DE1450834B2 - Hydrodynami scher Drehmomentwandler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydrodynamischen Drehmomentwandler oder eine hydrodynamische Kupplung mit einer hydraulisch betätigten Reibungskupplung, deren Gegendruckplatte und Betätigungskolben mit dem Pumpen- oder Turbinenrad und deren Reibscheibe mit der Getriebeausgangswelle verbunden ist, wobei der Betätigungskolben von dem im Wandlerkreislauf herrschenden Fülldruck einerseits und von dem im Kupplungsraum zwischen der Gegendruckplatte und dem Betätigungskolben herrschenden Druck andererseits beaufschlagt ist und der Wandlerkreislauf über eine Bohrung mit engem Querschnitt mit dem Kupplungsraum in Verbindung steht, und ein Verteilerventil wahlweise den Wandlerkreislauf mit einer Hilfsdruckwelle und den Kupplungsraum mit einer Abflußleitung bzw. umgekehrt verbindet, wobei der Kupplungsraum durch die Reibscheibe in eine innere und eine äußere Kupplungskammer aufgeteilt ist, die über in den Reibflächen angeordneten Öffnungen miteinander verbunden sind.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieses Typs sind die Reibbeläge der Reibungskupplung mit radial verlaufenden Rippen versehen, in welchen die Arbeitsflüssigkeit beim Ein- oder Auskuppeln in der einen oder anderen Richtung strömt; bei einer gegebenenfalls plötzlich notwendigen Umkehr der Strömungsrichtung der Arbeitsflüssigkeit muß eine relativ große Verzögerung beim Kuppelvorgang in Kauf genommen werden. Diese Verzögerungswirkung hat sich als besonders nachteilig erwiesen, insbesondere dann, wenn — bei einer Verwendung im Kraftfahrzeug — z. B. im Stadtverkehr sehr oft gekuppelt werden muß.

Durch die Erfindung soll mit einfachen Mitteln erreicht werden, daß die mechanische Kupplung des Getriebes bei Drehmomentumkehr andere Eingriffseigenschaften aufweist als bei normaler Drehmomentrichtung. Dabei soll der Anpreßdruck beim Betätigen der Kupplung bei getriebener Ausgangswelle des Getriebes schneller ansteigen als bei treibender Ausgangswelle.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die in den Reibflächen angeordneten Öffnungen einen Verschlußteil aufweisen, der bei treibender Getriebeeingangswelle und getriebener Getriebeausgangswelle unter der Wirkung dieser Drehkraftrichtung in Offenstellung und bei getriebener Eingangswelle und treibender Ausgangswelle in Schließstellung gebracht wird.

Durch die Erfindung wird mit relativ einfachen Mitteln die Wirkungsweise der hydraulischen Drehmomentwandler verbessert und somit auch die Sicherheit der Betriebsweise erhöht.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung besteht der Verschlußteil aus einem schwenkbar an der Reibscheibe befestigten Hebel, der ohne Spiel in eine Nut einer Vielkeilverzahnung der Ausgangswelle eingreift, in welche die Reibscheibe mit einer Gegenkeilverzahnung mit gewissem Umfangsspiel gelagert ist, so daß bei Umkehr der Drehmomentrichtung infolge einer kurzen Relativdrehung zwischen den beiden Verzahnungen der Hebel um seinen Drehpunkt verschwenkt wird und die Öffnung öffnet bzw. schließt.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von auf den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispislen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt gemäß Linie I-I von Fig. 2 durch einen erfindungsgemäßen Drehmomentwandler,

F i g. 2 eine Teilansicht auf den Drehmomentwandler gemäß Linie H-II mit einem Teilschnitt gemäß Linie Ha-Ha von F i g. 1,

F i g. 3 eine Ansicht auf den Drehmomentwandler gemäß Linie IH-III von F i g. 1,

F i g. 4 eine Ansicht des Drehmomentwandlers gemaß Linie IV-IV von F i g. 3, teilweise im Schnitt, Fig. 5a und Fig. 5b Teilansichten des Schnittes gemäß F i g. 1 in vergrößertem Maßstab,

F i g. 6 ein Schema der Kanäle der hydraulischen Steuerung des Drehmomentwandlers,
Fig. 7 ein Detail in Teilansicht einer abgeänderten Ausführungsform des Drehmomentwandlers,

F i g. 8 einen Schnitt gemäß Linie VTII-VIII von Fig. 7.

