Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
TORQUE CONVERTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/052175
Kind Code:
A1
Abstract:
A torque converter comprises a pumping rotor (1), a turbine rotor (2), driven by the above and a stator (3). The turbine rotor (2) is fixed to a gearbox input shaft (7, 8). The gearbox input shaft (7, 8) forms an axial channel (9) with an initial zone (10) and an end zone (11) for a hydraulic fluid. The gearbox input shaft (7, 8) further comprises a shaft centre (7) and a shaft shell (8), surrounding the shaft centre (7), fixed to each other in a rotating sense. Shaft centre (7) and shaft shell (8) are matched to each other in such a manner that the shaft centre (7) runs radially in the shaft shell (8) with no play and the shaft centre (7) and the shaft shell (8) together form the axial channel (9).

Inventors:
SCHMID HERBERT (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/012256
Publication Date:
July 04, 2002
Filing Date:
October 24, 2001
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
ZF SACHS AG (DE)
SCHMID HERBERT (DE)
International Classes:
F16H41/30; F16H45/02; (IPC1-7): F16H45/02; F16H41/30
Foreign References:
FR2556807A11985-06-21
US5950483A1999-09-14
US5215173A1993-06-01
DE4121586A11993-01-07
DE19540294A11997-04-30
Download PDF:
Claims:
[Patentansprüche]
1. Drehmomentwandler mit einem Pumpenrad (1), einem vom Pumpenrad (1) antreibbaren Turbinenrad (2) und einem Leitrad (3), wobei das Turbinenrad (2) mit einer Getriebeeingangswelle (7,8) drehfest verbunden ist, wobei die Getriebeeingangswelle (7,8) einen Axialkanal (9) mit einem Anfangs (10) und einem Endbereich (11) für eine Hydraulikflüssigkeit bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeingangswelle (7,8) einen Wellenkern (7) und eine den Wellenkern (7) umgebende Wellenhülse (8) aufweist und dass der Wellenkern (7) und die Wellenhülse (8) drehfest miteinander verbunden und derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Wellenkern (7) in der Wellenhülse (8) radial spielfrei geführt ist und der Wellenkern (7) und die Wellenhülse (8) zwischen sich den Axialkanal (9) bilden.
2. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitrad (3) auf einer Leitradbuchse (12) angeordnet ist und dass die Leitradbuchse (12) axial zwischen dem Anfangs (10) und dem Endbereich (11) angeordnet ist.
3. Drehmomentwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (2) eine Turbinenradnabe (5) aufweist, die über eine Verzahnung (6) mit zusammenwirkenden Zähnen (27) und Zahnaufnahmen (26) mit dem Wellenkern (7) drehfest verbunden ist, dass der Endbereich (11) sich bis zur Turbinenradnabe (5) erstreckt und gegenüber dieser flüssigkeitsdicht abgedichtet ist und dass die Verzahnung (6) derart ausgebildet ist, dass sie mindestens eine Durchtrittsöffnung (23) für die Hydraulikflüssigkeit bildet.
4. Drehmomentwandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Zahnaufnahmen (26) einen Zahn (27) aufnimmt, dass der Zahn (27) tangential beidseitig an den Seiten der Zahnaufnahme (26) anliegt und dass der Zahn (27) radial vor Erreichen des Bodens der Zahnaufnahme (26) endet.
5. Drehmomentwandler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Zahnaufnahmen (26) zahnlos ist.
6. Drehmomentwandler nach Anspruch 3,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialkanal (9) über die mindestens eine Durchtrittsöffnung (23) mit einem Kolbenraum (16) verbunden ist, dass der Kolbenraum (16) einseitig von einem Kolben (14) abgeschlossen ist und dass mittels des Kolbens (14) eine Überbrückungskupplung (13) betätigbar ist, mittels derer das Turbinenrad (2) mit dem Pumpenrad (1) drehfest verbindbar ist.
7. Drehmomentwandler nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenhülse (8) axial zwischen dem Anfangs (10) und dem Endbereich (11) einen Mittelbereich (30) aufweist, der in einem Kontaktteil (31) seines Innenumfangs am Wellenkern (7) anliegt und in einem Strömungsteil (32) seines Innenumfangs vom Wellenkern (7) beabstandet ist.
8. Drehmomentwandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenkern (7) im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist und dass die Wellenhülse (8) im Mittelbereich (30) Innenvorsprünge (33) aufweist.
9. Drehmomentwandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenhülse (8) im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist und dass der Wellenkern (7) im Mittelbereich (30) Außenvorsprünge (34) aufweist.
10. Drehmomentwandler nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangsbereich (10) in Axialrichtung flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist.
11. Drehmomentwandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangsbereich (10) radial von einer Büchse (17) flüssigkeitsdicht umgeben ist, dass die Büchse (17) relativ zur Getriebeeingangswelle (7,8) drehbar ist, dass die Büchse (17) und die Getriebeeingangswelle (7,8) einen mit dem Anfangsbereich (10) verbundenen Ringkanal (19) bilden und dass die Büchse (17) eine Speiseöffnung (20) für die Hydraulikflüssigkeit aufweist.
12. Drehmomentwandler nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeingangswelle (7,8) bohrungsfrei ausgebildet ist.
Description:
DREHMOMENTWANDLER [Beschreibung] [Technisches Gebiet] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehmomentwandler mit einem Pumpenrad, einem vom Pumpenrad antreibbaren Turbinenrad und einem Leitrad, wobei das Turbinenrad mit einer Getriebeeingangswelle drehfest verbunden ist, wobei die Getriebeeingangswelle einen Axialkanal mit einem Anfangs-und einem Endbereich für eine Hydraulikflüssigkeit bildet.

