DE19540294C2 - Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit Durchlaß im Gehäusedeckel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehmomentwandler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Drehmomentwandler ist beispielsweise durch die DE 43 20 288 A1 bekannt, bei welchem über eine Zufuhrleitung frisches Öl dem Wandlerkreis, beispielsweise dem Pumpenrad, zuführbar ist. Die Ableitung erhitzten Öls kann beispielsweise im Erstreckungsbereich des Gehäusedeckels erfolgen, wobei dieser Durchlässe in Form radial verlaufender Kanäle aufweist, durch welche eine Strömungsverbindung des Wandlerkreises mit einer Abfuhrleitung herstellbar ist. Die Kanäle entstehen dadurch, daß der Wandlerdeckel an seiner der Turbinennabe zugewandten Seite in Umfangsrichtung mit vorbestimmbaren Abständen zueinander Vorsprünge aufweist, die als Anlagestellen für eine mit dem Gehäusedeckel zusammenwirkende Scheibe dienen, die bei Befestigung an den Vorsprüngen zwischen jeweils zweien derselben jeweils einen Kanal bildet.

Da bei den bekannten Drehmomentwandlern zur Bildung der Kanäle zwei Bauteile, nämlich der Gehäusedeckel und die Scheibe, erforderlich sind, ist zur Herstellung der Durchlässe ein relativ großer, produktionstechnischer Aufwand erforderlich, insbesondere wenn die Verbindung dieser beiden Bauteile untereinander durch Verschweißen hergestellt wird und demzufolge wärmebedingter Verzug zu erwarten ist. Hierdurch bedingt, kann sich bei ansonsten druckdichter Anordnung der Scheibe gegenüber der Turbinennabe eine Undichtigkeit ergeben, die nur durch eine kostenintensive Nachbearbeitung behebbar ist.

In der Japanischen Patentoffenlegung 2-245 562 ist ein Drehmomentwandler bekannt, der im radialen Erstreckungsbereich der Turbinennabe einen Durchlaß für Wandlerflüssigkeit aufweist, die zur Druckbeaufschlagung des Kolbens einer Überbrückungskupplung in eine zwischen Gehäusedeckel und Kolben vorgesehene Kammer zu- oder abführbar ist. An dem Gehäusedeckel ist im radial inneren Bereich an der von der Turbinennabe entfernteren Seite des Durchlasses eine Wandlernabe und an der der Turbinennabe näheren Seite des Durchlasses eine Axialanlage für den Kolben der Überbrückungskupplung angeformt. Diese Anformungen sind zur Gewährleistung ihrer Funktion im Vergleich zu dem radial außerhalb liegenden Flanschteil des Gehäusedeckels sehr massereich ausgebildet, was für die Fertigung eines derartigen Gehäusedeckels problematisch ist.

In der DE 41 17 151 A1 ist ein Drehmomentwandler behandelt, bei dem außerhalb des Gehäusedeckels eine Strömungsführung vorgesehen ist, in der eine Kühlung der durchfließenden Wandlerflüssigkeit erfolgt, bevor diese über einen im Gehäusedeckel im radial inneren Bereich desselben ausgebildeten Durchlaß in eine Leitung gelangt, über welche die Wandlerflüssigkeit in einen Behälter zurückgeführt wird, aus dem frische Wandlerflüssigkeit für den Wandlerkreis abgepumpt wird. Die besagte Strömungsführung ist allerdings technisch sehr aufwendig und erhöht Abmessungen und Kosten des Drehmomentwandlers in unerwünschter Weise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Bereich einer Strömungsverbindung zwischen dem Wandlerkreis und einer demselben zugeordneten Leitung so auszubilden, daß bei geringstmöglichem konstruktiven und herstellungsgemäßen Aufwand wärmebedingte Verzugserscheinungen zumindest reduziert sind und der Bereich als Axialanlage für die Turbinennabe nutzbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Durch die Maßnahme, die Trennwand einstückig mit dem Gehäusedeckel auszubilden, kann auf ein zusätzliches Bauteil, wie beispielsweise eine Scheibe bei der eingangs genannten DE 43 20 288 A1 verzichtet werden, so daß es aufgrund des Nichterfordernisses eines Schweißvorganges im Erstreckungsbereich der Trennwand dem Gehäusedeckels nicht zu einem thermischen Verzug der Trennwand kommen kann. Hierdurch bedingt, ist, bei Anlage der Turbinennabe oder eines ihr benachbarten, dem Gehäusedeckel zugewandten Bauteils an der Trennwand nicht zu erwarten, daß Öl, welches den Wandlerkreis aufgrund des dort herrschenden Überdruckes verlassen will, einen anderen Weg als denjenigen über den Durchlaß wählen wird. Außerdem wird durch die erfindungsgemäße Lösung dem Gehäusedeckel eine zweite Funktion zugeordnet, nämlich die Wirkung als Axialanlage zur Abstützung der Turbinennabe gegen Axialverlagerungen. Derartige Axialverlagerungen sind bei Wandlern beispielsweise möglich, wenn sich die Schaufeln von Pumpen- und Turbinenrad infolge der bei Rotation auftretenden Strömungsbelastung aufweiten, wobei eine der Aufweitungskomponenten in Axialrichtung gerichtet ist. Einer Axialverlagerung der Turbinennabe infolge einer solchen Aufweitung des zugeordneten Rades wirkt der Gehäusedeckel des Wandlers mit seiner als Axialanlage wirksamen Trennwand entgegen.