Die in den F i g. 1 bis 6 dargestellte Ausführungsform eines Getriebes mit einem Drehmomentwandler gemäß der Erfindung ist für Kraftfahrzeuge bestimmt. Nach F i g. 1 sind eine Getriebeeingangswelle 10 sowie eine Getriebeausgangswelle 11 vorgesehen, die mit der Eingangswelle 12 eines Über-Setzungsgetriebes und/oder eines Umkehrgetriebes 13 drehfest verbunden ist, dessen Gangschalthebel 14 in F i g. 6 gezeigt ist.

Das Getriebe weist eine hydraulische Maschine 15 auf, die durch eine Reibungskupplung 16 auskuppelbar ist. Die Maschine 15 ist beim Ausführungsbeispiel ein hydraulischer Drehmomentwandler; sie kann jedoch auch als hydraulische Kupplungsvorrichtung ausgebildet sein.

Zwischen dem Motorgehäuse und dem Getriebegehäuse ist ein festes Gehäuse 17 eingesetzt. In diesem Gehäuse ist ein drehbarer, mit Drucköl gefüllter Behälter 18 vorgesehen, in dem der hydraulische Wandler 15 und die Reibungskupplung 16 angeordnet sind.

An der Eingangswelle 10 ist über eine biegsame Scheibe 19 der drehbare Behälter 18 angebracht, welcher etwa die Form einer Glocke hat und mit einem Pumpenrad 20 des Wandlers 15 fest .verbunden ist; dessen Turbinenrad 21 ist wiederum mit einem Teil 22 fest verbunden, welches über ein Lager 23 um eine feststehende Hülse 24 drehbar gelagert ist. Letztere ist mit dem festen Gehäuse 17 verbunden und umgibt die Ausgangswelle 11. Das Leitrad 25 des Wandlers 15 ist mit einem Teil 26 verbunden, das sich infolge eines Freilaufrades 27 und der Hülse 24 nicht in einer entgegengesetzten Richtung zur Eingangswelle drehen kann.

Das Teil 22 ist an einem Betätigungskolben 28 für

die Reibungskupplung 16 befestigt (F i g. 5). Diese Reibungskupplung soll das Turbinenrad 21 mit der Ausgangswelle 11 selbsttätig ein- oder auskuppeln, je nachdem, ob der Gangschalthebel 14 losgelassen oder vom Fahrer betätigt wird und je nachdem, ob beim Getriebe 13 ein Gang eingeschaltet ist. oder nicht.

Der achsparallel umgebogene Rand 29 des Betätigungskolbens 28 bildet eine Art Trommel mit großem Durchmesser, in die eine Gegendruck- bzw. Spannplatte 30 eingesetzt ist; letztere wird durch einen Federring 31 an den Betätigungskolben 28 gedrückt. Dieser Federring 31 dient nur dazu, eine Kraft in axialer Richtung auszuüben.