[Stand der Technik] Ein derartiger Drehmomentwandler ist zum Beispiel aus der DE 41 21 586 A1 oder der DE 195 40 294 A1 bekannt.

Bei Drehmomentwandlern ist der Axialkanal in der Regel als Mittenbohrung ausgebildet. Zum Verbinden der Mittenbohrung mit einer Speiseöffnung sind im Anfangsbereich in die Getriebeeingangswelle Radialbohrungen eingebracht, über welche die Mittenbohrung mit einer Speiseöffnung für die Hydraulikflüs- sigkeit in Verbindung steht. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass in der Getriebeeingangswelle im Einzelfall im Bereich der Radialbohrungen Spannungsrisse entstehen können.

[Aufgabe der Erfindung] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, den Axialkanal derart auszugestalten, dass in die Getriebeeingangswelle keine Radialbohrungen mehr eingebracht werden müssen.

[Darstellung der Erfindung] Die Aufgabe wird dadurch gelöst, -dass die Getriebeeingangswelle einen Wellenkern und eine den Wellenkern umgebende Wellenhülse aufweist und

-dass der Wellenkern und die Wellenhülse drehfest miteinander verbunden und derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Wellenkern in der Wellenhülse radial spielfrei geführt ist und der Wellenkern und die Wellenhülse zwischen sich den Axialkanal bilden.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Axialkanals wird ferner erreicht, dass die Länge des Axialkanals nach Belieben variiert werden kann.

Insbesondere ist es daher möglich, dass das Leitrad, das üblicherweise auf einer Leitradbuchse angeordnet ist, axial zwischen dem Anfangs-und dem Endbereich angeordnet ist.

Wenn das Turbinenrad eine Turbinenradnabe aufweist, die über eine Verzahnung mit zusammenwirkenden Zähnen und Zahnaufnahmen mit dem Wellenkern drehfest verbunden ist, der Endbereich sich bis zur Turbinenradnabe erstreckt und gegenüber dieser flüssigkeitsdicht abgedichtet ist und die Verzahnung derart ausgebildet ist, dass sie mindestens eine Durchtrittsöffnung für die Hydraulikflüssigkeit bildet, ist es sogar möglich, eine hydraulische Verbindung zu einem Raum herzustellen, der axial hinter der Turbinenradnabe angeordnet ist.

