Drehmomentübertraqunqseinrichtunct Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung, insbeson- dere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Flüssigkeitskupplung wie einer Föttinger-Kupplung oder einem Drehmomentwandler, umfassend wenigstens ein mit einer Antriebswelle ei- ner Antriebseinheit drehfest verbindbares Pumpenrad, wenigstens ein drehfest mit der Eingangswelle eines anzutreibenden Stranges verbindbares Turbinenrad sowie gege- benenfalls wenigstens ein zwischen Pumpen-und Turbinenrad angeordnetes Leitrad, ein zumindest das Pumpen-und Turbinenrad aufnehmendes Gehäuse sowie eine Wandlerüberbrückungskupplung, die das Pumpen-und Turbinenrad drehfest miteinan- der koppeln kann.

Derartige Drehmomentübertragungseinrichtungen sind insbesondere für Stufenautoma- tikgetriebe bekannt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Dämpfungswirkung derartiger Einrichtungen zu verbessern, wobei Drehträgheit und Gewicht denen von Drehmomentübertragungseinrichtungen nach Stand der Technik entsprechen sollen und wobei die Abmaße, insbesondere die axiale Länge, gegenüber Drehmomentübertra- gungseinrichtungen nach Stand der Technik nicht vergrößert sein sollen.

Dieses Problem wird durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung gelöst, bei der die Wandlerüberbrückungskupplung einen mit dem Gehäuse oder dem Pumpenrad kraft- schlüssig verbundene Flansch umfasst, der zwischen dem Pumpenrad und dem Turbi- nenrad angeordnet ist und der mittels einer Kupplung reibschlüssig mit dem Turbinenrad verbindbar ist. Unter kraftschlüssiger Verbindung wird hier sowohl eine unmittelbare Verbindung als auch eine beispielsweise über weitere, insbesondere federelastische, E- lemente erfolgende Verbindung verstanden. Die weiteren Elemente können dabei starr oder nachgiebig sein. Der Flansch kann vorzugsweise umlaufend ausgebildet sein, e- benso ist aber auch ein unterbrochener Flansch denkbar. Der Flansch ist in axialer Rich- tung zwischen Turbinenrad und Pumpenrad angeordnet. Die Möglichkeit der reibschlüs- sigen Verbindung zwischen Flansch und Turbinenrad bedeutet, dass in einer ersten Be- triebsstellung beide im Wesentlichen drehfest bis zu einem Grenzmoment miteinander verbunden sind, in einer zweiten Stellung beide frei gegeneinander verdrehbar sind.

In einer Weiterbildung der Drehmomentübertragungseinrichtung ist vorgesehen, dass der Flansch an einem mit dem Gehäuse gekoppelten Torsionsschwingungsdämpfer an- geordnet ist. Der Torsionsschwingungsdämpfer ermöglicht eine Bewegung des Flan- sches gegen eine Federkraft gegenüber dem Gehäuse.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Drehmomentübertragungseinrichtung um- fasst diese des Weiteren eine dritte schaltbare Kupplung, mit der das Pumpenrad von der Eingangswelle abgekoppelt werden kann, wobei das Pumpenrad bei geöffneter drit- ter Kupplung relativ gegen die Eingangswelle verdrehbar ist. Die dritte schaltbare Kupp- lung liegt vorzugsweise zwischen dem Pumpenrad und dem Gehäuse.

In einer Weiterbildung der Drehmomentübertragungseinrichtung ist vorgesehen, dass diese eine zweite schaltbare Kupplung umfasst, durch die das Pumpenrad drehfest mit dem Flansch verbindbar ist. Auf diese Weise kann das Pumpenrad gegen die Federwir- kung der Dämpfungseinrichtung mit dem Gehäuse verbunden werden.

