ist über eine Statornabe 140, die durch einen Zahnkranz mit dem Stator 122 verbunden ist, an einem Freilauf 130 angebracht. Unmittelbar an der Statornabe 140 sind Axiallager 136 und 138 angeordnet, die durch einen axialen Abstand 12 voneinander getrennt sind, welcher auch die Länge der Statornabe 140 zwischen den Axiallagern 136, 138 definiert.
Der Freilauf 130 weist einen inneren Laufring 234, Blockierelemente 302 und einen äußeren Laufring 306 auf. Der äußere Laufring 306 stellt einen inneren rohrförmigen Abschnitt dar, der als integraler Bestandteil mit der Statornabe 140 verbunden ist. Somit definiert der äußere Laufring 306 eine Kupplungsglocke mit einem Innenradius R2 und einem Außenradius R3. Die Blockierelemente 302 weisen eine axiale Länge L auf und werden durch eine Unterlegscheibe 308 und einen Sprengring 310 fixiert. Der innere Laufring 234 ist integraler Bestandteil der Welle 134 und braucht auch nicht denselben Radius R1 aufzuweisen.
Der Drehmomentwandler 110 weist ferner eine Überbrückungskupplung 144 auf, die eingerückt werden kann, um ein Drehmoment direkt zwischen dem Gehäuse 111 und der Turbinennabe 124 zu übertragen. Dies geschieht durch einen Kolben 146, der im Gehäuse 111 axial verschoben werden kann, um die Reibungsfläche 148 des Kolbens 146 in Kontakt mit einer gegenüberliegenden Reibungsfläche 150 des Gehäuses 111 zu bringen. Im Drehmomentübertragungspfad des Freilaufs 144 ist zwischen dem Gehäuse 111 und der Turbinennabe 124 ein Torsionsschwingungsdämpfer 152 angeordnet.
3 zeigt im Einzelnen einen Freilauf 130, der eine kompakte ringförmige Anordnung von Blockierelementen 302 beinhaltet, zum Beispiel radial kurze und axial lange Streifen, die zum Beispiel aus Stahl bestehen (zur Verdeutlichung sind die einzelnen Streifen in ihrer Gesamtheit dargestellt, obwohl es sich bei den Streifen um einzelne Teile handelt). Alternativ können die Blockierelemente 302 in einem zweiteiligen Käfig bereitgestellt werden. Der Freilauf 130 beinhaltet auch einen Abschnitt der Welle 134 mit einer Auflagefläche 135 für Blockierelemente, eine Kupplungsglocke 306, eine Unterlegscheibe 308 und einen Sprengring 310. Die Kupplungsglocke 306 stellt einen inneren rohrförmigen Teil dar, der integraler Bestandteil der Statornabe 140 in dem in 2 gezeigten Drehmomentwandler 110 ist.
4 zeigt, dass die Kupplungsglocke 306 koaxial zur Welle 134 ist und unter einem Winkel zu einer radialen Linie von der Mittelachse CA zwischen der Auflagefläche 135 des Abschnitts 234 und der Innenfläche 307 der Kupplungsglocke 306 Streifen 302 aus Stahl angeordnet sind. Da die Breite W jedes Streifens 302 aus Stahl größer als der radiale Abstand D zwischen der Auflagefläche 135 und der Kupplungsglocke 306 ist, kann sich die Kupplungsglocke 306 nur in einer Richtung um die Welle 134 drehen. Wenn sich die Kupplungsglocke 306 so dreht, dass die Streifen durch die Reibung in radialer Richtung ausgerichtet werden, verkeilen sich die Streifen 302 durch die Reibung und verhindern dadurch die weitere Drehung. Wenn sich die Kupplungsglocke 306 in entgegengesetzter Richtung dreht, verkeilen sich die Streifen 302 nicht und behindern die Drehung deshalb nicht. Durch die Einwirkung der Schwerkraft stehen die Streifen 302 auf der Oberseite der Welle 134 immer in Kontakt mit der Welle 134 und der Kupplungsglocke 306; dadurch ist sichergestellt, dass die zum Verkeilen der Streifen 302 erforderlichen Reibungskräfte immer zur Verfügung stehen. Sobald die Streifen 302 auf der Oberseite der Welle 134 sich zu verkeilen beginnen, geschieht dies anschließend auch mit den übrigen Streifen 302, da die Streifen 302 dicht zusammengepackt sind.
5 zeigt dieselbe Ansicht wie 3, jedoch ist die Statornabe 140 komplett dargestellt. Die Statornabe 140 ist mit einem Zahnkranz versehen, damit sie sich gemeinsam mit dem Stator 122 dreht.
Indem der Freilauf 130 mit einer Auflagefläche 135 für Blockierelemente versehen ist, deren Radius R1 dem Radius R5 der Statorwelle 134 außerhalb der Kupplungsglocke 306 ähnlich oder gleich ist, kann der Freilauf 130 näher an der Mittelachse CA angeordnet werden als beim Freilauf nach dem Stand der Technik. Der Vorteil besteht darin, dass die Glocke 135 des Freilaufs dadurch in die Pumpennabe 162 eingepasst werden kann, dass die Blockierelemente 302 direkt auf der Auflagefläche 135 der Welle sitzen können und dass die axiale Länge L der Blockierelemente 302 vergrößert werden kann, wodurch der Kontaktdruck verringert wird. Die axiale Gesamtlänge des Drehmomentwandlers 110 kann dadurch um eine Länge X verkürzt werden, und die Lager 136, 138 können dicht beieinander angeordnet werden, sodass der axiale Abstand 12 kleiner als die Länge L der Blockierelemente ist. Dadurch ergibt sich eine kompaktere Gestaltung. Durch die zusätzliche axiale Länge des Freilaufs 130 können die Blockierfunktion verbessert und der Verschleiß verringert werden.