Die Spannplatte 30 ist drehfest über mehrere

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Zapfen 32 mit dem Betätigungskolben 28 verbunden; Der rotierende Behälter 38 ist mit Drucköl gefüllt beim Ausführungsbeispiel sind drei Zapfen 32 vor- und in zwei Räume aufgeteilt, von denen der eine gesehen, welche an der Spannplatte 30 durch Aus- außerhalb der Platten 28 und 30 der Reibungskuppstanzen hergestellt sind und in Aussparungen 33 im lung 16 liegt und den Arbeitskreis 42 des Wandlers Betätigungskolben 28 eingreifen. 5 15 sowie eine die Platten 28 und 30 umgebende Es ist wenigstens eine Reibscheibe 34 mit kleinem Kammer 43 umfaßt, welche an der Seite des Wand-Durchmesser vorgesehen, welche Reibbeläge 35 an lers 15 angeordnet ist. Der andere Raum liegt zwibeiden Stirnflächen aufweist und zwischen dem Be- sehen dem Betätigungskolben 28 und der Gegentätigungskolben 28 und der Gegendruckplatte 30 ein- druckplatte 30 und besteht aus den Kammern 39 und gesetzt ist. Die Reibscheibe ist in Vorsprüngen und io 40. Die beiden Räume bzw. Kammern 42/43 und Rillen 36 gelagert, die an einer Nabe 37 vorgesehen 39/40 stehen miteinander lediglich durch kalibrierte sind, die selbst wieder in Vorsprüngen und Rillen 38 Öffnungen 44 in Verbindung, welche am Turbinender Ausgangswelle 11 gelagert ist, so daß die Reib- rad 21 vorgesehen sind und vorgespannte Rückscheibe 34 mit letzteren drehfest verbunden ist. schlagventile 45 aufweisen, so daß ein Arbeitsmittel-Aus Fig. 5a und Fig. 5b ist ersichtlich, daß der 15 umlauf in Richtung 42/40 möglich, in umgekehrter Radius 76 der Nabe 37 im wesentlichen dem Radius Richtung jedoch unterbunden ist. Vorzugsweise 77 der Hülse 24 gleicht. Dank dieser Anordnung bildet jedes Ventil 45 eine vorgefertigte unabhängige entsteht beim Auskuppeln kein axialer Schub auf die Baueinheit, die sich leicht einsetzen läßt.
Kupplungsscheiben und das Turbinenrad, der die Die Kammer 43 wird über eine im Innern der AusNabe 37 über einen Ring 78 an das Gehäuse 18 20 gangswelle 11 vorgesehene Leitung 46 mit Drucköl drücken würde. Beim Auskuppeln wird also eine versorgt. Die Leitung 46 steht mit einer Reihe von Reibung ander Stelle78a an einem Ring mit großem Kanälen47 in Verbindung, die radial verlaufen, Durchmesser vermieden. Das Restmoment beim fächerförmig angeordnet sind und einen geringen Auskuppeln wird daher auf Grund des in der Kam- Druckverlust aufweisen. Jeder Kanal 47 kann durch mer 40 auf den mittigen Bereich der Nabe 37 ausge- 25 Andrücken einer mit Rillen versehenen Platte 48 an übten Öldrucks auf das zwischen dem Ring 78 und das Gehäuse 18 hergestellt werden. Er mündet an und dem Gehäuse 18 erzeugte Reibmoment ver- der Stelle 49 am Rand der Gegendruckkammer 43. ringert. Der Arbeitskreis 42 des Wandlers 15 wird über Die Reibungskupplung 16 weist am Rand der einen Spalt 50 am Rand durch Auslässe 49 der Reibscheibe 34 zwischen der Gegendruckplatte 30 30 Kanäle 47 mit Öl versorgt. Der Raum 50 ist zwischen und dem Betätigungskolben 28 einen mit Öl gefüllten dem Pumpenrad 20 und dem Turbinenrad 22 vorRaum 39 mit veränderbarem Volumen auf, und in gesehen.

dem von den Reibbelägen 35 radial begrenzten Raum Das Öl kann den Wandlerkreis 42 über den Spalt

ist zwischen der. Gegendruckplatte 30 und dem Be- 51 zwischen dem Turbinenrad 21 und dem Leitrad

tätigungskolben 28 eine weitere Kammer 40 vorge- 35 25 verlassen und über die Rückschlagventile 45 in

sehen, die ebenfalls ein veränderbares Volumen die Kammer 40 gelassen; letztere steht mit einem

aufweist. Der Raum 39 steht mit der Kammer 40 zylindrischen Raum 52 in Verbindung, der zwischen

über Öffnungen 41 in Verbindung, die z. B. in der der Ausgangswelle 11 und der Hülse 25 vorge-

Reibscheibe 34 oder in den Reibbelägen 35 ange- sehen ist.

ordnet sein können. 40 Der Kanal 46 und der zylindrische Raum 52 sind Der progressive Druckanstieg wird bewirkt durch mit einem Verteiler 53 bzw. einer Leitung 54 und die Strömung des Öls von einer in die andere Kam- einer weiteren Leitung 55 verbunden (F i g. 6). Der mer über die kalibrierten Öffnungen 41 in der Reib- Verteiler 53 wird mit Drucköl über eine Leitung 56 scheibe 34. Die Reibungsflächen des Betätigungs- versorgt, die an eine Pumpe 57 angeschlossen ist kolbens 28 und der Gegendruckplatte 30 sind konisch 45 (Fig. 1 und 6), welche aus einem Vorratsbehälter ausgebildet, jedoch im wesentlichen parallel, so daß 58 gespeist wird. Die Pumpe 57 ist vorzugsweise in die Reibung in einer Ebene stattfindet. Wenn die der Nähe des Pumpenrades 20 angeordnet und wird Annäherung beendet ist und die Reibscheibe die von diesem angetrieben. Das Antriebsrad der Pumpe Gegendruckplatte und den Betätigungskolben an zwei ist auf einem Lager 73 gelagert, welches hohe Drehkreisförmigen Flächen berührt, kann das Öl nur 50 geschwindigkeiten zuläßt. Der Verteiler 53 weist z. B. noch durch die kalibrierten Öffnungen 41 fließen. ein Elektroventil in einem seitlichen Gehäuse 59