Mit Hilfe der dritten Kupplung ist es möglich, das Pumpenrad vollständig von der Ein- gangswelle zu trennen und so eine Art von Freilauf zu realisieren. Insbesondere im Stand ist die Übertragung eines Schleppmomentes auf das Getriebe unerwünscht, da dieses zu einer vermeidbaren thermischen Belastung der Drehmomentübertragungsein- richtung führt und gegenüber einem freien Leerlauf des Motors einen größeren Treib- stoffverbrauch nach sich zieht. Mit Hilfe der zweiten und dritten Kupplung kann das Pumpenrad wahlweise drehmomentstarr mit der Eingangswelle verbunden werden oder über den Torsionsschwingungsdämpfer gegen eine Federkraft verdrehbar mit der Ein- gangswelle verbunden werden.

In einer Weiterbildung der Drehmomentübertragungseinrichtung ist vorgesehen, dass der Flansch wahlweise drehfest mit dem Pumpenrad und/oder dem Turbinenrad koppel- bar ist. Mit Hilfe der zuvor dargestellten ersten, zweiten sowie dritten Kupplung lassen sich auf diese Weise verschiedene Betriebszustände realisieren. Wenn alle Kupplungen geöffnet sind, mithin also der Flansch weder mit dem Pumpenrad noch mit dem Turbi- nenrad reibschlüssig gekoppelt ist und gleichzeitig die dritte Kupplung geöffnet ist, so be- findet sich die Drehmomentübertragungseinrichtung im Freilauf. Es erfolgt daher bis auf

Schleppmomente zwischen Gehäuse und den weiteren Einrichtungen praktisch keine Drehmomentübertragung. Zumindest ist diese wesentlich geringer als die Übertragung im Wandlerbetrieb. Bei geschlossener dritter Kupplung erfolgt ein Wandlerbetrieb. Wer- den erste und zweite Kupplung geschlossen, die dritte Kupplung hingegen geöffnet, so erfolgt ein Überbrückungsbetrieb, Turbinenrad und Pumpenrad sind also drehfest mit- einander verbunden, wobei der Antrieb beider über den Torsionsschwingungdämpfer er- folgt. Das Gehäuse einerseits und die Kombination Turbinenrad/Pumpenrad anderer- seits bilden gegeneinander gegen die Federkraft des Torsionsschwingungsdämpfers verdrehbare Systeme, wobei das Schwingungsverhalten des Gesamtsystems durch die Drehträgheiten der beiden genannten Subsysteme sowie die Dämpfungs-und Federwir- kungen insbesondere des Torsionsschwingungsdämpfers bestimmt werden.

Der Torsionsschwingungsdämpfer ist vorzugsweise innerhalb des Gehäuses angeord- net.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmomentübertra- gungseinrichtung ist vorgesehen, dass das Pumpenrad und/oder das Turbinenrad axial innerhalb des Gehäuses verschiebbar sind. Die axiale Verschiebbarkeit des Turbinenra- des ermöglicht die Realisierung der ersten Kupplung, die axiale Verschiebbarkeit des Pumpenrades ermöglicht die Realisierung der zweiten und dritten Kupplung.

Vorzugsweise sind die erste und/oder zweite und/oder dritte Kupplung Reibungskupp- lungen. Dazu umfassen die Reibungskupplungen jeweils Reibbeläge.

Vorzugsweise können die erste und/oder zweite und/oder dritte Kupplung durch axiale Verschiebung des Pumpenrades und/oder des Turbinenrades geöffnet und geschlossen werden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die axiale Verschiebung des Turbinenrades hydrau- lisch erfolgt. Des Weiteren kann vorgesehen sein, das die axiale Verschiebung des Pumpenrades hydraulisch erfolgt. Dazu umfasst die Drehmomentübertragungseinrich- tung einen ersten Druckkanal und einen zweiten Druckkanal, mit deren Hilfe das Turbi- nenrad und das Pumpenrad jeweils axial mit Druck beaufschlagt werden können. Turbi-

