DE69615467T2

DE69615467T2 - Freilaufkupplung eines Drehmomentwandlers

Info

Publication number: DE69615467T2
Application number: DE69615467T
Authority: DE
Inventors: Shogo Matsumoto; Kiyohito Murata; Hiroyuki Shioiri
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-06-26
Filing date: 1996-06-24
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2016-06-25
Also published as: EP0751320A2; US5729976A; KR970002045A; JP3546540B2; KR0152422B1; JPH0914386A; EP0751320A3; DE69615467D1; EP0751320B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Mechanismus eines Drehmomentwandlers gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Es ist bekannt, daß der Freilaufkupplungsmechanismus eines Drehmomentwandlers ein Pumpenlaufrad, das einen Fluidstrom erzeugt, ein Turbinenlaufrad, das durch den Fluidstrom gedreht wird, eine feststehende Welle, einen Stator, der zwischen dem Pumpenlaufrad und dem Turbinenlaufrad so angeordnet ist, um von dem Fluidstrom eine Drehkraft aufzunehmen und eine Freilaufkupplung zum Verbinden des Stators mit der feststehenden Welle, wenn der Stator die Drehkraft aus einer bestimmten Richtung des Fluidstromes aufgenommen hat.
Die Freilauf-Ausführung (sprag type) und die Walzenausführung sind als Konstruktionen von derartigen Freilaufkupplungen weitestgehend eingeführt.
Jedoch hat jede der Freilaufkupplungen in diesen Ausführungen das Problem, daß Teile wegen eines Aufbaus, in dem die Teile in Linienberührung sind, hohen Beanspruchungen (Flächendruck) ausgesetzt werden. Daher erfordert die Freilaufkupplung eine bestimmte Größe der Breite und eine unvermeidliche Vergrößerung in ihrer axialen Abmessung, damit die Flächendrücke, die auf die Teile mit Linienberührung wirken, in einem zulässigen Bereich gehalten werden können.
Mittlerweile wurde ein Mechanismus eines Drehmomentwandlers gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie er in Fig. 9 der beigefügten Zeichnungen gezeigt ist, in der japanischen Offenlegungsschrift der Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 45 306/ 1993 offenbart.
Die Freilaufkupplung 912 hat eine äußere Laufbahn 913, eine innere Laufbahn 914 und eine Wellenfeder 915. Die äußere Laufbahn 913 ist nicht drehbar an der inneren Umfangsseite des Stators befestigt und hat eine Vielzahl von ersten Zähnen 913a. Die innere Laufbahn 914 ist in der Lage, von der äußeren Laufbahn 913 wegzukommen und hat eine Vielzahl von zweiten Zähnen 914a, die mit den ersten Zähnen 913a im Eingriff stehen. Die Wellenfeder 915 drängt jede der äußeren Laufbahn 913 und der inneren Laufbahn 914 auf die andere Seite.
Bei der in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 45 306/ 1993 offenbarten Freilaufkupplung dreht jedesmal im Leerlaufbetrieb der Kupplung 912 (mit anderen Worten während der Auskupplung der Kupplung 912) die innere Laufbahn 914 einen Zahn und die äußere Laufbahn 913 wird um einen Betrag, der der Höhe h von jedem der ersten Zähne 913a und der zweiten Zähne 914a entspricht, in der Axialrichtung der Kupplung X versetzt (verschoben).
Deshalb benötigt die Wellenfeder 915 einen die Verschiebung erlaubenden Hubspielraum, und die axiale Abmessung der Kupplung 912 kann nicht wesentlich verkürzt werden.
Ein anderes Problem besteht darin, daß ein Schlaggeräusch erzeugt wird, wenn im Leerlaufbetrieb die ersten Zähne 913a und die zweiten Zähne 914a im Eingriff liegen, voneinander ausgerückt sind und wieder in den Eingriffszustand zurückgeführt werden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Mechanismus eines Drehmomentwandlers bereitzustellen, der die axiale Abmessung einer Freilaufkupplung weiter verkürzen kann und der kein Schlaggeräusch im Leerlaufbetrieb erzeugt.
Die vorliegende Erfindung hat die vorstehende Aufgabe durch Anpassen des durch Anspruch 1 definierten Aufbaus gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen erläutert.