Es sind Vorkehrungen getroffen, daß der Druck- (F i g. 2 bis 4) auf.

abfall an den Öffnungen 41 beim Einkuppeln größer Das Gehäuse 59 trägt einen Vorratsbehälter 58

ist als beim Auskuppeln. sowie eine Ausdehnungskammer 70 (F i g. 4), welche

Man erkennt aus F i g. 5 a und F i g. 5 b, daß die 55 mit einem abgedichteten Pfropfen 71 versehen ist.

axiale Bemessung der Kammer 39 sehr kurz ist, so Ein Überlaufrohr 72 ist für das Ableiten überschüssi-

daß eine Progressivität beim Einkuppeln durch den gen Öles z. B. bei übermäßiger Füllung vorgesehen

Druckabfall ermöglicht wird. Hierdurch läßt sich und an einer solchen Stelle angeordnet — möglichst

erreichen, daß der Betätigungskolben 28 und die weit von der Auspuffanlage des Motors.

Gegendruckplatte 30 ohne Verringerung der Pro- 60 Ein Schieber 80 des Verteilers 53 (Fig. 2 und 6)

gressivität eine beträchtliche Dicke an der Stelle 74 ist vorzugsweise mit zwei Schultern 81 und 82 ver-

gegenüber den Reibbelägen 35 haben können, so sehen, um ein Klemmen auf Grund mechanischer oder

daß eine große Wärmespeicherung gewährleistet und thermischer Verformungen der Bohrung zu verhin-

eine Zerstörung der Reibbeläge verhindert wird. Die dem. Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß das Öl in eine

Bereiche 75 des Kolbens 28 sind dünner ausgebildet, 65 Kammer 83 gelangt, bevor es durch die Öffnungen 84

damit eine geeignete Elastizität erreicht wird und und 85 in den Vorratsbehälter 58 fließt. Bei der in

trotzdem eine einfache Bearbeitung der Reibflächen F i g. 2 dargestellten Ausführungsform ist kein Küh-

an den Stellen der Reibbeläge 35 möglich ist. ler vorgesehen. Um diesen anzubringen, würde es ge-

nügen, die Öffnungen 84 und 85 nicht anzubringen und an der Stelle 86 eine Verbindung mit einem Kühler herzustellen, von dem das Arbeitsmedium in den Vorratsbehälter 58 fließt.

Der mit einem Elektromagneten 64 versehene Verteiler 53 wird mit Drucköl über eine Leitung 56 gespeist, welche an die aus dem Vorratsbehälter 58 gespeiste Pumpe 57 angeschlossen ist. Die Leitung 56 ist außerdem mit einem Auslaßventil 61 in Verbindung. Der Rückfluß zum Vorratsbehälter 58 erfolgt über die Leitung 62. In F i g. 4 und 6 ist die Rückführungsleitung 62 a zum Abführen des Arbeitsmediums zu verschiedenen Stellen in den Vorratsbehältern angedeutet.

Der Verteiler 53 wird vom Elektromagneten 64 und einer Gegendruckfeder gesteuert. Der Stromkreis 66 des Elektromagneten 64 weist zwei parallel geschaltete Unterbrecher auf, nämlich einen Unterbrecher 67, der durch den Gangschalthebel 14 betätigt wird, und einen Unterbrecher 68, der auf die Leerlaufstellung des Getriebes anspricht. Der Unterbrecher 67 wird immer dann geschlossen, wenn der Fahrer den Gangschalthebel faßt, und wird geöffnet, wenn der Gangschalthebel losgelassen wird. Der Unterbrecher 68 ist in der Leerlauf stellung geschlossen und bei einem eingelegten Gang geöffnet.

Wenn ein Gang eingeschaltet ist, nimmt das Elektroventil eine solche Stellung ein, daß die Leitung 56 mit der Leitung 54 in Verbindung steht, während die Leitung 55 an den Vorratsbehälter 58 angeschlossen ist. Es gelangt somit Drucköl aus der Leitung 54 zum Hohlraum 46, die Kanäle 47, den Raum 43 und den Wandlerkreis 42. Das Drucköl öffnet die Ventile 45, unterliegt einem starken Druckverlust und kehrt über die Leitungen 52 und 55 in den Vorratsbehälter 58 zurück. Als Folge des höheren Druckes in der Gegendruckkammer 43 im Verhältnis zum Druck im Raum 39 und der Kammer 40 wird die Kupplung in eingekuppeltem Zustand gehalten.