Die Blockierfunktion wird auf vorteilhafte Weise auch verbessert, indem die Streifen 302 eng aneinander gepackt werden und gemäß der Darstellung in 3 dicht nebeneinander liegen. Gegenüber dem Stand der Technik, bei dem die Blockierelemente 35 üblicherweise durch Federn voneinander getrennt sind, erhöht die gepackte Anordnung die Kontaktfläche zwischen den Blockierelementen 302 und den angrenzenden Flächen 135 und 307. Aufgrund der vergrößerten Kontaktfläche kann der Radius des Freilaufs 130 unter Beibehaltung der Drehmomentkapazität verringert werden. Der hier gebrauchte Begriff „angrenzend" bedeutet, dass sich die Flächen in Kontakt miteinander befinden oder in Kontakt miteinander gebracht werden können.
Das Pumpenlager 136 kann vorteilhaft innerhalb desselben axialen Bereichs wie der Freilauf 130 oder axial sogar noch näher am Dichtsitz 112 als der Freilauf angeordnet werden.
Anstelle der Streifen 302 können die Blockierelemente auch anders ausgeführt sein, beispielsweise auch als Bolzen. Die Bolzen können extrudiert und die Streifen 302 können gestanzt werden.
Als Alternative zu der Ausführungsart von 2 kann das Pumpenlager 136 von der Antriebseinheit aus gesehen in einer Richtung axial jenseits des Freilaufs 130 angeordnet und das Turbinenlager 138 über den Freilauf 130 geschoben werden. Die C-förmige Anordnung der Statornabe 140 und der Kupplungsglocke 306 kann umgekehrt oder I-förmig gestaltet werden, um dadurch mehr Platz für die Überbrückungskupplung 144 zu schaffen.
Das Pumpenlager 136 und das Turbinenlage 138 können auch in Dichtungen gegen die Hydraulikflüssigkeit abgedichtet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6325191 [0002]
- US 6615962 [0002]
- US 7036643 [0002]

Claims

Hydraulischer Drehmomentwandler, der Folgendes umfasst: einen Stator; eine Statorwelle; einen Freilauf, der Blockierelemente beinhaltet und mit der Statorwelle verbunden ist; eine Statornabe, die den Stator mit dem Freilauf verbindet; und Axiallager, welche die Statornabe haltern; wobei eine axiale Länge der Blockierelemente größer als eine axiale Länge zwischen den Lagern ist.
Hydraulischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockierelemente radial innerhalb der Axiallager angeordnet sind.
Hydraulischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf einen inneren Laufring aufweist, der einen ähnlichen Radius wie die Statorwelle hat.
Hydraulischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf eine Kupplungsglocke aufweist, die sich außerhalb der Blockierelemente befindet.
Hydraulischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Blockierelementen um Streifen handelt.
Hydraulischer Drehmomentwandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf eine Kupplungsglocke mit einem Innenradius und einen inneren Laufring mit einem Außenradius aufweist, wobei der Abstand zwischen dem Innenradius und dem Außenradius kleiner als eine Breite der Streifen ist.
Hydraulischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse vorgesehen ist, das eine Pumpennabe beinhaltet, welche die Statorwelle umgibt und welches die Blockierelemente zumindest teilweise umgibt.
Hydraulischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse vorgesehen ist, wobei die Statorwelle über das Gehäuse hinausragt und der Freilauf einen inneren Laufring aufweist, der die Blockierelemente trägt und einen Radius aufweist, der einem Radius der Statorwelle außerhalb des Gehäuses ähnlich ist.
Hydraulischer Drehmomentwandler, der Folgendes umfasst: ein Gehäuse mit einer Pumpennabe; einen Stator; eine Statornabe, die teilweise innerhalb der Pumpennabe untergebracht ist; einen Freilauf, der Blockierelemente beinhaltet und mit der Statorwelle verbunden ist; eine Statornabe, welche den Stator mit dem Freilauf verbindet; wobei die Blockierelemente zumindest teilweise innerhalb der Pumpennabe untergebracht sind.
Hydraulischer Drehmomentwandler, der Folgendes umfasst: einen Stator; eine Statorwelle mit einem äußeren Wellenradius; und einen Freilauf, der einen inneren Laufring und von diesem gehalterte Blockierelemente beinhaltet, wobei ein Radius des inneren Laufrings dem Außenradius der Welle ähnlich ist, und auf den Blockierelementen einen äußeren Laufring beinhaltet, der drehfest mit dem Stator verbunden ist.
Hydraulischer Drehmomentwandler, der Folgendes umfasst: einen Stator; eine Welle; und einen Freilauf, der den Stator mit der Statorwelle verbindet und Blockierelemente beinhaltet, die in einer Umfangsrichtung aneinander angrenzen.