Vorzugsweise wird gemäß einem der Ansprüche der Bereich der Trennwand, welcher als Axialanlage wirksam ist, mit einer Planfläche ausgebildet, gegen welche sich die Turbinennabe oder eine zwischen dieser und der Trennwand angeordnete Axiallagerung mit hinreichender Dichtheit abstützen kann, insbesondere, wenn infolge der zuvor beschriebenen Aufweitung des Turbinenrades diese Abstützung unter der Wirkung einer eine Dichtfunktion hervorrufenden Axialkraft erfolgt.

Aufgrund der Zentrierung für die Wandlernabe ist sichergestellt, daß die Einbringung der letztgenannten in den Gehäusedeckel ohne die Verwendung von Zentrierwerkzeugen erfolgen kann, da die ansonsten diesen Werkzeugen zugeordnete Funktion von der vorgesehenen Zentrierung übernommen wird. Die nachträgliche Einbringung der Wandlernabe ist vorteilhaft, wenn der Gehäusedeckel durch einen Verformungsvorgang, wie beispielsweise Ziehen, hergestellt wird und eine Nabe, die oft zu massereich für einen derartigen Verformungsvorgang ist, nachträglich an dem Gehäusedeckel befestigt werden soll.

Vorzugsweise wird zur Herstellung der Zentrierung so vorgegangen, daß durch einen ringförmigen Vorsprung an dem den Verformungsvorgang durchführenden Werkzeug die Zentrierung an der Trennwand angeprägt wird.

Bei exakter Durchführung des Verformungsvorganges am Gehäusedeckel kann, da aufgrund des Fehlens eines Schweißvorganges an dieser Stelle kein thermischer Verzug vorliegt, die bei diesem Verformungsvorgang hergestellte Planfläche ohne nochmalige Nachbearbeitung ihrer Funktion, nämlich der Bildung einer Axialanlage für das turbinenseitig angeordnete, benachbarte Bauteil, wie Axiallagerung oder Turbinennabe, verwendet werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die obere Hälfte eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers im Längs­ schnitt;

Fig. 2 ein Ziehwerkzeug für einen Gehäusedeckel des Drehmomentwandlers.

In Fig. 1 ist ein an sich bekannter hydrodynamischer Drehmomentwandler dargestellt, bestehend aus einem Wandlergehäuse 1, zu dessen Herstellung zwei Gehäusedeckel 2, 3 in Achsrichtung zusammengefügt und durch eine umlaufende Schweißnaht 4 miteinander verbunden werden. Der antriebsseitige Gehäuse­ deckel 2, also derjenige, welcher einem Antrieb, wie beispielsweise einer Brennkraftmaschine zugewandt ist, weist in seinem radial inneren Bereich eine in Richtung zur Turbinennabe 5 eines Turbinenrades 7 vorragende Trennwand 8 auf, deren Funktion nachfolgend noch ausführlicher erläutert wird. Diese Trennwand 8 ist mit einem im wesentlichen axial verlaufenden Abschnitt 9 versehen, an welchem, in Umfangsrichtung gesehen, mit gleichmäßigen Abständen zueinander Durchlässe 10 sowie, im angrenzenden Bereich an diese an der von der Turbinennabe 5 abgewandten Seite eine Zentrierausnehmung 12 ausgebildet sind, wobei die letztgenannte zur zentrierenden Aufnahme einer Wandlernabe 13 bestimmt ist, die im Umfangsbereich der Zentrierausnehmung 12 durch Verschweißen mit dem Gehäusedeckel 2 verbunden wird.

