DE19503295A1

DE19503295A1 - Hydrodynamischer Drehmomentwandler

Info

Publication number: DE19503295A1
Application number: DE19503295A
Authority: DE
Inventors: Volker Dr Middelmann; Juergen Freitag; Marc Meisner
Original assignee: LuK Getriebe Systeme GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1994-02-11
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 1995-10-19
Also published as: US5779012A; KR100392653B1; KR950033187A; SE9500256D0; FR2716249B1; CN1112994A; SE9500256L; GB2286437B; SE509655C2; FR2716249A1; GB2286437A; GB9502376D0; JPH07269695A; CN1077256C

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmom entwandler mit einer flüssigkeitsbetätigten Überbrückungs kupplung, einem von einem Eingangsglied antreibbaren Pumpenrad, das mit einem Turbinenrad und einem Leitrad in einem Arbeitsraum angeordnet ist, wobei die zwischen einem Abtriebsglied des Drehmomentwandlers und dem Eingangsglied wirkungsmäßig angeordnete Überbrückungskupplung einen axial verlagerbaren Kolben besitzt, auf dessen einer Seite eine Einrückkammer für die Überbrückungskupplung und auf dessen anderer. Seite eine Ausrückkammer vorgesehen ist.

Derartige Drehmomentwandler sind beispielsweise durch die US-PS 4,640,395, die US-PS 4,619,350 oder die US-PS 4,618,041 bekannt geworden.

Bei den bekannten Drehmomentwandlern können Betriebsbedin gungen auftreten, bei denen, obwohl eine geöffnete Über brückungskupplung gewünscht oder gar erforderlich ist, dieser Zustand der Überbrückungskupplung zumindest kurzzei tig nicht einstellbar ist. Dies kann zum Beispiel bei niedrigen Außentemperaturen der Fall sein, und zwar weil aufgrund der dadurch bedingten hohen Zähigkeit des Öles die den Wandler und das Getriebe versorgende Pumpe nicht den gewünschten Volumenstrom beziehungsweise den gewünschten Druck aufbringen beziehungsweise aufrechterhalten kann, um ein ausreichendes Öffnen der Überbrückungskupplung durch Beaufschlagung der Ausrückkammer zu gewährleisten. Derartige Zustände können insbesondere bei Temperaturen unterhalb von 0 Grad Celsius auftreten. Ein weiterer kritischer Zustand kann beim Einlegen des Rückwärtsganges auftreten und zwar weil in den meisten Fällen der Modulationsdruck, also der Druck, der für die Betätigung der Getriebekupplungen erforderlich ist, erhöht wird, und zwar zuungunsten des Wandlersystemdruckes. In diesen Betriebszuständen erfolgt ein unerwünschtes, zumindest partielles Schließen der Überbrückungskupplung. Ursache für dieses Schließen ist eine Druckkraft, die sich als integrale Wirkung aus den Druck verläufen beidseits des Kolbens ergibt, wobei die Druckver läufe im wesentlichen von den kinematischen beziehungsweise dynamischen Verhältnissen der Fluidelemente, das heißt im wesentlichen von deren mittleren Umfangsgeschwindigkeit und damit von den Drehzahlen der die beiden Kammern begrenzenden Scheiben, bestimmt werden und somit vom Betriebszustand, das heißt von dem Drehzahlniveau der Pumpe und der Turbine beziehungsweise des Kolbens, abhängig ist. Eine Betrachtung bezüglich derartiger Druckverläufe ist in US-PS 3,213,983 beschrieben.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnten Nachteile zu beseitigen und über den gesamten Einsatzbereich des Drehmomentwandlers eine einwandfreie Funktion zu gewährleisten. Weiterhin soll der erfindungs gemäße Drehmomentwandler einen einfachen Aufbau besitzen sowie eine kostengünstige Herstellung ermöglichen.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, daß die Überbrückungskupplung wenigstens ein drehzahlabhängiges und/oder temperaturabhängiges und/oder viskositätsabhängiges Ventil besitzt, das die zwischen den beiden Kammern vorhan dene Druckdifferenz und somit die Einrückkraft der Über brückungskupplung beeinflußt und/oder einen Flüssigkeits strom zwischen den beiden Kammern steuert. Bei unzureichen der Druckversorgung der Ausrückkammer der Überbrückungskupp lung verhindert das Ventil ein Schließen der Überbrückungs kupplung infolge der in der Ausrückkammer und in der Einrückkammer vorhandenen Druckverhältnisse in den kriti schen Betriebspunkten beziehungsweise Betriebsbereichen durch Verbindung der beiden Kammern. Bei Betrieb des Drehmomentwandlers außerhalb dieser kritischen Punkte beziehungsweise Bereiche ist das Ventil jedoch zumindest im wesentlichen, vorzugsweise vollständig geschlossen.

Da die Ölversorgung in der Ausrückkammer sehr abhängig von der Temperatur beziehungsweise der Viskosität des Öles ist, kann bei den bekannten Wandlerkonstruktionen zumindest bei Drehzahlen nahe des Leerlaufes beziehungsweise unterhalb des Leerlaufes, also bei Drehzahlen unterhalb von 700- 1000 U/min, aufgrund der vorhandenen Druckdifferenz zwischen den beidseits des Wandlerkolbens anstehenden Drücken bezie hungsweise Druckprofilen die Überbrückungskupplung zumindest eine teilweise eingerückte Stellung einnehmen, so daß eine ungewollte Drehmomentübertragung durch die Überbrückungs kupplung stattfindet. Dieses ungewollte Einrücken kann ins besondere beim Einlegen der ersten Gangstufe oder des Rückwärtsganges auftreten. Dies ist darauf zurückzuführen, daß beim Einlegen einer solchen Gangstufe bei praktisch stehendem Fahrzeug die Turbine und somit auch der Kolben der Überbrückungskupplung zumindest auf eine niedrigere Drehzahl abgebremst wird, so daß die auf das im Ringraum zwischen dem Kolben und der Turbine enthaltene Öl einwirkenden dynami schen Kräfte abnehmen, wodurch in diesem Ringraum, über die radiale Erstreckung betrachtet, sich ein im Niveau größerer Druckverlauf einstellt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß aufgrund der Drehzahlabnahme die dynamischen Kräfte bezie hungsweise Fliehkräfte auf das Öl abnehmen, wodurch das Niveau des Druckverlaufes radial nach innen hin mit ab nehmender Drehzahl zunimmt. Im Extremfall, das heißt bei stehender Turbine, kann im Ringraum zwischen Kolben und Turbinenrad radial innen in etwa der gleiche Druck vorhanden sein wie im radial äußeren Bereich des Wandlergehäuses. Es kann also ein zumindest im wesentlichen gleiches Druckniveau über die radiale Erstreckung des Kolbens vorhanden sein.

Durch die Erfindung wird gewährleistet, daß in den vor erwähnten Betriebszuständen, in denen ein ungewolltes Schließen der Überbrückungskupplung vermieden werden soll, eine Verbindung zwischen den beiden Kammern vorhanden ist, so daß ein Druckausgleich durch einen zwischen diesen beiden Kammern zirkulierenden Ölstrom gewährleistet ist, wodurch zumindest eine unzulässig hohe Schließkraft vermieden wird. Vorzugsweise sind die Verbindungsquerschnitte zwischen den beiden Kammern jedoch derart bemessen, daß ein Reibeingriff in der Überbrückungskupplung vermieden wird. Dieses unge wollte Einrücken der Überbrückungskupplung ist bei dem Stand der Technik also darauf zurückzuführen, daß die "äußere Druckdifferenz", also die Druckdifferenz zwischen dem von einer Ölpumpe aufgebrachten Versorgungsdruck zum Öffnen der Überbrückungskupplung und dem Wandlerrücklaufdruck kleiner werden kann als die durch die Strömungsverhältnisse beid seits des Kolbens aufgebaute mittlere Druckdifferenz.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Ventil derart ausgestaltet, daß dieses in einem unteren Drehzahl- und/oder Temperaturbereich geöffnet und in einem zweiten, höheren Drehzahl- und/oder Temperaturbereich geschlossen ist. In vorteilhafter Weise kann ein derartiges Ventil ein fliehkraftabhängiges Element aufweisen, über das der Öffnungsgrad beziehungsweise Schaltzustand des Ventiles gesteuert wird. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das fliehkraftabhängige und/oder temperatur abhängige und/oder viskositätsabhängige Ventil ein Schieber ventil und/oder ein Drehschieber und/oder ein Hahn und/oder eine Klappe.

Es können jedoch auch temperaturabhängige Ventile Verwendung finden, wie zum Beispiel thermostatische Ventile, auf dem Bimetall-Prinzip oder auf dem Memory-Prinzip basierende Ventile. Bei Ventilen mit einem fliehkraftabhängigen Element ist es zweckmäßig, wenn dieses Element von zumindest einem einstufigen oder mehrstufigen Energie- beziehungsweise Kraftspeicher in Öffnungsrichtung des Ventiles beaufschlagt wird.

Für die Funktion der Erfindung kann es besonders vorteilhaft sein, wenn das Ventil im Bereich des inneren Randabschnittes des Kolbens vorgesehen ist. Es kann also der zwischen den beidseits des Kolbens vorgesehenen Kammern über das Ventil erfolgende Druckausgleich in Abhängigkeit von der radialen Anordnung dieses Ventiles moduliert beziehungsweise an den jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden. Zweckmäßig ist es jedoch in den meisten Fällen, wenn dieses Ventil radial innerhalb des mittleren Durchmessers vorgesehen ist, welcher sich ergibt aus dem äußeren Durchmesser und dem inneren, eine zentrale Öffnung begrenzenden Durchmesser des Kolbens.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Drehmomentwandler mit Überbrückungskupplung vor, welche einen Torsionsschwingungsdämpfer beinhaltet und wobei das Ventil im wesentlichen radial innerhalb der Torsionsschwin gungsdämpferkraftspeicher angeordnet ist.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Kolben der Überbrückungskupplung im radial inneren Bereich eine Verzahnung aufweist und das Ventil im wesentlichen radial im Bereich der Verzahnung des Kolbens oder radial innerhalb der Verzahnung des Kolbens angeordnet ist.

Das erfindungsgemäße Ventil kann derart ausgelegt sein, daß dieses über einen bestimmten Drehzahlbereich allmählich schließt. Für manche Anwendungsfälle kann es jedoch auch vorteilhaft sein, wenn die Schließung des Ventiles schlag artig, also abrupt erfolgt. Das Öffnen kann in gleicher Weise erfolgen, wobei auch Kombinationen der beiden An sprechvarianten vorteilhaft sein können.

Der erfindungsgemäße Drehmomentwandler kann in vorteilhafter Weise zwischen einem Motor und einem Getriebe eines Kraft fahrzeuges eingesetzt werden, wobei der Drehmomentwandler und das Getriebe über ein Steuer- beziehungsweise Regelsy stem betätigbar sind, welches derart ausgelegt ist, daß die Schaltkupplungen des Getriebes und die Wandlerüberbrückungs kupplung von einer gemeinsamen Pumpe mit Flüssigkeit versorgbar sind, das Steuersystem weiterhin Mittel aufweist, die unterhalb einer Mindestbetriebstemperatur die Wandler überbrückungskupplung offenhalten und bei Überschreitung dieser Mindesttemperatur ein Schließen der Überbrückungs kupplung ermöglichen, wobei das die Einrückkammer und die Ausrückkammer miteinander verbindende Ventil derart ausge legt ist, daß unterhalb der Mindestbetriebstemperatur dieses geöffnet bleibt und bei Erreichen der Mindesttemperatur ein Schließen desselben erfolgt und/oder das Ventil tempera turabhängig angesteuert wird. Dieses Schließen kann all mählich stattfinden, also über einen bestimmten Drehzahlbe reich oder einen bestimmten Temperaturbereich. Die Schlie ßung des Ventiles kann jedoch auch schlagartig erfolgen. Die temperaturabhängigen Ventile können, wie bereits erwähnt, auf dem Bimetall-Prinzip oder dem Memory-Effekt aufgebaut sein. Es können jedoch auch in Abhängigkeit der Temperatur bistabile Federelemente eingesetzt werden. Derartige bistabile Elemente nehmen in Abhängigkeit der auf sie einwirkenden Temperatur zwei unterschiedliche Endpositionen ein, wobei diese Endpositionen allmählich in Abhängigkeit der Temperatur eingenommen werden können, oder durch ein schlagartiges Schnappen des Elementes bewirkt werden.