Wenn der Stator im Betrieb die Drehkraft mit einer bestimmten Richtung vom Fluidstromes aufgenommen hat, wird durch die Zusammenarbeit der jeweils in den Flächen des statorseitigen Elementes und des kupplungsseitigen Elementes ausgebildeten, einander gegenüberstehenden schiefen Flächen eine axiale Kraft (eine Teilkraft in Axialrichtung des Drehmomentwandlers) erzeugt. Folglich kommen das statorseitige Element und das kupplungsseitige Element bis zum Eingriff des kupplungsseitigen Elementes mit dem Element auf Seiten der feststehenden Welle weg voneinander. Weil das kupplungsseitige Element mit dem statorseitigen Element in der Drehrichtung vereinigt ist, führt der vorgenannte Eingriff schließlich zu dem Kupplungseingriff zwischen dem statorseitigen Element und dem Element auf Seiten der feststehenden Welle (d. h. zu der Anwendung der Freilaufkupplungseinrichtung).
Andererseits, in dem Fall, wenn der Stator die Drehkraft mit der umgekehrten Richtung zu der bestimmten Richtung von dem Fluidstrom aufgenommen hat, entwickelt sich die auf den schiefen Flächen beruhende Axialkraft (die Teilkraft in der Axialrichtung) nicht ausreichend.
Deshalb ist der Eingriff zwischen dem kupplungsseitigen Element und dem Element auf Seiten der feststehenden Welle gelöst und dem statorseitigen Element wird schließlich erlaubt, sich relativ zu dem Element auf Seiten der feststehenden Welle im Leerlauf zu drehen (wie der Leerlaufbetrieb der Freilaufkupplungseinrichtung). Hier in dem Leerlaufbetrieb rotieren das kupplungsseitige Element und das statorseitige Element einheitlich. Deshalb ist die "über die gegenüberliegenden Zähne gehende" Bewegung aus dem Stand der Technik nicht eingeschlossen und das dem ineinandergreifenden Eingriff der Zähne zuzuschreibende Schlaggeräusch ist auch nicht aufgetreten.
Außerdem genügt es, im Eingreifen oder Auskuppeln der Freilaufkupplungseinrichtung lediglich das kupplungsseitige Element zwischen dem statorseitigen Element und dem Element auf Seiten der feststehenden Welle in der Axialrichtung um einem Wert zu verschieben, mit dem dieses kupplungsseitige Element nahe zu oder weg von dem Element auf Seiten der feststehenden Welle kommen kann. Deshalb muß der Hubspielraum des kupplungsseitigen Elements nicht breit sein und die axiale Abmessung (Größe) der Kupplungseinrichtung ist auf auf diese Länge verkürzt.
Außerdem kann der Freilaufkupplungsmechanismus eines Drehmomentwandlers so aufgebaut sein, daß die erste Ölkammer zwischen dem Element auf Seiten der feststehenden Welle und dem kupplungsseitigen Element ausgebildet ist, wogegen die zweite Ölkammer zwischen dem statorseitigen Element und dem kupplungsseitigen Element ausgebildet ist und daß der Öldruck in der Nähe des Nabenabschnittes des Stators in die erste Ölkammer eingeleitet wird, wogegen der Fluiddruck des auf den Stator wirkenden Fluidstromes in die zweite Ölkammer eingeleitet wird. In diesem Fall wird, durch Verwenden des Differentialdruckes zwischen dem Öldruck in der Nähe des Nabenabschittes des Stators und dem Fluiddruck des Fluidstromes, dem kupplungsseitigen Element und dem Element auf Seiten der Welle erlaubt, leichter einander näherzukommen oder sich voneinander zu entfernen. Es ist entsprechend zugelassen, daß das Eingreifen und Freigeben der Freilaufkupplungseinrichtung zuverlässiger wird.
Außerdem kann der Freilaufkupplungsmechnismus des Drehmomentwandlers auch so aufgebaut sein, daß die Flächen des statorseitigen Elementes und des kupplungsseitigen Elementes einander gegenüberstehen und jeweils mit den zweiten schiefen Flächen ausgebildet sind, um das kupplungsseitige Element und das Element auf Seiten der feststehenden Welle voneinander wegzubringen, wenn der Stator die Drehkraft mit der umgekehrten Richtung zu der bestimmten Richtung von dem Fluidstrom aufgenommen hat. In diesem Fall ist es besonders dem statorseitigen Element und dem Element auf Seiten der feststehenden Welle erlaubt, zuverlässiger voneinander wegzukommen. Es ist entsprechend erlaubt, die Freilaufkupplungseinrichtung zuverlässiger auszukuppeln (mit anderen Worten, das statorseitige Element im Leerlauf zu drehen).