Sobald das Getriebe in Leerlaufstellung ist oder wenn der Gangschalthebel betätigt wird, strömt das Drucköl aus der Leitung 56 in die Leitungen 55 und 52, so daß ein höherer Druck in den Kammern 40 und 39 aufgebaut wird, während die Ventile 45 sich schließen. Die Kupplung wird ausgekuppelt, und der Wandlerkreis 42 wird über die Leitung 54 entleert.

Gemäß den F i g. 7 und 8 sind Durchlässe 94 vorgesehen, die durch einen Verschlußhebel 92 gesteuert werden, um die »Progressivität« in Abhängigkeit von der Kraftrichtung der auftretenden Reibung in Überlagerung zur Wirkung der Öffnungen 41 zu beeinflussen. Die Nuten 90 der Keilverzahnung der Reibscheibe 34 weisen gegenüber den Rillen 91 der Keilverzahnung der Nabe 97 ein Winkelspiel auf. Um eine an der Reibscheibe 34 drehbar gelagerte Achse 93 ist ein Hebel 92 schwenkbar gelagert, der einen Verschluß für die Öffnung 94 der Reibscheibe 34 bildet. Die Öffnung 94 ist mit Durchlässen 95 in den Reibbelägen 35 verbunden und verbindet den Raum und die Kammer 40 zu beiden Seiten der Reibbeläge miteinander. Das Ende 96 des Hebels 92 ist ohne Spiel in Rillen 91 der Nabe 37 gelagert.

In Abhängigkeit von der Richtung des zwischen den Rillen 90 und 91 übertragenen Drehmoments schwenkt der Hebel 92 um die Achse 93 und verschließt oder öffnet die Öffnung 94. Bei einer Motorbremsung ist die öffnung 94 geschlossen, so daß die

ίο »Progressivität« des Kupplungseingriffs zur Wirkung kommt und Stöße vermieden werden, wenn der Fahrer schnell einkuppelt. Bei einem Antrieb vom Motor her ist die Öffnung 94 geöffnet, so daß ein schräger Eingriff vermieden wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hydrodynamischer Drehmomentwandler oder hydrodynamische Kupplung mit einer hydraulisch betätigten Reibungskupplung, deren Gegendruckplatte und Betätigungskolben mit dem Pumpen- oder Turbinenrad und deren Reibscheibe mit der Getriebeausgangswelle verbunden ist, wobei der Betätigungskolben von dem im Wandlerkreislauf herrschenden Fülldruck einerseits und von dem im Kupplungsraum zwischen der Gegendruckplatte und dem Betätigungskolben herrschenden Druck andererseits beaufschlagt ist und der Wandlerkreislauf über eine Bohrung mit engem Querschnitt mit dem Kupplungsraum in Verbindung steht, und ein Verteilerventil wahlweise den Wandlerkreislauf mit einer Hilfsdruckwelle und den Kupplungsraum mit einer Abflußleitung bzw. umgekehrt verbindet, wobei der Kupplungsraum durch die Reibscheibe in eine innere und eine äußere Kupplungskammer aufgeteilt ist, die über in den Reibflächen angeordneten Öffnungen miteinander verbunden sind, dadurchgekennzeichnet, daß diese Öffnungen (41) einen Verschlußteil (92) aufweisen, der

bei treibender Getriebeeingangswelle (10) und getriebener Getriebeausgangswelle (11) unter der Wirkung dieser Drehkraftrichtung in Offenstellung und bei getriebener Eingangswelle (10) und treibender Ausgangswelle (11) in Schließstellung gebracht wird.

2. Hydrodynamischer Drehmomentwandler, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußteil

(92) aus einem schwenkbar an der Reibscheibe (34) befestigten Hebel (92) besteht, der ohne Spiel

in eine Nut einer Vielkeilverzahnung (91) der Ausgangswelle (11) eingreift, in welche die Reibscheibe mit einer Gegenkeilverzahnung (90) mit gewissem Umfangsspiel gelagert ist, so daß bei Umkehr der Drehmomentrichtung infolge einer kurzen Relativdrehung zwischen den beiden Verzahnungen der Hebel (92) um seinen Drehpunkt

(93) verschwenkt wird und die Öffnung (41) öffnet bzw. schließt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen