DE10157580A1

DE10157580A1 - Hydraulische Kupplung mit einem Turbinenrad, einem Pumpenrad und einer Überbrückungskupplung

Info

Publication number: DE10157580A1
Application number: DE10157580A
Authority: DE
Inventors: Christoph Sasse; Martin Bremer; Bernd Reinhard
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2001-11-23
Filing date: 2001-11-23
Publication date: 2003-06-05
Also published as: US20030098212A1

Abstract

Bei einer hydraulischen Kupplung ist ein Pumpenrad (1) drehfest mit einem antriebsseitigen Gehäusedeckel (6) verbunden, der eine Deckelnabe (13) aufweist. Mindestens eine mit einem Lamellenmitnehmer (11) gekoppelte Kupplungslamelle (10) einer Überbrückungskupplung (8) ist zwischen dem Gehäusedeckel (6) und einem Kolben (9) angeordnet, der zwischen einer eingerückten und einer ausgerückten Stellung axial verschieblich ist. In der eingerückten Stellung ist die Kupplungslamelle (10) mit dem Pumpenrad (1) drehfest gekuppelt, in der ausgerückten Stellung gegenüber dem Pumpenrad (1) drehbar gelagert. Der Kolben (9) ist auf der Deckelnabe (13) gelagert und mit einer Mitnehmerscheibe (17) drehfest verbunden, die mit der Deckelnabe (13) drehfest verbunden ist. Er stützt sich in der ausgerückten Stellung in Axialrichtung an der Deckelnabe (13) ab.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Kupplung mit einem Turbinenrad, einem Pumpenrad und einer Überbrückungskupplung,

- wobei das Pumpenrad drehfest mit einem antriebsseitig angeordneten Gehäusedeckel verbunden ist, der eine Deckelnabe aufweist,
- wobei die Überbrückungskupplung einen zwischen einer eingerückten und einer ausgerückten Stellung axial verschieblichen Kolben und mindestens eine mit einem Lamellenmitnehmer gekoppelte Kupplungslamelle aufweist, die zwischen dem Kolben und dem Gehäusedeckel angeordnet ist,
- wobei in der eingerückten Stellung des Kolbens die Kupplungslamelle mit dem Pumpenrad drehfest gekuppelt ist und in der ausgerückten Stellung des Kolbens die Kupplungslamelle gegenüber dem Pumpenrad drehbar gelagert ist.

Eine derartige hydraulische Kupplung ist in Form eines Drehmomentwandlers beispielsweise aus der DE 198 35 549 A1 bekannt.

Die hydraulische Kupplung des Standes der Technik ist relativ kompliziert aufgebaut und benötigt einen relativ großen axialen Bauraum. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine hydraulische Kupplung zu schaffen, die einfacher und kostengünstiger aufgebaut ist und ohne Einschränkung ihrer Leistungsfähigkeit einen kleineren - insbesondere axialen - Bauraum benötigt.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Kolben auf der Deckelnabe gelagert ist, der Kolben mit einer Mitnehmerscheibe drehfest verbunden ist, die mit der Deckelnabe drehfest verbunden ist, und der Kolben sich in der ausgerückten Stellung in Axialrichtung an der Deckelnabe abstützt.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird - ebenso wie im Stand der Technik - ein Leerlaufrasseln vermieden, weil der Kolben nicht mit der Getriebeeingangswelle, sondern mit der Deckelnabe drehfest verbunden ist.

Wenn die Deckelnabe einen Anschlag für den Kolben und einen angrenzenden Nabenansatz aufweist, über den die Mitnehmerscheibe mit der Deckelnabe verbunden ist, ist die Kupplung einfacher montierbar und insbesondere auch der axiale Bauraum weiter minimierbar.

Wenn der Kolben auf der Deckelnabe als solche drehbeweglich gelagert ist, ist der konstruktive Aufbau der hydraulischen Kupplung noch einfacher. Insbesondere ist die Abdichtung des Kolbens gegenüber der Deckelnabe einfach zu erreichen.

Wenn der Gehäusedeckel in einem radial mittleren Bereich eine zur Antriebsseite gerichtete Deckelausbuchtung aufweist und der Kolben eine mit der Deckelausbuchtung korrespondierende Kolbenausbuchtung aufweist, ist der axiale Bauraum der hydraulischen Kupplung noch weiter verringerbar.

Die Mitnehmerscheibe kann mit dem Kolben beispielsweise über eine Blattfedereinrichtung verbunden sein. Vorzugsweise verbindet dabei die Blattfedereinrichtung einen radial mittleren Bereich des Kolbens mit einem radial äußeren Bereich der Mitnehmerscheibe.