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung der Erfindung, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen die selben oder ähnliche Teile bezeichnen, einleuchtender werden.
Fig. 1 ist eine senkrechte Schnittansicht, die den Umriß eines Drehmomentwandlers zeigt, der mit einem Freilaufkupplungsmechanismus, entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, ausgestattet ist.
Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 1 dargestellten Freilaufkupplungsmechanismus.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der in Fig. 2 bezeichneten Linie III - III.
Fig. 4 ist eine senkrechte Schnittansicht, die den Umriß eines Freilaufkupplungsmechanismus entsprechend des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt.
Fig. 5 ist eine Schnittansicht entlang der in Fig. 4 bezeichneten Linie V - V.
Fig. 6 ist eine senkrechte Schnittansicht, die die Hälfte eines Drehmomentwandlers oberhalb der Rotationsachse zeigt, wobei der Drehmomentwandler mit einem Freilaufkupplungsmechanismus entsprechend des dritten Ausführungsbeispiels ausgestattet ist.
Fig. 7 ist eine Schnittansicht entlang der in Fig. 6 bezeichneten Linie VII - VII.
Fig. 8 ist eine der Fig. 7 ähnliche Schnittansicht, die einen Freilaufkupplungsmechanismus entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt.
Fig. 9 ist eine Schnittansicht entsprechend Fig. 3, die ein Beispiel des Aufbaus eines herkömmlichen Drehmomentwandlers zeigt.
Nun werden die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Fig. 1 ist eine senkrechte Schnittansicht, die den Umriß eines Drehmomentwandlers TC zeigt, der mit einem Freilaufkupplungsmechanismus, entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, ausgestattet ist.
Bezug nehmend auf Fig. 1 ist eine Vorderabdeckung 4 mit der (nicht gezeigten) Ausgangswelle eines Motors verbunden, und eine Pumpe 6 (rechts, wie dies in der Figur gezeigt ist) ist an der Rückseite der Vorderabdeckung 4 angeordnet. Eine Turbine 8 befindet sich zwischen der Vorderabdeckung 4 und der Pumpe 6. Die Turbine 8 ist durch eine Turbinennabe an der (nicht gezeigten) Ausgangswelle des Drehmomentwandlers TC montiert.
Ferner befindet sich ein Stator 10 zum Einstellen des Stromes eines Drehmomentwandlerfluids zwischen der Turbine 8 und der Pumpe 6. Ein statorseitiges Element 18 ist an dem Stator 10 angebracht. Das statorseitige Element 18 ist mit dem Stator 10 durch zwei Seegerringe 16 in der Achsenrichtung des Drehmomentwandlers TC und auch in der Richtung der Rotationsachse (in der Drehrichtung des Stators 10 usw.) verbunden.
Zwei kupplungsseitige Elemente 20 sind an den beiden Seiten des statorseitigen Elementes 18 so angeordnet, daß sie dieses Element 18 zwischen sich bringen. Ferner sind Elemente 22 auf Seiten der feststehenden Welle außerhalb der jeweiligen kupplungsseitigen Elemente 20 angeordnet.
Die Elemente 22 auf Seiten der feststehenden Welle sind einheitlich an der (nicht gezeigten) feststehenden Welle durch eine Statornabe 24 befestigt.
Der Freilaufkupplungsmechanismus ist hauptsächlich aus dem statorseitigen Element 18, den kupplungsseitigen Elementen 20 und den Elementen 22 auf Seiten der feststehenden Welle zusammengesetzt, wie dies vorstehend angegeben wurde. Die vergrößerte Ansicht des zweckdienlichen Abschnittes ist in Fig. 2 dargestellt. Weiterhin ist eine Schnittansicht entlang der in Fig. 2 bezeichneten Linie III - III in Fig. 3 dargestellt.
Wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, hat das statorseitige Element 18 schiefe Flächen 18a und 18b und rechtwinklige Flächen 18c und 18d. Andererseits ist jedes der kupplungsseitigen Elemente 20 zwischen dem statorseitigen Element 18 und dem entsprechenden Element 22 auf Seiten der feststehenden Welle angeordnet und mit geringen Zwischenräumen relativ sowohl zu den Elementen 18 als auch zu den Elementen 22 definiert. Die Seite des kupplungsseitigen Elementes 20, das dem statorseitigen Element 18 gegenübersteht, ist mit einer schiefen Fläche 20a (oder 20b) und einer rechtwinklichen Fläche 20c (oder 20d) ausgebildet, die den Formen der schiefen Fläche 18a (oder 18b) bzw. der rechtwinkligen Fläche 18c (oder 18d) entsprechen. Außerdem ist die Seite des kupplungsseitigen Elements 20, die dem Element 22 auf Seiten der feststehenden Welle gegenübersteht, mit einem Reibungsmaterial versehen.
Der Zwischenraum zwischen dem statorseitigen Element 18 und dem kupplungsseitigen Element 20 ist kleiner als die Höhe H der rechtwinkligen Fläche 18c (oder 18d), sogar in dem Zustand, in dem sich dieses kupplungsseitige Element 20 mit dem Element 22 auf Seiten der feststehenden Welle in Berührung befindet. Das statorseitige Element 18 und die zwei kupplungsseitigen Elemente 20 sind deshalb so angepaßt, um zu jeder Zeit mit der gleichen Drehzahl in der gleichen Richtung (mit anderen Worten, einheitlich) zu rotieren.
Die Wirkungsweise des ersten Ausführungsbeispiels wird nachstehend erklärt. Wenn die Pumpe 6 durch den Antrieb der Motorausgangswelle angetrieben wird, um ihr Laufrad zu rotieren, wird der Strom des Drehmomentwandlerfluids erzeugt, und die Turbine 8 wird durch Aufnehmen der Kraft des Stromes angetrieben, ihr Laufrad rotieren zu lassen. Die Rotation des Turbinenlaufrades wird durch die Turbinennabe 12 an die Ausgangswelle des Drehmomentwandlers TG übertragen.
Der Stator 10 stellt den Strom ein, in dem das Fluid, das das Turbinenlaufrad rotiert, zu der Pumpe 6 zurückgeführt wird. Bei dieser Gelegenheit nimmt der Stator eine Kraft von dem Fluid auf und die Kraft wirkt auf das statorseitige Element 18, das mit dem Stator 10 verbunden ist.
Wenn das Verhältnis zwischen den Drehzahlen der Turbine 8 und der Pumpe 6 klein ist, wird die Kraft F1 durch das Fluid in einer in Fig. 3 bezeichneten Richtung auf das Statorseitige Element 18 ausgeübt. Jedoch muß der Stator 10 (das statorseitige Element 18) nicht durch die Kraft F1 gedreht werden. In diesem Fall ist der Stator feststehend, wie dies nachstehend dargelegt wird.
Wenn das statorseitige Element 18 der Kraft F1 ausgesetzt wird, drücken die schiefen Flächen 18a und 18b jeweils die entsprechenden schiefen Flächen 20a und 20b der kupplungsseitigen Elemente 20. Folglich wirken die Teilkräfte F1a und F1b der Kraft F1 durch die schiefen Flächen 20a bzw. 20b auf die kupplungsseitigen Elemente 20. Im Ergebnis sind die kupplungsseitigen Elemente 20 nach rechts und nach links ausgestreckt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, wobei das Reibungsmaterial 21 gegen die Elemente 22 auf Seiten der feststehenden Welle preßt bzw. in Reibungseingriff kommt. Wenn die kupplungsseitigen Elemente 20 mit den jeweiligen Seiten der Elemente 22 (die an diesen Seiten feststehend waren) auf Seiten der feststehenden Welle in Reibungseingriff gebracht worden sind, kann das statorseitige Element 18 wegen dem Vorhandensein von jeder der schiefen Flächen 18a und 18b und der schiefen Flächen 20a und 29b nicht mehr in die von dem Pfeil F1 bezeichnete Richtung rotieren. Folglich ist der mit dem statorseitigen Element 18 verbundene Stator 10 auch feststehend.
Gelegentlich, wenn der Winkel α der schiefen Fläche 18a (oder 20a) so voreingestellt ist, um tan α < u zu genügen (wobei Symbol u den Reibungskoeffizienten zwischen dem Reibungsmaterial 21 und dem Element 22 auf Seiten der feststehenden Welle bezeichnet) kann das kupplungsseitige Element 20 später nicht ausgestreckt sein. Der Winkel α weist verschiedene Gradwerte auf.
Andererseits, wenn das Verhältnis zwischen den Drehzahlen der Turbine 8 und der Pumpe 6 groß ist, ändert sich der Strom des Fluids, der auf den Stator 10 auftrifft und eine Kraft F2, die in der Richtung der Kraft F1 entgegengesetzt ist, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, kommt, um auf das statorseitige Element 18 zu wirken. Der Stator muß durch Aufnehmen der Kraft F2 ruhig rotieren. Bei dieser Gelegenheit rotiert der Stator 10 wie dies nachstehend beschrieben ist.