Zum Bilden der Durchtrittsöffnung ist es beispielsweise möglich, dass mindestens eine der Zahnaufnahmen einen Zahn aufnimmt, der tangential beidseitig an den Seiten der Zahnaufnahme anliegt und radial vor Erreichen des Bodens der Zahnaufnahme endet. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens eine der Zahnaufnahmen zahnlos sein.

Das Verbinden des Axialkanals mit einem Raum, der hinter der Turbinenradnabe angeordnet ist, ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Axialkanal über die mindestens eine Durchtrittsöffnung mit einem Kolbenraum verbunden ist, der Kolbenraum einseitig von einem Kolben abgeschlossen ist

und mittels des Kolbens eine Überbrückungskupplung betätigbar ist, mittels derer das Turbinenrad mit dem Pumpenrad drehfest verbindbar ist.

Wenn die Wellenhülse axial zwischen dem Anfangs-und dem Endbereich einen Mittelbereich aufweist, der in einem Kontaktteil seines Innenumfangs am Wellenkern anliegt und in einem Strömungsteil seines Innenumfangs vom Wellenkern beabstandet ist, ist die Getriebeeingangswelle besonders stabil aufgebaut. Dabei kann alternativ der Wellenkern im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet sein und die Wellenhülse im Mittelbereich Innenvorsprünge aufweisen oder die Wellenhülse im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet sein und der Wellenkern im Mittelbereich Außenvorsprünge aufweisen.

Wenn der Anfangsbereich in Axialrichtung flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist, ist eine radiale Speisung der Hydraulikflüssigkeit besonders wirksam. Die radiale Speisung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Anfangsbereich radial von einer Büchse flüssigkeitsdicht umgeben ist, die Büchse relativ zur Getriebeeingangswelle drehbar ist, die Büchse und die Getriebeeingangswelle einen mit dem Anfangsbereich verbundenen Ringkanal bilden und die Büchse eine Speiseöffnung für die Hydraulikflüssigkeit aufweist.

Es ist möglich, den erfindungsgemäßen Axialkanal zusätzlich zu einer konventionellen Ausgestaltung der Getriebeeingangswelle, also zusätzlich zu einer Mittenbohrung mit Radialbohrungen, einzusetzen. Vorzugsweise aber ersetzt die Ausgestaltung von Wellenkern und Wellenhülse die Bohrungen des Standes der Technik. Es ist also sogar möglich, dass die Getriebeein- gangswelle bohrungsfrei ausgebildet ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung

Figur 1 einen Schnitt durch einen Drehmomentwandler und Figuren 2-4 Details von Figur 1.

Gemäß Figur 1 weist ein Drehmomentwandler ein Pumpenrad 1, ein Turbinenrad 2 und ein Leitrad 3 auf. Das Pumpenrad 1 ist mit einer Gehäuseschale 4 drehfest verbunden, in der Regel verschweißt oder-wie hier -verschraubt. Über die Gehäuseschale 4 ist das Pumpenrad 1 mit einer-der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten-Ausgangswelle eines Motors starr gekuppelt. Das Turbinenrad 2 ist vom Pumpenrad 1 antreibbar. Es weist eine Turbinenradnabe 5 auf.

Die Turbinenradnabe 5 ist über eine Verzahnung 6 mit einem Wellenkern 7 drehfest verbunden. Auf den Wellenkern 7 ist eine Wellenhülse 8 aufgeschoben, die den Wellenkern 7 umgibt. Der Wellenkern 7 und die Wellenhülse 8 sind drehfest miteinander verbunden und bilden zusammen eine Getriebeeingangswelle 7,8.

Die Getriebeeingangswelle 7,8 bildet einen Axialkanal 9 für eine Hydraulikflüssigkeit. Der Axialkanal 9 wird dabei dadurch gebildet, dass der Wellenkern 7 und die Wellenhülse 8 derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Wellenkern 7 in der Wellenhülse 8 radial spielfrei geführt ist und der Wel- lenkern 7 und die Wellenhülse 8 zwischen sich den Axialkanal 9 bilden. Der Axialkanal 9 weist einen Anfangsbereich 10 und einen Endbereich 11 auf. t Das Leitrad 3 ist, wie allgemein üblich, auf einer Leitradbuchse 12 angeordnet.