Wenn die Blattfedereinrichtung sich im wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckt, ist sie besonders stabil.

Wenn die Mitnehmerscheibe einen radial inneren, sich im wesentlichen radial erstreckenden Verbindungsbereich zur Deckelnabe, einen radial äußeren, sich im wesentlichen radial erstreckenden Verbindungsbereich zum Kolben und dazwischen einen radial mittleren, sich im wesentlichen radial und axial erstreckenden Zwischenbereich aufweist, wobei der radial äußere Verbindungsbereich näher an der Antriebsseite angeordnet ist als der radial innere Verbindungsbereich, verringert sich der benötigte axiale Bauraum noch weiter.

Wenn sowohl zwischen der Kupplungslamelle und dem Kolben als auch zwischen der Kupplungslamelle und dem Gehäusedeckel ein Reibbelag angeordnet ist, sind über die Überbrückungskupplung hohe Momente übertragbar und darüber hinaus ein Rutschbetrieb der Überbrückungskupplung möglich.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung
Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine Hydraulikkupplung,
Fig. 2 einen Ausschnitt von Fig. 1 und
Fig. 3 eine alternative Ausführungsform einer hydraulischen Kupplung.
Gemäß Fig. 1 weist eine hydraulische Kupplung ein Pumpenrad 1 mit einer Pumpenradschale 2 sowie ein Turbinenrad 3 mit einer Turbinenradschale 4 auf. Die Pumpenradschale 2 ist - z. B. über eine Schweißverbindung 5 - drehfest mit einem Gehäusedeckel 6 verbunden. Der Gehäusedeckel 6 weist Befestigungselemente 7 auf, über die eine - der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte - Antriebswelle drehfest mit dem Gehäusedeckel 6 und damit auch mit der Pumpenradschale 2 verbindbar ist. Der Gehäusedeckel 6 ist also antriebsseitig angeordnet.
Die hydraulische Kupplung kann gegebenenfalls zwischen dem Pumpenrad 1 und dem Turbinenrad 3 noch ein Leitrad aufweisen. Falls dies der Fall ist, ist die hydraulische Kupplung als Drehmomentwandler ausgebildet. Ansonsten ist sie eine einfache hydraulische Kupplung ohne Drehmomentwandlung.
Wie besonders deutlich aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist die hydraulische Kupplung eine Überbrückungskupplung 8 auf. Die Überbrückungskupplung 8 weist einen Kolben 9 und (mindestens) eine Kupplungslamelle 10 auf.
Die Kupplungslamelle 10 ist zwischen dem Gehäusedeckel 6 und dem Kolben 9 angeordnet. Sie ist mit einem Lamellenmitnehmer 11 gekoppelt. Der Lamellenmitnehmer 11 ist - siehe Fig. 1 - drehfest mit der Turbinenradschale 4 und damit auch mit einer Turbinenradnabe 12 verbunden. Es wäre aber auch möglich, dass der Lamellenmitnehmer 11 mit der Turbinenradnabe 12 derart verbunden ist, dass er gegenüber der Turbinenradnabe 12 um einen begrenzten Drehwinkel verdrehbar ist.
Der Gehäusedeckel 6 weist - siehe wieder Fig. 2- eine Deckelnabe 13 auf. Auf dieser Deckelnabe 13 ist der Kolben 9 axial verschieblich gelagert. Er ist also zwischen zwei Stellungen, nämlich einer eingerückten Stellung und einer ausgerückten Stellung, axial verschiebbar.
In der eingerückten Stellung des Kolbens 9 ist die Kupplungslamelle 10 kraft- bzw. reibschlüssig mit dem Gehäusedeckel 6 und dem Kolben 9 verbunden. Auch der Lamellenmitnehmer 11 ist somit in der eingerückten Stellung des Kolbens 9 mit dem Pumpenrad 1 drehfest gekuppelt. An der Kupplungslamelle 10 sind dabei sowohl zum Gehäusedeckel 6 als auch zum Kolben 9 hin Reibbeläge 14 angeordnet. Dadurch sind über die Überbrückungskupplung 8 hohe Drehmomente bei gleichzeitig langer Lebensdauer der Überbrückungskupplung 8 übertragbar.
In der ausgerückten Stellung des Kolbens 9 ist die Kupplungslamelle 10 - und damit auch der Lamellenträger 11 - gegenüber dem Pumpenrad 1 drehbar gelagert. In diesem Fall erfolgt der Momentenfluss direkt vom Pumpenrad 1 auf das Turbinenrad 3.
Der Kolben 9 ist auf der Deckelnabe 13 als solche drehbeweglich gelagert. Damit ist insbesondere über ein übliches Dichtungselement 15 in einfacher Weise eine Abdichtung des Kolbens 9 gegenüber der Deckelnabe 13 zu erreichen. Ohne weitere Maßnahmen wäre der Kolben 9 aber gegenüber dem Gehäusedeckel 6 verdrehbar. Insbesondere bei einem Schlupfbetrieb der Überbrückungskupplung 8 könnte sich somit ein unkontrolliertes Durchrutschen des Kolbens 9 gegenüber dem Gehäusedeckel 6 ergeben.