Wenn das statorseitige Element 18 der Kraft F2 ausgesetzt wurde, kommen die kupplungsseitigen Elemente 20 wieder, um die rechtwinkligen Flächen 18c und 18d des statorseitigen Elements 18 voranzubringen und daher treten einige Drücke an den kupplungsseitigen Elementen 20 (einige Teilkräfte auf die Elemente 22 auf Seiten der feststehenden Welle) jeweils nicht zutage. Entsprechend werden einige Drücke durch die entsprechenden kupplungsseitigen Elemente 20 nicht auf die jeweiligen Elemente 22 auf Seiten der feststehenden Welle ausgeübt. Schließlich können das statorseitige Element 18 und der Stator 10 durch die Kraft F2 leicht rotieren.
Übrigens, obwohl in diesem Ausführungsbeispiel das Reibungsmaterial 21 an den kupplungsseitigen Elementen 20 angebracht ist, kann es ebensogut an den Elementen 22 auf Seiten der feststehenden Welle angebracht sein. Ferner, wenn der Reibungskoeffizient zwischen Reibungsflächen, an denen jedes der kupplungsseitigen Elemente 20 in Berührung mit dem entsprechenden Element 22 auf Seiten der feststehenden Welle kommt, angemessen gehalten wird, kann das Reibungsmaterial 21 ebensogut weggelassen werden.
Als nächstes wird das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Das zweite Ausführungsbeispiel besteht aus dem in den Fig. 2 und 3 gezeigten Freilaufkupplungsmechanismus des ersten Ausführungsbeispiels, der hin zu mehr Zuverlässigkeit verbessert wurde, wobei er das kupplungsseitige Element 20 und das entsprechende Element 22 auf Seiten der feststehenden Welle nahe und weg voneinander bringt.
Fig. 4 ist eine senkrechte Schnittansicht, die den Umriß eines Freilaufkupplungsmechanismus eines Drehmomentwandlers TC2 entsprechend des zweiten Ausführungsbeispiels schematisch zeigt. Dazu ist Fig. 5 die vergrößerte Ansicht eines Querschnittes entlang der in Fig. 4 bezeichneten Linie V - V.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist jedes der Elemente 122 auf Seiten der feststehenden Welle mit einem Loch 130 ausgebildet. Ein Öldruck P1 in der Umgebung eines Statornabenabschittes 124 wird durch das Loch 130 in einen Zwischenraum (eine erste Ölkammer) 131 eingeführt, die zwischen dem Element 122 auf Seiten der feststehenden Welle und dem entsprechenden kupplungsseitigen Element 120 definiert ist. Andererseits ist ein Stator 110 mit einem Loch oder einer Passage 132, die diesen Stator nach unten zu einem statorseitigen Element 118 durchdringt. Ein Fluiddruck P2, der auf den Stator 110 wirkt, ist durch das Loch in die Zwischenräume (zweite Ölkammern) 133 eingeführt, von denen jede zwischen dem statorseitigen Element 118 und dem entsprechenden kupplungsseitigen Element 120 definiert ist.
Wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, ist ein Reibungsmaterial 121 an ein Element 122 auf Seiten der feststehenden Welle, aber nicht an dem kupplungsseitigen Element 120 angeheftet. Jedoch kann das Reibungsmaterial 121 natürlich auch gut an die Seite des kupplungsseitigen Elementes 120 in der selben Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel angeheftet werden.
Wie bereits erklärt wurde, wenn das Drehzahlverhältnis zwischen einer Turbine und einer Pumpe (nicht gezeigt) gering ist, wird das statorseitige Element 118 einer Kraft F3 in der Richtung eines in Fig. 5 gezeigten Pfeiles ausgesetzt und die schiefen Flächen 118a und 118b strecken die jeweiligen gegenüberliegenden kupplungsseitigen Elemente 120 zweiseitig. Bei dieser Gelegenheit ist der auf den Stator 110 ausgeübte und innerhalb der zweiten Ölkammern wirkende Fluiddruck P2 höher als der innerhalb der ersten Ölkammern 131 wirkende Öldruck P1 in der Nähe des Statornabenabschnittes 124 (d. h. P2 > P1 ist gehalten). Deshalb wird durch den resultierenden Differentialdruck (P2 - P1) die eingreifende Bewegung der Freilaufkupplung des Drehmomentwandlers TC2 ruhiger und zuverlässiger ausgeführt.