nenrad und Pumpenrad sind dabei so gelagert, dass ein Flüssigkeitsausstrom durch die gesamte Drehmomentübertragungseinrichtung möglich ist, d. h. mit anderen Worten, das beispielsweise der erste Druckkanal mit Druck beaufschlagt wird und dadurch eine Durchströmung der gesamten Drehmomentübertragungseinrichtung erfolgt, wobei Hyd- raulikflüssigkeit durch den ersten Druckkanal einströmt und durch den zweiten Druckka- na ausströmt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die erste, zweite und dritte Kupplung geöffnet sind, wenn der erste und zweite Druckkanal etwa gleichen Druck aufweisen. Dies kann be- deuten, dass der Druck in beiden Druckkanälen in etwa gleich Null ist, ebenso kann die- ser aber auch auf einem anderen Niveau sein. Dadurch, dass alle Kupplungen geöffnet sind, befindet sich die Drehmomentübertragungseinrichtung im Freilauf.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die dritte Kupplung geschlossen und die erste und zweite Kupplung geöffnet sind, wenn der Druck an dem ersten Druckkanal höher ist als der Druck an dem zweiten Druckkanal.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die dritte Kupplung geöffnet, die erste und zweite Kupplung geschlossen sind, wenn der Druck an dem zweiten Druckkanal höher ist als der Druck an dem ersten Druckkanal. Durch die zuvor dargestellten Maßnahmen lassen sich drei Schaltzustände der Kupplungen innerhalb der Drehmomentübertragungsein- richtung realisieren. Auf diese Weise kann ein Freilauf, ein Wandlerbetrieb sowie eine Überbrückung des Wandlerbetriebes realisiert werden.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnungen be- schrieben. Dabei zeigt Figur 1 eine erfindungsgemäße Drehmomentübertragungseinrichtung im Schnitt.

Eine Drehmomentübertragungseinrichtung 1 umfasst eine Antriebswelle 2, die bei- spielsweise mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors in ei- nem Kraftfahrzeug verbunden ist sowie eine Eingangswelle 3, die mit dem ebenfalls nicht dargestellten Schaltautomaten verbunden ist. Die Drehmomentübertragungsein-

richtung 1 umfasst des Weiteren ein Gehäuse 4 bestehend aus einem ersten Gehäuse- teil 5 sowie einem zweiten Gehäuseteil 6. Das erste Gehäuseteil 5 sowie das erste Ge- häuseteil 6 sind beispielsweise an ihrem Außenumfang dicht miteinander verschweißt.

Die Drehmomentübertragungseinrichtung 1 ist drehbar auf einem Getriebestumpf 7 des nicht dargestellten Getriebes gelagert. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 1 ist mit Hilfe einer Dichtnase 8 sowie nicht dargestellten Dichtmitteln drehbar, aber öldicht, an dem nicht dargestellten Getriebegehäuse gelagert.

Innerhalb des Gehäuses 4 ist ein Turbinenrad 9 sowie ein Pumpenrad 10 angeordnet.

Das Turbinenrad 9 ist mit einem Nabenflansch 11 drehfest, aber axial verschiebbar, mit der Antriebswelle 3 verbunden. Das Pumpenrad 10 ist axial verschiebbar sowie verdrehbar an einem Lagervorsprung 12 des Gehäuses 4 angeordnet. Zwischen Pum- penrad 10 und Turbinenrad 9 ist ein an sich bekanntes Leitrad 13 mittels eines Freilaufs 14 auf dem Getriebestumpf 7 in eine Richtung drehfest und die andere Richtung verdrehbar gelagert. Das Leitrad 13 ist ebenfalls in axialer Richtung verschiebbar. Ein erster Anschlagring 15 sorgt für eine axiale Abstützung des Turbinenrades 9 gegenüber dem Gehäuse 4. Entsprechend sorgt ein zweiter Anschlagring 16 für eine axiale Abstüt- zung des Leitrades 13 gegenüber dem Turbinenrad 9.

Die Drehmomentübertragungseinrichtung 1 verfügt über einen ersten Druckkanal 17 so- wie einen zweiten Druckkanal 18. Über die Druckkanäle kann Hydrauliköl durch das System geleitet werden.

An der Innenseite des Außenumfangs des ersten Gehäuseteils 5 ist ein Torsionsschwin- gungsdämpfer 21 angeordnet. Dieser wird vorzugsweise aus ineinander geschachtelten Bogenfedern gebildet, wobei vorzugsweise zwei über den Umfang verteilte und sich an- nähernd über den halben Umfang erstreckende Bogenfedern die in Umfangsrichtung wirksame Energiespeicher bilden. Dabei werden die Bogenfedern an einem umfangssei- tigen Ende vom nicht näher dargestellten Beaufschlagungseinrichtungen, die mit dem ersten Gehäuseteil 5 verbunden oder aus diesem geformt sind und am anderen Ende durch einen axial erweiterten Ansatz eines Flansches 19 beaufschlagt. Mit anderen Wor- ten ist der Flansch 19 gegen die Kraft der Bogenfedern gegenüber dem ersten Gehäu-

seteil 5 verdrehbar. Der Flansch 19 ist innerhalb des Gehäuses 4 umlaufend ausgebildet und beiderseits mit Reibbelägen 20 versehen.

Das Turbinenrad 9 verfügt über eine Reibfläche 22, die eine umlaufende axiale Ringflä- che bildet. Entsprechend verfügt das Pumpenrad 10 über eine zweite Reibfläche 23, wobei die erste Reibfläche 22 und die zweite Reibfläche 23 den Flansch 19 zusammen zangenartig umgreifen können. Die radial verlaufende Fläche des Flansches 19 sowie die erste Reibfläche 22 und die zweite Reibfläche 23 sind im Wesentlichen parallel zu- einander ausgerichtet. Die erste Reibfläche 22 und zweite Reibfläche 23 sind im vorlie- genden Ausführungsbeispiel durch eine erste Stützflanke 24 und eine zweite Stützflanke 25 an dem Turbinenrad 9 bzw. Pumpenrad 10 abgestützt, so dass beide bei einer axial aufgebrachten Last nur geringfügig in axialer Richtung verformt werden.

Die zweite Stützflanke 25 ist an der dem zweiten Gehäuseteil 6 zugewandten Seite mit einem dritten Reibbelag 26 versehen. Die erste Reibfläche 22 bildet zusammen mit dem Flansch 19 und dem zugehörigen Reibbelag 20 eine erste Kupplung 27, entsprechend bildet die zweite Reibfläche 23 zusammen mit dem Flansch 19 und den zugehörigen Reibbelag 20 eine zweite Kupplung 28, der dritte Reibbelag 26 bildet zusammen mit dem zweiten Gehäuseteil 6 eine dritte Kupplung 29.

Im Folgenden werden die unterschiedlichen Betriebsarten der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinrichtung beschrieben. Dabei wird unterschieden zwischen einem Freilauf, einem Wandlerbetrieb sowie einem Überbrückungsbetrieb.

Die verschiedenen Betriebsmoden können durch eine Druckbeaufschlagung des ersten Druckkanals 17 und des zweiten Druckkanals 18 erfolgen. Werden erster Druckkanal 17 und zweiter Druckkanal 18 mit gleichem Druck beaufschlagt bzw. drucklos gehalten, so sind sowohl die erste als auch zweite als auch dritte Kupplung 27,28, 29 geöffnet. Mit Hilfe des Freilaufs 14 läuft das Pumpenrad 10 daher frei, es wird somit kein Drehmoment übertragen und die Drehmomentübertragungseinrichtung befindet sich im Freilauf.

Wird der erste Druckkanal 17 mit Druck beaufschlagt, so erfolgt eine Durchströmung der gesamten Drehmomentübertragungseinrichtung, wobei der zweite Druckkanal 18 als

Ablauf für das Betriebsmedium fungiert. Durch die Druckbeaufschlagung des ersten Druckkanals 17 wird das Pumpenrad 10 in der Darstellung der Figur 1 nach rechts ge- drückt, die dritte Kupplung 29 wird daher geschlossen und das Pumpenrad 10 drehfest mit dem zweiten Gehäuseteil 6 und damit dem Gehäuse 4 verbunden. Die erste Kupp- lung 27 sowie die zweite Kupplung 28 sind geöffnet, so dass das Turbinenrad 9 gegen- über dem Pumpenrad 10 und dem Gehäuse 4 frei verdrehbar ist. Ein Antrieb des Turbi- nenrades 9 geschieht daher wie bei Drehmomentwandlern bzw. Föttinger-Kupplungen üblich allein durch die von der Relativbewegung des Turbinenrades 9 gegenüber dem Pumpenrad 10 hervorgerufenen Fluidströmung. In dieser Betriebsart befindet sich die Drehmomentübertragungseinrichtung im Wandlerbetrieb.

Wird der zweite Druckkanal 18 mit Druck beaufschlagt, so dass eine Durchströmung der Drehmomentübertragungseinrichtung von dem zweiten Druckkanal 18 als Zulauf und dem ersten Druckkanal 17 als Ablauf in das Betriebsmedium erfolgt, so wird das Pum- penrad 10 in der Darstellung der Figur 1 nach links gedrückt, so dass die dritte Kupplung 29 geöffnet wird und die zweite Kupplung 28 geschlossen wird. Das Pumpenrand 10 ist somit über den Flansch 19 und damit den Torsionsschwingungsdämpfer 21 mit dem Gehäuse 4 verbunden. Gleichzeitig wird das Turbinenrad 9 in der Darstellung der Figur 1 nach rechts gedrückt, dadurch wird die erste Kupplung 27 ebenfalls geschlossen. Das Turbinenrad 9 sowie das Pumpenrad 10 umgreifen den Flansch 19 somit zangenartig und sind dadurch drehfest miteinander verbunden. Der Flansch 19 ist wiederum mit dem Torsionsschwingungsdämpfer 21 mit dem Gehäuse 4 verbunden, so dass auch hier eine im Wesentlichen steife allerdings gegen Federkraft leicht verdrehbare Verbindung zwi- schen Pumpenrad 10 und Turbinenrad 9 sowie Gehäuse 4 entsteht. Die Funktion der Drehmomentübertragungseinrichtung als Drehmomentwandler ist in diesem Fall also überbrückt, die Drehmomentübertragungseinrichtung befindet sich im Überbrückungsbe- trieb. Die erste und zweite Kupplung 27,28 zusammen bilden hier also die Überbrü- ckungskupplung.

Im Wandlerbetrieb bilden das Pumpenrad 10 mit den zugehörigen Lagerteilen sowie das Gehäuse 4 eine Einheit, die gegenüber dem Turbinenrad 9 mit den zugehörigen Lager- teilen und der Eingangswelle 3 verdrehbar sind. Beide Teilsysteme sind im Wesentlichen starr und nur über das Hydrauliköl miteinander gekoppelt. Das Schwingungsverhalten

des Gesamtsystems wird daher durch die jeweiligen Drehträgheiten der einzelnen Sys- teme und die Kopplung durch das Fluid bestimmt. Im Überbrückungsbetrieb sind das Turbinenrad 9 sowie das Pumpenrad 10 mit den zugehörigen Lagerteilen und der Ab- triebswelle 3 sowie der Flansch 19 im Wesentlichen starr miteinander verbunden und bilden ein gemeinsames drehträges System. Dieses System ist über den Torsions- schwingungsdämpfer 21 gegen Federkraft verdrehbar mit dem Gehäuse 4 verbunden.

Es entsteht also insgesamt ein zu gedämpften Drehschwingungen befähigtes System, dessen charakteristische Schwingungseigenschaften aus dem Verhältnis der Massen der zuvor dargestellten Teilsysteme und die Starrheit der Federankopplung durch den Torsionsschwingungsdämpfer bestimmt wird.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unter- anspruches hin ; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbstständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unter- ansprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Pri- oritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbstständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung auf- weisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Viel- mehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzel-

nen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Ge- genstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf-und Arbeitsverfahren betreffen.