Die Leitradbuchse 12 ist bezüglich des Drehmomentwandlers ortsfest.

Der Drehmomentwandler weist ferner eine Überbrückungskupplung 13 auf.

Mittels der Überbrückungskupplung 13 ist das Turbinenrad 2 mit dem Pumpenrad 1 drehfest verbindbar bzw. starr kuppelbar. Die Überbrückungskupplung 13 ist mittels eines Kolbens 14 betätigbar. Der Kolben

14 schließt zusammen mit dem Turbinenrad 2 bzw. der Gehäuseschale 4 einen turbinenradseitigen Kolbenraum 15 bzw. einen gehäuseschalenseitigen Kol- benraum 16 ab. Der Kolben 14 bildet dabei jeweils eine Seite der Kolbenräume 15,16.

Der Anfangsbereich 10 ist in Axialrichtung flüssigkeitsdicht abgeschlossen. Der flüssigkeitsdichte Abschluss kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Wellenkern 7 sich im Anfangsbereich 10 verbreitert. Gegebenenfalls kann zusätzlich eine Abdichtung vorgesehen sein. Diese ist der Übersichtlichkeit halber in den Figuren nicht dargestellt.

Zum Ein-bzw. Ausspeisen der Hydraulikflüssigkeit ist der Anfangsbereich 10 radial von einer Büchse 17 flüssigkeitsdicht umgeben. Der flüssigkeitsdichte Abschluss wird dabei durch Abdichtungen 18 erzielt. Die Büchse 17 ist ortsfest angeordnet. Sie dreht sich daher nicht mit der Getriebeeingangswelle 7,8 mit.

Sie ist also relativ zur Getriebeeingangswelle 7,8 drehbar. Die Büchse 17 und die Getriebeeingangswelle 7,8 bilden einen Ringkanal 19, der mit dem Anfangsbereich 10 verbunden ist. Die Büchse 17 weist ferner eine Speiseöffnung 20 für die Hydraulikflüssigkeit auf.

Der Axialkanal 9 kann prinzipiell eine beliebige Länge aufweisen. Es ist beispielsweise möglich, dass er sich in Axialrichtung über die Leitradbuchse 12 hinaus erstreckt. Mit anderen Worten : Es kann sein, dass die Leitradbuchse 12 axial zwischen dem Anfangsbereich 10 und dem Endbereich 11 angeordnet ist.

Bei einer derartigen Ausgestaltung wäre es beispielsweise möglich, die Speiseöffnung 20 mit einem Raum 21 zu verbinden, der zwischen der Leitradbuchse 12 und der Turbinenradnabe 5 angeordnet ist.

Gemäß Figur 1 erstreckt sich der Axialkanal 9 aber sogar bis zur Turbinenradnabe 5. Ohne weiteren Maßnahmen wäre es in diesem Fall beispielsweise möglich, die Speiseöffnung 20 mit dem

turbinenradschalenseitigen Kolbenraum 15 zu verbinden. Gemäß Figur 1 aber ist der Endbereich 11 gegenüber der Turbinenradnabe 5 mittels einer Abdichtung 22 flüssigkeitsdicht abgedichtet. Die Verzahnung 6 hingegen ist- siehe Figur 2-derart ausgebildet, dass sie mindestens eine Durchtrittsöffnung 23 für die Hydraulikflüssigkeit bildet. Dadurch ist es möglich, die Speiseöffnung 20 über den Axialkanal 9 mit einem Raum nahe des Lagerzapfens 24 zu verbinden. Der Raum im Bereich des Lagerzapfens 24 steht über Radialkanäle 25 dann mit dem gehäuseschalenseitigen Kolbenraum 16 in Verbindung.