Andererseits, wenn das Drehzahlverhältnis groß ist, wirkt eine Kraft F4, die in der Richtung entgegengesetzt zu der Kraft F3 ist, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, auf das statorseitige Element 118 und der Öldruck P1 in der Nähe der Statornabenabschnites 124 wird höher als der auf den Stator 110 ausgeübte Fluiddruck P2 (d. h. P2 > P1 ist gehalten). Folglich wirkt der resultierende Differentialdruck (P1 - P2) auf die kupplungsseitigen Elemente 120 und die Auskuppelbewegung der Kupplung (der Leerlaufrotation des statorseitigen Elementes 118 einheitlich mit den kupplungsseitigen Elementen 120) ruhiger und zuverlässiger ausgeführt.
Übrigens, weil der restliche Aufbau und die Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispiels ähnlich dem vorangegangenen ersten Ausführungsbeispiel sind, wird auf die wiederholte Erklärung der Teile verzichtet, wobei in den Fig. 4 und 5 lediglich jedes Bezugszeichen die selben zwei unteren Stellen hat, um identische oder ähnliche Teile zu bestimmen.
Als nächstes wird das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Fig. 6 ist eine senkrechte Schnittansicht, die die Hälfte eines Drehmomentwandlers oberhalb der Rotationsachse zeigt, wobei der Drehmomentwandler mit einem Freilaufkupplungsmechanismus entsprechend des dritten Ausführungsbeispiels ausgestattet ist. Mit Bezug auf Fig. 6 bezeichnet die Linie a - a einen oberhalb der Rotationsachse gelegenen Abschnitt. Bezugszeichen 206 bezeichnet eine Pumpe, Bezugszeichen 208 eine Turbine und Bezugszeichen 210 einen Stator. Wie zuvor in jedem Ausführungsbeispiel beschrieben, ist der Freilaufkupplungsmechanismus hauptsächlich aus einem statorseitigen Element 218, einem kupplungsseitigen Element 220 und Elementen 222a und 222b auf Seiten der feststehenden Welle aufgebaut.
Ferner ist Fig. 7 eine Schnittansicht entlang der in Fig. 6 bezeichneten Linie VII - VII.
Wie dies in Fig. 7 entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, ist das kupplungsseitige Element 220 nur an einer Seite des statorseitigen Elementes 218 angeordnet. Ein Reibungsmaterial 221 ist auch nur an dem Element 222a auf Seiten der feststehenden Welle angeheftet, und zwar an einer Seite, die dem kupplungsseitigen Element 220 gegenübersteht. Deshalb ist die axiale Abmessung des Freilaufkupplungsmechanismus noch kürzer.
Schiefe Flächen 218a und rechtwinklige Flächen 218c, die denen in dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich sind, sind an der Seite des statorseitigen Elementes 218 ausgebildet, das dem kupplungsseitigen Element 220 gegenübersteht. Schiefe Flächen 220a und rechtwinklige Flächen 220c, entsprechend den jeweiligen Flächen 218a und 218c, sind an der gegenüberstehenden Seite des kupplungsseitigen Elements 220 ausgebildet.
In einem Fall, in dem das Drehzahlverhältnis zwischen der Turbine 208 und der Pumpe 206 klein ist, wird durch das Fluid in dem Drehmomentwandler TC3 eine Kraft F5 in der Richtung des in Fig. 7 gezeigten Pfeiles auf das statorseitige Element 218 ausgeübt. Folglich drücken die schiefen Flächen 218a das kupplungsseitige Element 220 nach links, bis das kupplungsseitige Element 220 gegen das Reibungsmaterial 221 des Elementes 222a auf Seiten der feststehenden Welle gepreßt wird, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist.
Mittlerweile wurde das statorseitige Element 218 durch die resultierende Reaktionskraft in die Nähe des Elementes 222b auf Seiten der feststehenden Welle gebracht. Auf diese Weise wird schließlich an den Flächen der beiden Elemente 222a und 222b auf Seiten der feststehenden Welle Reibungseingriff bewirkt.
Andererseits, in einem Fall, in dem das Drehzahlverhältnis groß ist, wirkt eine Kraft F6 von dem Fluid in eine entgegengesetzte Richtung der Kraft F5, und das kupplungsseitige Element 220 kommt zum Auftreffen auf die rechtwinkligen Flächen 218c des statorseitigen Elementes 218, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Folglich wirken die Drücke des kupplungsseitigen Elementes 220 und des statorseitigen Elementes 218 nicht länger auf die jeweiligen Elemente 222a und 222b auf Seiten der feststehenden Welle. Entsprechend ist die Kupplung des Drehmomentwandlers TC3 ausgekuppelt (das statorseitige Element 218 dreht sich einheitlich mit dem kupplungsseitigen Element 220 im Leerlauf).
Als nächstes wird das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, besteht das vierte Ausführungsbeispiel darin, daß die rechtwinklige Fläche 218c des statorseitigen Elementes 218 in dem vorhergehenden dritten Ausführungsbeispiel in eine zweite schiefe oder geneigte Fläche 318c abgeändert wurde, die einen spitz zulaufenden Winkel θ von weniger als 90º hat. Auch eine zweite schiefe Fläche 320c ist entsprechend der schiefen Fläche 318c an der Seite eines kupplungsseitigen Elementes 320, das einem statorseiteigen Element 318 gegenübersteht, ausgebildet.
Wenn eine durch einen Pfeil in der Figur bezeichnete Kraft F7 anläßlich des großen Drehzahlverhältnisses wirkt, können durch die auf den spitz zulaufenden Winkel θ der zweiten schrägen Flächen 318c und 320c beruhenden Teilkräfte der Kraft F7 das kupplungsseitige Element 320 und das statorseitige Element 318 leicht in die Nähe zueinander gebracht werden, und die Kupplung wird ruhig ausgekuppelt (das statorseitige Element 318 dreht sich einheitlich mit dem kupplungsseitigen Element 320 im Leerlauf). Entsprechend sind die jeweiligen Zwischenräume C1 und C2 zwischen einem Element 322a auf Seiten der feststehenden Welle und dem kupplungsseitigen Element 320 und zwischen dem statorseitigen Element 318 und einem Element 322b auf Seiten der feststehenden Welle zuverlässig gesichert, und schleifende Drehmomente können im wesentlichen unbedeutend gemacht werden.
übrigens bezeichnen die Bezugszeichen 318a und 320a in den Figuren die jeweiligen ersten schrägen Flächen.
Übrigens kann die Gestaltung der zweiten schiefen Flächen 318c und 320c des spitz zulaufenden Winkels θ in dem vierten Ausführungsbeispiel direkt gegen die rechtwinkligen Flächen 18c und 20c (oder 18d und 20d) in dem ersten Ausführungsbeispiel oder 118c und 120c (oder 118d und 120d) in dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgetauscht werden, und sie kann eine ähnliche Wirkungsweise erreichen. Ferner können die Mittel des zweiten Ausführungsbeispieles, in dem die Drücke des Fluids zum Unterstützen des Eingreifens und des Auskuppelns der Kupplung genutzt werden, in dem dritten oder vierten Ausführungsbeispiel verwendet werden. Ferner können die Wirkungen der vorliegenden Erfindung durch Anpassen der obengenannten Vorrichtung in Kombination noch vergrößert werden.
Wie soweit beschrieben, muß gemäß der vorliegenden Erfindung ein Hub zum Auskuppeln des Eingriffs der Zähne in der Leerlaufdrehung von jedem drehbaren Element nicht gesichert sein, so daß die axiale Abmessung eines Freilaufkupplungsmechanismusweiter verkürzt werden kann. Außerdem kommen die Zähne nicht in jeder Leerlaufumdrehung entsprechend eines Zahnes in Berührung, so daß ein Schlaggeräusch nicht erzeugt wird.
Ein Freilaufkupplungsmechanismus, der geeignet ist, seine axiale Abmessung zu verkürzen und die Erzeugung eines Schlaggeräusches zu verhindern, hat ein kupplungsseitiges Element (20 in Fig. 3), das zwischen einem einheitlich mit einem Stator angeordneten und einem einheitlich mit einer feststehenden Welle angeordnet ist, wobei die Flächen des statorseitigen Elementes (18) und des kupplungsseitigen Elementes (20) einander gegenüberstehen und jeweils mit schiefen Flächen (18a, 20a) ausgebildet sind, wobei nur, wenn der Stator eine Drehkraft mit einer bestimmten Richtung von einem Fluidstrom aufgenommen hat, durch die Zusammenarbeit der schiefen Flächen (18a, 20a) das statorseitige Element (18) und das kupplungsseitige Element (20) in der Wirkverbindung des statorseitigen Elementes (18) und des Elementes (22) auf Seiten der feststehenden Welle voneinander weggebracht sind.

