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Dokumentenidentifikation DE102006028777A1 27.12.2007
Titel Hydrodynamischer Drehmomentwandler und Verfahren zur Herstellung eines solchen
Anmelder DaimlerChrysler AG, 70327 Stuttgart, DE
Erfinder Koppitz, Bernd, Dip.-Ing. (BA), 73650 Winterbach, DE;
Schultz, Heinz, 73269 Hochdorf, DE;
Ziegler, Bernhard, Dipl.-Ing. (FH), 73098 Rechberghausen, DE
DE-Anmeldedatum 23.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006028777
Offenlegungstag 27.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.12.2007
IPC-Hauptklasse F16H 45/02(2006.01)A, F, I, 20060623, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (1). Es wird vorgeschlagen, Umfangsanschläge (75) des Torsionsdämpfers (17) dazu zu benutzen, den Torsionsdämpfer (17) mit der Turbine (37) zu verbinden. Somit kann von Seiten der Turbine (37) montiert werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft gemäß dem einteiligen Vorrichtungsanspruch 1 einen hydrodynamischen Drehmomentwandler und gemäß dem abhängigen Verfahrensanspruch 5 ein Verfahren zur Herstellung eines solchen hydrodynamischen Drehmomentwandlers.

In der DE 197 24 973 C1 ist bereits ein hydrodynamischer Drehmomentwandler gezeigt, der einen Torsionsdämpfer, eine Turbine und Umfangsanschläge der Turbine gegen einen Teil des Torsionsdämpfers aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler bzw. ein Verfahren zur Herstellung eines solchen zu schaffen, das eine Anbindung der Turbine nach dem Zusammenbau des Torsionsdämpfers ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und dem abhängigen Verfahrensanspruch 5 gelöst.

Gemäß einem Vorteil der Erfindung ist es möglich, den Torsionsdämpfer komplett fertig zu stellen und gegebenenfalls auf Funktion zu prüfen und im Anschluss von der einen Seite die Turbine an dem Torsionsdämpfer drehfest zu befestigen. Dazu sind Umfangsanschläge vorgesehen, die sich durch Fenster eines mittigen Blechs des Torsionsdämpfers hindurch auf die Turbine zu erstrecken. Dabei können diese Umfangsanschläge beispielsweise fingerartig ausgestaltet sein. Diese Umfangsanschläge – bzw. Fortsätze an diesen – weisen turbinenseitig jeweils einen Axialanschlag auf. Zwischen diesen Axialanschlägen und einem Absatz pro Umfangsanschlag sind die Turbine und ein Blech des Torsionsdämpfers verspannt. Die Axialanschläge können dabei aus den Umfangsanschlägen bzw. den Fortsätzen gebogen oder in diese eingepresst werden. Ebenso sind andere Verbindungstechniken – wie beispielsweise das Verschrauben mittels einer Mutter auf einem Außengewinde des Fortsatzes – möglich. Durch diese Montage von der einen Seite wird erreicht, dass die Turbine erst nach erfolgter Torsionsdämpfermontage am Torsionsdämpfer befestigt werden braucht. Eine solche Vormontage von Turbine und Torsionsdämpfer kann sich nämlich als aufwändig erweisen, wenn die Turbine an einem anderen Produktionsstandort hergestellt wird, als der Torsionsdämpfer. So müssten zunächst die Turbine und der Torsionsdämpfer an einen Ort zur Montage zusammengeführt werden und gegebenenfalls anschließend an einen anderen Ort zur Montage mit dem Gehäuse verbracht werden. Dieses Problem verschärft sich, wenn die einzelnen Bauteile von verschiedenen Herstellern – insbesondere OEM (Original Equipment Manufacturer) und Zulieferern – produziert werden. Hingegen stellt die Anfuhr der gesamten Bauteile an einen Ort, an welchem gleichzeitig auch Großteile der Bauteile gefertigt werden, den geringsten Fertigungs-/Montageaufwand dar.

Zur Herstellung des Axialanschlages an der Turbine ist auch eine Schweißnaht denkbar. Das Biegen, das Verpressen, ein Aufweiten und das Verschrauben haben jedoch gegenüber dem Verschweißen den Vorteil, dass kein Abbrand – d.h. Schweißspritzer – freigesetzt wird, der bereits bei erster Inbetriebnahme des hydrodynamischen Drehmomentwandlers in dessen Ölkreislauf wäre. Damit wird auch der Ölkreislauf des Getriebes sauber gehalten, welches üblicherweise einen gemeinsamen Ölkreislauf mit dem hydrodynamischen Drehmomentwandler hat.