Um ein derartiges Durchrutschen zu vermeiden, ist der Kolben 9 über eine Blattfedereinrichtung 16 mit einer Mitnehmerscheibe 17 drehfest verbunden. Die Mitnehmerscheibe 17 wiederum ist - z. B. über eine Schweißnaht 18 - mit der Deckelnabe 13 drehfest verbunden. Die Blattfedereinrichtung 16 erstreckt sich, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, im wesentlichen in Umfangsrichtung. Sie verbindet einen radial mittleren Bereich des Kolbens 9 mit einem radial äußeren Bereich der Mitnehmerscheibe 17.
Auf den Kolben 9 wirken sowohl in der eingerückten als auch in der ausgerückten Stellung Kräfte. Insbesondere stützt sich der Kolben 9 in der ausgerückten Stellung in Axialrichtung an der Deckelnabe 13 ab. Diese weist hierzu einen Anschlag 19 auf. Axialkräfte auf die Mitnehmerscheibe 17 werden somit vermieden.
Die Deckelnabe 13 ist - gemäß den Fig. 1 und 2 z. B. über einen Nabenansatz 20 - mit der Mitnehmerscheibe 17 verbunden.
Der Gehäusedeckel 6 weist in einem radial mittleren Bereich eine zur Antriebsseite hin gerichtete Deckelausbuchtung 21 auf. Der Kolben 9 weist eine korrespondierende Kolbenausbuchtung 22 auf. Die Mitnehmerscheibe 17 weist einen radial inneren Verbindungsbereich 23, einen radial äußeren Verbindungsbereich 24 und einen Zwischenbereich 25 auf. Der radial innere Verbindungsbereich 23 erstreckt sich im wesentlichen radial zur Deckelnabe 13 hin und ist mit dieser verbunden. Der radial äußere Verbindungsbereich 24 erstreckt sich ebenfalls im wesentlichen radial, aber zum Kolben 9 hin. Er ist ersichtlich näher an der Antriebsseite angeordnet als der radial innere Verbindungsbereich 23. Der Zwischenbereich 25 erstreckt sich somit im wesentlichen sowohl radial als auch axial zwischen den beiden Verbindungsbereichen 23, 24.
Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 ist eine Überbrückungskupplung 8 mit einer einzigen Kupplungslamelle 10 direkt, also ohne Zwischenschaltung eines Torsionsschwingungsdämpfers, mit der Turbinenradnabe 12 verbunden. Die hydraulische Kupplung könnte aber auch mehr als eine Kupplungslamelle 10 und/oder einen Torsionsschwingungsdämpfer aufweisen. Eine derartige Ausgestaltung ist in Fig. 3 dargestellt. Die beiden Maßnahmen sind dabei unabhängig voneinander realisierbar.
Gemäß Fig. 3 weist die Überbrückungskupplung 8 eine Zwischenlamelle 26 auf, die über einen Zwischensteg 27 mit dem Gehäusedeckel 6 drehfest verbunden ist, z. B. durch Verschweißen. An den Lamellenmitnehmer 11 sind zwei Kupplungslamellen 10 angekoppelt, wobei die eine Kupplungslamelle 10 zwischen dem Gehäusedeckel 6 und der Zwischenlamelle 26 und die andere Kupplungslamelle 10 zwischen dem Kolben 9 und der Zwischenlamelle 26 angeordnet ist. Die Kupplungslamellen 10 sind wieder beidseitig mit Reibbelägen 14 versehen, so dass über die Überbrückungskupplung 8 ein noch größeres Moment übertragbar ist.
Ferner ist ersichtlich der Lamellenmitnehmer 11 zwar mit der Turbinenradschale 4 nach wie vor drehfest verbunden (hier angeschweißt). Der Lamellenmitnehmer 11 wirkt aber - direkt oder wie in Fig. 3 dargestellt über eine Verzahnung 28 und ein Zwischenelement 29 - auf einen Torsionsschwingungsdämpfer 30. Aufgrund der drehfesten Verbindung des Torsionsschwingungsdämpfers 30 mit der Turbinenradnabe 12 ist die Turbinenradschale 4 gegenüber der Turbinenradnabe 12 drehbar gelagert. Der Torsionsschwingungsdämpfer 30 wirkt also bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 als Turbinentorsionsschwingungsdämpfer 30. Prinzipiell ist es aber auch möglich, den Momentenfluss nur dann über den Torsionsschwingungsdämpfer 30 zu führen, wenn der Kolben 9 sich in seiner eingerückten Stellung befindet, die Überbrückungskupplung 8 also geschlossen ist. Bezugszeichenliste 1 Pumpenrad
2 Pumpenradschale
3 Turbinenrad
4 Turbinenradschale
5, 18 Schweißverbindungen
6 Gehäusedeckel
7 Befestigungselemente
8 Überbrückungskupplung
9 Kolben
10 Kupplungslamellen
11 Lamellenmitnehmer
12 Turbinenradnabe
13 Deckelnabe
14 Reibbeläge
15 Dichtungselement
16 Blattfedereinrichtung
17 Mitnehmerscheibe
19 Anschlag
20 Nabenansatz
21, 22 Ausbuchtungen
23, 24 Verbindungsbereiche
25 Zwischenbereich
26 Zwischenlamelle
27 Zwischensteg
28 Verzahnung
29 Zwischenelement
30 Torsionsschwingungsdämpfer