Claims

1. Mechanismus eines Drehmomentwandlers (TC) mit einem Pumpenlaufrad (6), das einen Fluidstrom erzeugt, einem Turbinenlaufrad (8), das durch den Fluidstrom gedreht wird, einer feststehenden Welle, einem Stator (10), der zwischen dem Pumpenlaufrad (6) und dem Turbinenlaufrad (8) so angeordnet ist, um von dem Fluidstrom eine Drehkraft aufzunehmen und

einer Freilaufkupplungseinrichtung zum Verbinden des Stators (10) mit der feststehenden Welle, wenn der Stator (10) die Drehkraft (F1) mit einer bestimmten Richtung von dem Fluidstrom aufgenommen hat, mit den folgenden Elementen:

ein statorseitiges Element (18; 118; 218; 318), das einheitlich mit dem Stator (10) an dessen einen inneren Umfang angeordnet ist,

ein Element (22; 122; 222a, 222b; 322a, 322b) auf Seiten der feststehenden Welle, das einheitlich mit der feststehenden Welle an deren einen äußeren Umfang so angeordnet ist, um dem statorseitigen Element (18; 118; 218; 318) gegenüberzustehen und

ein kupplungsseitiges Element (20; 120; 220; 320), das mit dem statorseitigen Element (18; 118; 218; 318) in einer rotierenden Richtung vereinigt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

das kupplungsseitige Element (20; 120; 220; 320) zwischen dem statorseitigen Element (18; 118; 218; 318) und dem Element (22; 122; 222a, 222b; 322a, 322b) auf Seiten der feststehenden Welle eingefügt ist, wobei die einander gegenüberstehen Flächen des statorseitigen Elementes (18; 118; 218; 318) und des kupplungsseitigen Elementes (20; 120; 220; 320) jeweils mit schiefen Flächen (18a, 18b; 20a, 20b; 118a, 118b; 120a, 120b; 218a; 220a; 318a; 320a) ausgebildet sind, um das kupplungsseitige Element (20; 120; 220; 320) von dem statorseitigen Element (18; 118; 218; 318) weg und zu dem Element (22; 122; 222a, 222b; 322a, 322b) auf Seiten der feststehenden Welle in Wirkverbindung zwischen dem statorseitigen Element (18; 118; 218; 318) und dem Element (22; 122; 222a, 222b; 322a, 322b) auf Seiten der feststehenden Welle nur dann zu bringen, wenn der Stator (10) die Drehkraft (F1) mit der bestimmten Richtung vom Fluidstrom aufgenommen hat.

2. Freilaufkupplungsmechanismus nach Anspruch 1, wobei die Wirkverbindung zwischen dem statorseitigen Element (18; 118; 218; 318) und dem Element (22; 122; 222a, 222b; 322a, 322b) auf Seiten der feststehenden Welle durch einen Reibungseingriff zwischen dem kupplungsseitigen Element (20; 120; 220; 320) und dem Element (22; 122; 222a, 222b; 322a, 322b) auf Seiten der feststehenden Welle eingerichtet ist.

3. Freilaufkupplungsmechanismus nach Anspruch 2, wobei der Reibungseingriff durch ein an dem Element (122; 222a, 222b; 322a, 322b) auf Seiten der feststehenden Welle vorgesehenes Reibungsmaterial (121; 221; 321) erreicht wird.

4. Freilaufkupplungsmechanismus nach Anspruch 2, wobei der Reibungseingriff durch ein an dem kupplungsseitigen Element (20) vorgesehenes Reibungsmaterial (21) erreicht wird.

5. Freilaufkupplungsmechanismus nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei beide Seiten des statorseitigen Elementes (18; 118) mit den schiefen Flächen (18a, 18b; 118a, 118b) versehen sind und zwei kupplungsseitige Elemente (20; 120) an diesen beiden Seiten so angeordnet sind, um das statorseitige Element (18; 118) dazwischen zu bringen, wobei zwei Elemente (22; 122) auf Seiten der feststehenden Welle außerhalb der jeweiligen kupplungsseitigen Elemente (20; 120) angeordnet sind.

6. Freilaufkupplungsmechanismus nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei eine erste Ölkammer (131) zwischen dem Element (122) auf Seiten der feststehenden Welle und dem kupplungsseitigen Element (120) ausgebildet ist, wogegen eine zweite Ölkammer (133) zwischen dem statorseitigen Element (118) und dem kupplungsseitigen Element (120) ausgebildet ist, wobei ein Öldruck (P1) in der Nähe eines Nabenabschnittes des Stators (10) in die erste Ölkammer (131) eingeleitet wird, wogegen ein Fluiddruck (P2) des auf den Stator (10) wirkenden Fluidstromes in die zweite Ölkammer (133) eingeleitet wird.

7. Freilaufkupplungsmechanismus nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei die Flächen des statorseitigen Elementes (318) und des kupplungsseitigen Elementes (320) einander gegenüberstehen und jeweils mit zweiten schiefen Flächen (318c, 320c) ausgebildet sind, um das kupplungsseitige Element (320) und das Element (322) auf Seiten der feststehenden Welle voneinander wegzubringen, wenn der Stator (10) die Drehkraft (F7) mit der umgekehrten Richtung zu der bestimmten Richtung von dem Fluidstrom aufgenommen hat.