Die genannten Verbindungstechniken haben beispielsweise gegenüber einer Keilwellenverzahnung zwischen Turbine und Torsionsdämpfer den Vorteil, dass es eine feste Verbindung ohne Zahnflankenspiel ist, so dass es nicht zu Geräuschen infolge von Resonanzschwingungen kommen kann.

Mittels der erfindungsgemäßen Verbindungstechnik zwischen Turbine und Torsionsdämpfer ist ein Wärmeeintrag in die Verbindung nicht notwendig. Dies ermöglicht es in vorteilhafter Weise, die Turbine aus sehr dünnem Blech herzustellen, was hinsichtlich Gewicht und Dynamik vorteilhaft ist. Um die Kräfte beim Umformen der Axialanschläge gering zu halten, können diese auch mittels einer Elektrode umgeformt werden, welche einen Stromfluss in die Axialanschläge einleitet, so dass diese erhitzt werden.

In besonders vorteilhafter Weise kann zwischen dem zu verbindenden Blech des Torsionsdämpfers und der Turbine eine Prägung vorgesehen sein. Eine solche Prägung bildet zeitlich vor dem Verbinden eine Verdrehsicherung der Bleche gegeneinander.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung vor.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von einem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert.

Die einzige Zeichnung zeigt einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 1 in einem Halbschnitt. Dieser hydrodynamische Drehmomentwandler 1 ist eingangsseitig über eine Verschraubung mit einer nicht näher dargestellten teilweise flexiblen Mitnehmerscheibe und einer Kurbelwelle eines Antriebsmotors verbunden. Dabei sind in der Zeichnung zwei alternative Möglichkeiten der Verschraubung dargestellt.

Ausgangsseitig ist der hydrodynamische Drehmomentwandler 1 über eine Keilwellenverzahnung 52 mit einer nicht näher dargestellten koaxial angeordneten Getriebeeingangswelle eines Getriebes verbunden. Die Getriebeeingangswelle, der hydrodynamische Drehmomentwandler 1 und ein Kurbelwellenflansch sind dabei koaxial zu einer Zentralachse 25 angeordnet.

Der hydrodynamische Drehmomentwandler 1 umfasst das Gehäuse 50, eine Pumpenschale 35, eine Turbine 37 und ein Leitrad 38.

Die nachfolgende nähere Beschreibung des Ausführungsbeispiels folgt dabei dem Kraftfluss von der Kurbelwelle auf das Gehäuse 50. Vom Gehäuse 50 verläuft der Kraftfluss auf die Pumpenschale 35. Bei hydrodynamischer Kraftübertragung wird der Kraftfluss von dieser Pumpenschale 35 auf die Turbine 37 und über einen Torsionsdämpfer 17 auf die besagte Getriebeeingangswelle übertragen. Hingegen wird der Kraftfluss bei einer eingerückten Überbrückungskupplung 18 vom Gehäuse 50 über die Überbrückungskupplung 18 auf den Torsionsdämpfer 17 und anschließend auf die Getriebeeingangswelle übertragen.

Die Turbine 37 ist neben der Pumpenschale 35 auf deren dem Antriebsmotor zugewandter Seite angeordnet. Axial zwischen der Pumpenschale 35 und der Turbine 37 ist das Leitrad 38 radial innen angeordnet, das sich in üblicher Weise an einem Freilauf 39 abstützt.

Eine innere Nabe 40 des Freilaufes 39 ist mittels einer Innenverzahnung drehfest mit einer nicht näher dargestellten Statorwelle verbunden.

Die Turbine 37 weist radial innen mehrere gleichmäßig am Umfang verteilte Ausnehmungen 5a auf. Mit diesen Ausnehmungen 5a fluchten Ausnehmungen 5b in einem ersten Blech 44 des Torsionsdämpfers 17. Durch diese Ausnehmungen 5a, 5b ragen von Seiten der Kurbelwelle Fortsätze 100 von fingerförmigen Umfangsanschlägen 75. Die Funktion der Umfangsanschläge 75 wird weiter unten näher erläutert. Die Fortsätze 100 weisen einen der Turbine 37 zugewandten Absatz 13 und endseitig einen tellerförmigen Axialanschlag 15 auf. Dabei sind die Turbine 37 und das erste Blech 44 zwischen dem Axialanschlag 15 und dem Absatz 13 verspannt. Das erste Blech 44 ist an dessen radial äußerem Ende drehfest mit einem zweiten Blech 53 vernietet. Zwischen diesen beiden Blechen 44, 53 ist nahezu mittig ein drittes Blech 46 angeordnet. Das erste Blech 44 ist gegen die Torsionssteifigkeit des Torsionsdämpfers 17 begrenzt drehbar zu dem diesem mittigen Blech 46 angeordnet. Dazu sind Bogenfedern 47, 14 des Torsionsdämpfers 17 in Aussparungen aufgenommen, die in die drei Bleche 44, 53, 46 eingearbeitet sind.

Die beiden äußeren Bleche 44, 53 sind radial außerhalb der Bogenfedern 47, 14 in Umfangsrichtung mit gebogenen Ansätzen 49 versehen, welche die Bogenfedern 14 führen. Das mittige Blech 46 ist radial innen drehfest mit einer Getriebeeingangswellennabe 51 verbunden. Diese Getriebeeingangswellennabe 51 ist mittels der eingangs genannten Keilwellenverzahnung 52 drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbunden. Ein radial innerer Kragen 43 des ersten Blechs 44 ist radial und axial mittels einer Gleitlagerung auf der Getriebeeingangswellennabe 51 geführt. Zur Schmierung der axialen Gleitflächenpaarung ist ein Schmiermittelkanal 70 vorgesehen. Dieser Schmiermittelkanal 70 mündet in einen Schmiermittelkanal 71, der zur Schmierung der radialen Gleitflächenpaarung vorgesehen ist. Dieser Schmiermittelkanal 70 stellt gleichzeitig die Zirkulation des Wandlerkühlkreislaufs sicher. Der innere Kragen 43 ist über ein Axialwälzlager 72 an einem Axialsicherungsring 73 axial abgestützt. Dieser Axialsicherungsring 73 stützt sich seinerseits axial an einem Außenring 74 – d.h. Klemmring – des Freilaufs 39 ab.

Das zweite Blech 53 ist bewegungsfest mit einem inneren Lamellenträger 54 verbunden. Der innere Lamellenträger 54 haltert über eine Axialverzahnung innere Kupplungslamellen der Überbrückungskupplung 18. Diese Kupplungslamellen sind dabei drehfest und axial verschiebbar gegenüber dem inneren Lamellenträger 54. Ebenso werden äußere Kupplungslamellen an einem mit dem Gehäuse 50 fest verbundenen äußeren Lamellenträger 57 drehfest und axial verschiebbar gehaltert. Dazu ist eine axial ausgerichtete Innenverzahnung in den äußeren Lamellenträger 57 eingearbeitet, in welche eine Außenverzahnung der äußeren Kupplungslamellen eingreift. Der äußere Lamellenträger 57 erstreckt sich koaxial zum Gehäuse 50 und ist mit diesem bewegungsfest reibverschweißt. Die äußeren und die innere Kupplungslamellen greifen radial ineinander ein. Dabei weisen die inneren Kupplungslamellen 55 Reibbeläge auf, die beidseitig fest an einem Grundkörper befestigt sind. Diese Reibbeläge liegen beiderseits der äußeren Kupplungslamellen und einseitig an der vordersten Kupplungslamelle und einer Widerlagerscheibe 63 an. Dabei wird an den Kontaktflächen ein Reibmoment übertragen. Ein Kolben 64 ist vorgesehen, um die Überbrückungskupplung 18 auszurücken und einzurücken.

Die fingerförmigen Umfangsanschläge 75 sind aus dem zweiten Blech 53 gebogen und ragen jeweils durch zwei miteinander fluchtende Fenster 101, 102, welche aus einem Anschlussflansch 103 der Getriebeeingangswellennabe 51 und dem mittleren Blech 53 herausgearbeitet sind.

Diese Umfangsanschläge 75 kommen ausschließlich bei extrem starken Torsionsschwingungen an den Innenkanten der Fenster 101, 102 zum Anschlag. D.h. der Drehwinkel bzw. Ausschlag des Torsionsdämpfers 17 wird mittels dieser Umfangsanschläge begrenzt. Da es sich beim Torsionsdämpfer um einen so genannten 2-Wege-Dämpfer handelt, können diese Umfangsanschläge 75 Torsionsschwingen zwar sowohl bei eingerückter Überbrückungskupplung 18 als auch bei ausgerückter Überbrückungskupplung 18 begrenzen. Aufgrund der hydrodynamischen Kraftübertragung von der Pumpenschaufel 35 auf die Turbine 38 kann es jedoch eher bei eingerückter Überbrückungskupplung 18 zu solchen übermäßigen Torsionsschwingungen kommen.

Zur Herstellung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 1 wird zunächst eine Baueinheit montiert, welche

  • – den inneren Lamellenträger 54,
  • – den kompletten Torsionsdämpfer 17 inklusive der drei Bleche 44, 46, 53 und
  • – die Getriebeeinganswellennabe 51
umfasst. Bei dieser Baueinheit ragt jeweils ein Teil der Fortsätze 100 aus den Ausnehmungen 5b des ersten Blechs 44 heraus. Die Baueinheit wird dann mit deren Getriebeeingangswellennabe 51 in einer Aufnahme einer Maschine eingesetzt. Diese Aufnahme zentriert die Baueinheit und stützt den inneren Lamellenträger 54 ab. Dann wird die Turbine 37 derart in die Baueinheit eingesetzt, dass die überstehenden Teile der Fortsätze 100 über die Ausnehmungen 5a der Turbine 37 hinaus stehen. Damit fluchten diese Ausnehmungen 5a der Turbine 37 mit den Ausnehmungen 5b des ersten Blechs 44. Im Anschluss wird mittels zumindest eines Stempels der überstehende Teil der Fortsätze 100 zu dem tellerförmigen Axialanschlag 15 platt gepresst, d.h. umgeformt. Die Kräfte beim Pressen werden dabei von den Fortsätzen 100 über die Umfangsanschläge 75 und den inneren Lamellenträger 54 an der Aufnahme der Maschine abgestützt.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind die Umfangsanschläge und/oder die Axialanschläge in anderer Weise ausgeformt. So können die Axialanschläge auch zungenförmig sein und zur Fixierung aufgebogen werden. Auch muss der Fortsatz nicht einteilig mit dem zweiten Blech sein. So können die Umfangsanschläge beispielsweise auch als Bolzen ausgeführt sein, die ebenfalls mit Umfangsspiel durch die Fenster des mittleren Blechs ragen und ferner durch Ausnehmungen des ersten Blechs und der Turbine ragen. Bei diesen Bolzen kann dann ebenfalls das turbinenseitige Ende zu einem Axialanschlag umgeformt oder aufgeweitet werden. Ebenso ist es möglich einen Axialanschlag anzuschweißen. Ferner ist es möglich, den Bolzen mit einem Außengewinde zu versehen und eine selbstsichernde oder mit Gewindekleber versehende Mutter aufzuschrauben.

Um die Kräfte beim Umformen der Axialanschläge 15 gering zu halten, können diese auch mittels einer Elektrode umgeformt werden, welche einen Stromfluss in die Axialanschläge 15 einleitet, so dass diese erhitzt werden.

In einer alternativen Ausgestaltung sind die beiden äußeren Bleche einteilig. In diesem Fall erfolgt die Umformung derart, dass die Schraubendruckfedern bzw. Bogenfedern des Torsionsdämpfers zeitlich vor der Umformung eingesetzt sind. Auch kann das in diesem Fall einteilige Blech so ausgeformt sein, dass die Bogenfedern nachträglich eingesetzt werden können.

Die Ausnehmungen 5a in der Turbine 37 und/oder dem ersten Blech 44 können ausgestanzt oder ausgebohrt sein.

In der Praxis haben die Fortsätze ein sehr geringes Spiel zu den Ausnehmungen 5a, 5b.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der beschriebenen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile zu entnehmen.


Anspruch[de]
Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) mit einer Turbine (37) und einem Torsionsdämpfer (17), der ein der Turbine (37) zugewandtes erstes Blech (44) und ein von der Turbine abgewandtes gegenüber einem Gehäuse (50) abstützbares zweites Blech (53) und ein zwischen diesen beiden Blechen (44, 53) liegendes drittes Blech (46) umfasst, das mittels Schraubendruckfedern (14, 47) in Umfangsrichtung gegenüber den ersten beiden Blechen (44, 53) elastisch abstützt ist und wobei dass zweite Blech (53) drehfest mit diesem verbundene Umfangsanschläge (75) aufweist, die mit Umfangsspiel durch Fenster (102) des mittleren Blechs (46) ragen und Fortsätze (100) aufweisen, die durch Ausnehmungen (5b) des ersten Blechs (44) und der Turbine (37) ragen und diese zwischen turbinenseitigen Axialanschlägen (15) und Absätzen (13) gegeneinander verspannen. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialanschläge (15) ein umgeformtes Ende der Fortsätze (100) sind. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialanschläge (15) mittels Verpressen umgeformt sind. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialanschläge (15) mittels einer Elektrode umgeformt werden, welche einen Stromfluss in die Axialanschläge (15) einleitet, so dass diese erhitzt werden. Verfahren zur Herstellung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsanschläge (Finger 75) einteilig aus dem zweiten Blech (53) gebogen werden.






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