Claims

1. Hydraulische Kupplung mit einem Turbinenrad (3), einem Pumpenrad (1) und einer Überbrückungskupplung (8),
wobei das Pumpenrad (1) drehfest mit einem antriebsseitig angeordneten Gehäusedeckel (6) verbunden ist, der eine Deckelnabe (13) aufweist,
wobei die Überbrückungskupplung (8) einen zwischen einer eingerückten und einer ausgerückten Stellung axial verschieblichen Kolben (9) und mindestens eine mit einem Lamellenmitnehmer (11) gekoppelte Kupplungslamelle (10) aufweist, die zwischen dem Kolben (9) und dem Gehäusedeckel (6) angeordnet ist,
wobei in der eingerückten Stellung des Kolbens (9) die Kupplungslamelle (10) mit dem Pumpenrad (1) drehfest gekuppelt ist und in der ausgerückten Stellung des Kolbens (9) die Kupplungslamelle (10) gegenüber dem Pumpenrad (1) drehbar gelagert ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kolben (9) auf der Deckelnabe (13) gelagert ist, dass der Kolben (9) mit einer Mitnehmerscheibe (17) drehfest verbunden ist, die mit der Deckelnabe (13) drehfest verbunden ist, und dass der Kolben (9) sich in der ausgerückten Stellung in Axialrichtung an der Deckelnabe (13) abstützt.

2. Hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelnabe (13) einen Anschlag (19) für den Kolben (9) und einen angrenzenden Nabenansatz (20) aufweist, über den die Mitnehmerscheibe (17) mit der Deckelnabe (13) verbunden ist.

3. Hydraulische Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (9) auf der Deckelnabe (13) als solche drehbeweglich gelagert ist.

4. Hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (6) in einem radial mittleren Bereich eine zur Antriebsseite gerichtete Deckelausbuchtung (21) aufweist und dass der Kolben (9) eine mit der Deckelausbuchtung (21) korrespondierende Kolbenausbuchtung (22) aufweist.

5. Hydraulische Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerscheibe (17) mit dem Kolben (9) über eine Blattfedereinrichtung (16) verbunden ist.

6. Hydraulische Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedereinrichtung (16) einen radial mittleren Bereich des Kolbens (9) mit einem radial äußeren Bereich der Mitnehmerscheibe (17) verbindet.

7. Hydraulische Kupplung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedereinrichtung (16) sich im wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckt.

8. Hydraulische Kupplung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerscheibe (17) einen radial inneren, sich im wesentlichen radial erstreckenden Verbindungsbereich (23) zur Deckelnabe (13), einen radial äußeren, sich im wesentlichen radial erstreckenden Verbindungsbereich (24) zum Kolben (9) und dazwischen einen radial mittleren, sich im wesentlichen radial und axial erstreckenden Zwischenbereich (25) aufweist, wobei der radial äußere Verbindungsbereich (24) näher an der Antriebsseite angeordnet ist als der radial innere Verbindungsbereich (23).

9. Hydraulische Kupplung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl zwischen der Kupplungslamelle (10) und dem Kolben (9) als auch zwischen der Kupplungslamelle (10) und dem Gehäusedeckel (6) ein Reibbelag (14) angeordnet ist.