Gemäß Figur 2 weist der Wellenkern 7 Zahnaufnahmen 26 auf, die mit Zähnen 27 der Turbinenradnabe 5 zusammenwirken. Die Zahnaufnahmen 26 und die Zähne 27 bilden zusammen die Verzahnung zwischen Turbinenradnabe 5 und Wellenkern 7, mittels derer das Turbinenrad 2 mit dem Wellenkern 7 drehfest verbunden ist. Ersichtlich sind die Zähne 27 mit den Zahnaufnahmen 26 verkeilt. Die Zähne 27 liegen also tangential beidseitig an den Seiten der Zahnaufnahmen 26 an, von denen sie aufgenommen sind. Radial hingegen enden die Zähne 27 vor Erreichen des Bodens der jeweiligen Zahnaufnahme 26. Bereits hierdurch werden die Durchtrittsöffnungen 23 gebildet. Darüber hinaus ist die Innenseite 28 der Turbinenradnabe 5 von der Außenseite 29 des Wellenkerns 7 beabstandet. Auch hierdurch werden Durchtrittsöffnungen 23 gebildet.

In der Regel werden die so gebildeten Durchtrittsöffnungen 23 ausreichen, um einen hinreichenden Fluss der Hydraulikflüssigkeit zu gewährleisten. Falls ein noch stärkerer Durchfluss erreicht werden soll, ist es aber auch möglich, einzelne Zähne ganz auszulassen. In diesem Fall ist mindestens eine der Zahnaufnahmen 26 zahnlos. Dies ist in Figur 2 durch den nur gestrichelt angedeuteten, ausgelassenen Zahn dargestellt.

Prinzipiell ist es ausreichend, die Wellenhülse 8 nur im Anfangsbereich 10 und im Endbereich 11 am Wellenkern 7 anzulagern. In einem Mittelbereich 30 kann

die Wellenhülse 8 vom Wellenkern 7 beabstandet sein. Vorzugsweise aber liegt die Wellenhülse 8 im Mittelbereich 30 in einem Kontaktbereich 31 ihres Innenumfangs am Wellenkern 7 an. Nur in einem Strömungsteil 32 ihres Innenumfangs ist sie vom Wellenkern 7 beabstandet.

Gemäß Figur 3 ist hierzu vorgesehen, dass der Wellenkern 7 im Mittelbereich 30 im wesentlich rotationssymmetrisch ausgebildet ist und die Wellenhülse 8 im Mittelbereich 30 Innenvorsprünge 33 aufweist. Alternativ ist es gemäß Figur 4 aber auch möglich, dass die Wellenhülse 8 im Mittelbereich 30 im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist und der Wellenkern 7 im Mittelbereich 30 Außenvorsprünge 34 aufweist.

Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Getriebeeingangswelle 7,8 ist es möglich, sowohl von der Mittenbohrung als auch von den Radialbohrungen des Standes der Technik abzusehen. Es ist also möglich, die Getriebeeingangswelle 7,8 völlig bohrungsfrei auszubilden. Es ist aber auch möglich, den erfindungsgemäßen Axialkanal 9 zusätzlich zu einer Mit- tenbohrung gemäss dem Stand der Technik vorzusehen.

[Bezugszeichenliste] 1 Pumpenrad 2 Turbinenrad 3 Leitrad 4 Gehäuseschale 5 Turbinenradnabe 6 Verzahnung 7 Wellenkern 8 Wellenhülse 9 Axialkanal 10 Anfangsbereich 11 Endbereich 12 Leitradbuchse 13 Überbrückungskupplung<BR> 1 4 Kolben 15,16 Kolbenräume 17 Büchse 18,22 Abdichtungen 19 Ringkanal 20 Speiseöffnung 21 Raum 23 Durchtrittsöffnung 24 Lagerzapfen 25 Radialkanäle 26 Zahnaufnahmen 27 Zähne 28 Innenseite 29 Außenseite 30 Mittelbereich 31 Kontaktbereich 32 Strömungsbereich 33 Innenvorsprünge 34 Außenvorsprünge