Angrenzend an den axialen Abschnitt 9 der Trennwand 8 an deren der Turbinennabe 5 zugewandtem Ende schließt sich ein im wesentlichen radialer Abschnitt 14 an, der an seiner der Turbinennabe 5 zugewandten Seite eine Planfläche 15 zur Aufnahme einer Axiallagerung 16 aufweist, an deren von der Planfläche 15 abgewandten Seite die Turbinennabe 5 zur Anlage kommt. Der radiale Abschnitt 14 mit seiner Planfläche 15 an der Trennwand 8 des Gehäusedeckels 2 ist als Axialanlage 18 für die Turbinennabe 5 wirksam, um diese gegen größere Axialverlagerungen zu sichern, die bei Drehung des Wandlergehäuses 1 aufgrund einer Aufweitung insbesondere des Turbinenrades 7 mit je einer Komponente in Radial- und in Axialrichtung unter der Wirkung der durch Fliehkraft nach radial außen gedrängten Wandlerflüssigkeit auftritt.

Durch die Trennwand 8 des Gehäusedeckels 2 ist eine Kammer 20, die einerseits durch das Turbinenrad 7 und andererseits durch den Gehäusedeckel 2 begrenzt ist, von einem Raum 22, der radial innerhalb des axialen Abschnittes 9 der Trennwand 8 verläuft und sich axial zwischen der Wandlernabe 13 und dem radialen Abschnitt 14 der Trennwand 8 erstreckt, voneinander getrennt. Bei im wesentlichen druckdichter Anlagerung der Axiallagerung 16 an der Turbinennabe 5 einerseits und an der Planfläche 15 des radialen Abschnittes 14 der Trennwand 8 andererseits strömt die Wandlerflüssigkeit, wie beispielsweise Öl, durch die Durchlässe 10, wobei die Strömungsrichtung des Öls davon abhängig ist, ob der Druck in der Kammer 20 oder im Raum 22 höher ist. Axial angrenzend an den Raum 22 mündet eine Leitung 23, ,die radial zwischen einer Abtriebswelle 24 des Drehmomentwandlers und einer die Abtriebswelle mit Abstand umschließenden Hülse 25 in Form eines Ringkanals ausgebildet ist. Diese Hülse 25 trägt in an sich bekannter Weise, wie sie beispielsweise durch die DE 41 21 586 A1 beschrieben ist, über einen Freilauf 26 das Leitrad 27 des Drehmomentwandlers, das axial bewegungsgesichert zwischen der Turbinennabe 5 und dem abtriebsseitigen Gehäusedeckel 3 angeordnet ist. Der letztgenannte wiederum ist in seinem radial inneren Bereich mit einem Rohr 28 fest verbunden, beispielsweise durch eine Schweißnaht, wobei dieses Rohr 28 die Hülse 25 zur Bildung einer weiteren Leitung 30 mit radialem Abstand umschließt, so daß ein weiterer ringförmiger Kanal entsteht. Das Rohr 28 ist in einem nicht dargestellten Getriebe gelagert und treibt dort eine Pumpe 44 zur Versorgung des Drehmomentwandlers mit Öl aus einem Vorratsbehälter 32 an.

Dieses Öl wird vorzugsweise bei Betrieb dies Drehmomentwandlers dem dem Gehäuse-deckel 3 zugeordneten Pumpenrad 31 über die Leitung 30 zugeführt, insbesondere, um im Wandlerkreis, der aus dem Pumpenrad 31, dem Turbinenrad 7 und dem Leitrad 27 gebildet wird, eine Kühlfunktion zu übernehmen. Bei Zuführung dieses Öls unter Druck wird über die Durchlässe 10 Öl von der Kammer 20 in den Raum 22 gepreßt, aus welchem dieses den Drehmomentwandler über die Leitung 23 verläßt und in den Vorratsbehälter 32 gefördert wird. Der letztgenannte ist über ein Ventil 33 sowohl mit der Leitung 23 als auch mit der Leitung 30 verbunden, wobei in Abhängigkeit von der jeweiligen Schaltstellung des Ventils 33 die Leitung 23 oder die Leitung 30 als Zufuhrleitung bzw. als Abfuhrleitung verwendet wird. Bei der nachfolgenden Funktionsbeschreibung des Drehmomentwandlers ist die Schaltstellung des Ventils 33 so gewählt, daß die Leitung 30 als Zufuhrleitung und die Leitung 23 als Abfuhrleitung Verwendung findet.

Bei dieser Schaltstellung des Ventils 33 wird Frischöl vom Vorratsbehälter 32 über die Pumpe 44 in die Leitung 30 gefördert und tritt an hierfür vorgesehenen Durchgängen 36, die axial zwischen einem dem Gehäusedeckel 3 zugeordneten Axiallager 37 und dem Freilauf 26 vorgesehen sind, nach radial außen in das Pumpenrad 31. Bei Antrieb des Wandlergehäuses 1 durch die Brenn­ kraftmaschine und damit auch des Pumpenrades 31 wird das Turbinenrad 7, und, über die Turbinennabe 5, auch die Abtriebswelle 24 in Rotation versetzt, deren Bewegung auf das nicht gezeigte Getriebe übertragen wird. Die das Turbinenrad 7 verlassende Strömung wird über das Leitrad 27 wider dem Pumpenrad 31 zugeleitet. Aufgrund der Ölzufuhr unter Druck liegt im Wandlerkreis und damit auch in der räumlich an diesen angeschlossenen Kammer 20 ein Überdruck gegenüber dem Raum 22 und damit der Abfuhrleitung 23 an, wodurch eine Ölmenge, die in etwa der über die Leitung 30 zugeführten Ölmenge entspricht, durch die Durchlässe 10 der Trennwand 8 nach radial innen in den Raum 22 und von diesem in die Abfuhrleitung 23 gelangt, von wo aus das Öl in den Vorratsbehälter 32 zurückgeführt wird. Gleichzeitig wird, da das Öl im Wandlerkreis aufgrund der Drehbewegung des letztgenannten nach radial außen gedrängt wird, insbesondere die sehr dünnschalige Außenwand des Turbinenrades 7 verformt, und zwar derart, daß diese sich sowohl in Radial- als auch in Axialrichtung geringfügig aufweitet. Die axiale Aufweitung der Außenwand des Turbinenrades 7 hat eine Axialverlagerung der Turbinennabe 5 in Richtung zum radialen Abschnitt 14 der Trennwand 8 zur Folge, wodurch die Turbinennabe 5 mit ihrer der Trennwand 8 zugewandten Seite die Axiallagerung 16 gegen die Planfläche 15 der Trennwand 8 preßt. Aufgrund dieser erhöhten Flächenpressung zwischen den einzelnen Bauteilen 8 und 16 einerseits sowie 16 und 5 andererseits ist der Anteil an dieser Stelle durchsickernden Öls vernachlässigbar.

Nachfolgend sei auf einen vorteilhaften Fertigungsvorgang für den Gehäusedeckel 2 des Wandlergehäuses 1 hingewiesen. Wie Fig. 2 zeigt, wird von der im eingebauten Zustand der Brennkraftmaschine zugewandten Seite des Gehäusedeckels 2 her der Preßstempel 43 eines Werkzeugs auf den Gehäusedeckel 2 angesetzt, der zunächst zumindest im radialen Erstreckungsbereich der Trennwand 8 noch ebenflächig, aber bereits mit den Durchlässen 10 versehen ist. Der Preßstempel 43 weist an derjenigen Stelle, an welcher die Trennwand 8 auszubilden ist, einen scheibenförmigen Vorsprung 45 und an derjenigen Stelle, an welcher die Zentrierausnehmung 12 angeformt werden soll, einen ringförmigen Ansatz 46 auf. Der Preßstempel 43 wird für den Fertigungsvorgang im radial inneren Bereich des Gehäusedeckels 2, also im radialen Umgebungsbereich der Mittelachse 40 aufgesetzt und drückt bei Einleitung einer in Richtung zu einer den Gehäusedeckel 2 aufnehmenden Gegenhalterung 43 des Werkzeugs wirkenden Kraft den Gehäusedeckel 2 in eine zumindest die Form der Trennwand 8 vorgebende Preßausnehmung 48. Bei dieser Bewegung wird über den Vorsprung 45 am Preßstempel 42 die Trennwand 8 mit deren axialem und radialem Abschnitt gezogen und mittels des ringförmigen Ansatzes 46 am Preßstempel 42 die Zentrierausnehmung 12 angeprägt. Somit ist durch einen einzigen Arbeitsvorgang sowohl die Trennwand 8 am Gehäusedeckel 2 formbar als auch die Zentrierausnehmung 12 einbringbar. Nach Ausbildung des Gehäusedeckels 2 auf diese Weise wird, nach Entfernung des Preßstempels 42 von der Gegenhalterung 43 und Entnahme des Gehäusedeckels 2 aus der Preßausnehmung 48, die Wandlernabe 13 eingesetzt, und zwar mit ihrem Umfangsbereich in Zuordnung an die Zentrierausnehmung 12, so daß auf zusätzliche Zentrierwerkzeuge für die Zentrierung der Wandlernabe 13 gegenüber dem Gehäusedeckel 2 verzichtet werden kann. Daraufhin wird die Wandlernabe 13 durch Verschweißen in ihrem Umfangsbereich mit dem Gehäusedeckel 2 an diesem fixiert. Der derart vorbereitete Gehäusedeckel 2. kann abschließend durch eine Axialbewegung mit dem Gehäusedeckel 3 verbunden und durch Herstellen der Schweißnaht 4 an diesem befestigt werden.

Bei Herstellung der Trennwand 8 am Gehäusedeckel 2 kann diese derart geformt werden, daß an deren radialem Abschnitt 14 auf der der Turbinennabe 5 zugewandten Seite die Planfläche 15 für die Anlage der Axiallagerung 16 entsteht. Da im unmittelbaren Umgebungsbereich der Planfläche 15 kein Schweißvorgang erfolgt, ist ein wärmebedingter Verzug derselben auszuschließen. Von der Schweißnaht zur Befestigung der Wandlernabe 13 am Gehäusedeckel 2 drohen keine unmittelbaren Verzugseinflüsse, da zwischen dieser Schweißnaht und dem radialen Abschnitt 14 der als Isolator wirkende Raum 22 sowie, radial außerhalb desselben, die ebenfalls als Isolatoren wirksamen Durchlässe 10 vorgesehen sind. Eine Wärmeübertragung von der zuvor genannten Schweißnaht zum radialen Abschnitt 14 kann demnach nur über den axialen Abschnitt 9 der Trennwand 8 zwischen jeweils zweien der Durchlässe 10 erfolgen. Der bis zum radialen Abschnitt 14 gelangende Anteil der beim Schweißvorgang eingeleiteten Wärme ist so gering, daß kein thermisch bedingter Verzug des radialen Abschnittes 14 und damit der Planfläche 15 zu befürchten ist. Eine kosten- und arbeitsintensive Nachbearbeitung der Planfläche 15 kann damit entfallen.

Claims (5)

1. Hydrodynamischer Drehmomentwandler, bestehend aus einem von einem Antrieb angetriebenen Pumpenrad, einem mit einer Abtriebswelle gekuppelten Turbinenrad und einem in einer Drehrichtung blockierbaren Leitrad, die zusammen einen mit Wandlerflüssigkeit, wie Öl gefüllten Wandlerkreislauf bilden, der über ein hydraulisches Versorgungssystem von einem Vorratsbehälter aus per umschaltbarer Zufuhr- und Abfuhrleitungen gespeist wird, von denen zumindest eine mit wenigstens einem Durchlaß in Strömungsverbindung steht, der an einer zwischen der Turbinennabe und dem zugeordneten Gehäusedeckel des Wandlergehäuses ausgebildeten Trennwand vorgesehen ist und einen Anschluß einer vom Gehäusedeckel und dem benachbarten Wandlerelement begrenzten Kammer an die besagte Leitung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (8) einstückig mit dem Gehäusedeckel (2) ausgebildet ist und einen zur Aufnahme des Durchlasses (10) bestimmten, im wesentlichen axialen Abschnitt (9) sowie einen sich turbinennabenseitig daran anschließenden, im wesentlichen radialen Abschnitt (14) aufweist, wobei dem erstgenannten Abschnitt (9) an der von der Turbinennabe (5) abgewandten Seite des Durchlasses (10) eine Zentrierung (12) für die Wandlernabe (13) und dem anderen Abschnitt (14) an dessen der Turbinennabe (5) zugewandten Seite eine Axialanlage (18) zur Begrenzung von Axialverlagerungen der Turbinennabe (5) in dieser Richtung zugeordnet ist.

2. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abschnitt (14) der Trennwand (8) zumindest im Anlagebereich einer turbinennabenseitig angeordneten, axial zwischen der Trennwand (8) und der Turbinennabe (5) vorgesehenen Axiallagerung (16) mit einer Planfläche (15) ausgebildet ist, an welcher die Axiallagerung (16) zur Axialabstützung in Anlage bringbar ist.

3. Drehmomentwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einstückige Ausbildung der Trennwand (8) mit dem Gehäusedeckel (2) durch einen Verformungsvorgang am letztgenan­ nten herstellbar ist.

4. Drehmomentwandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungsvorgang durch Ziehen der Trennwand (8) gegenüber dem Gehäusedeckel (2) durchführbar ist.

5. Drehmomentwandler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in vorbestimmbarem zeitlichen Zusammenhang mit dem Verformungsvorgang die Zentrierausnehmung (12) am Gehäusedeckel (2) herstellbar ist.