Eine zweckmäßige Realisierung der Erfindung kann derart ausgestaltet sein, daß das Ventil gezielt schrittweise oder abgestuft öffnet und/oder schließt. Weiterhin kann es bei anderen Ausgestaltungen vorteilhaft sein, wenn das Ventil gezielt allmählich oder schlagartig öffnet und/oder schließt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit zumindest einem Ventil, welches vorteilhaft radial innen am Kolben der Wandlerüber brückungskupplung angeordnet ist, ist vorzugsweise derart ausgestaltet, daß die Betätigung des zumindest einen Ventiles praktisch von den in den beidseits des Kolbens vorhandenen Kammern herrschenden Drücken unabhängig ist. Diese Drücke sollen also auf das Schließelement des Kolbens keine Kraft in Schließ- beziehungsweise Öffnungsrichtung bewirken. Die Ventile sollen also druckunabhängig sein. In besonders vorteilhafter Weise können sogenannte Schieberven tile Verwendung finden, die als Längs- oder Drehschieberven tile ausgebildet sein können. Diese Ventile haben gegenüber den sogenannten Sitzventilen den Vorteil, daß deren Dicht beziehungsweise Schließwirkung nicht abhängig ist von der Beaufschlagung des Dichtelementes durch einen Kraftspeicher oder sonstige Oberflächenkraft in Richtung eines Abdicht sitzes. Die Ventile können auch nach dem Drosselklappen prinzip aufgebaut sein.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht den Einsatz von Schieberventilen vor, die einen gezielten Einsatz und/oder einen gezielt einstellbaren und/oder steuerbaren Bereich, wie Öffnung aufweisen, durch welchen ein Volumenstrom gezielt gesteuert oder eingestellt oder dosiert wird.

In vorteilhafter Weise können mehrere, vorzugsweise gleich mäßig über den Umfang verteilte Ventile vorgesehen werden. Auch sind Kombinationen von verschiedenen Ventilen möglich. Es können also zum Beispiel fliehkraftabhangige Ventile in Kombination mit temperaturabhängigen Ventilen Verwendung finden.

Zweckmäßig ist es, wenn das Ventil innerhalb des Gehäuses des Drehmomentwandlers angeordnet ist und/oder das Ventil mit dem Kolben der Wandlerüberbrückungskupplung verbunden ist und/oder an dem Kolben der Wandlerüberbrückungskupplung angeordnet ist.

Ein Vorteil der Anordnung des Ventils bzw. der Ventile im Wandlergehäuse und/oder am Kolben ist eine Wahrung einer Sicherheitsfunktion, da bei defektem Hydrauliksystem bzw. bei Ausfall der Hydraulik-Druck-Versorgung das Ventil derart angeordnet ist, daß in diesem Falle ein schlagartiges bzw. plötzliches Schließen der Überbrückungskupplung verhindert wird. Dadurch können z. B. bei stehendem Fahrzeug mit geöffneter Wandlerüberbrückungskupplung Unfälle aufgrund eines plötzlichen Schließens der Überbrückungskupplung weitestgehend vermieden werden.

Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn die Richtung der Abhebbewegung des Verschlußelementes des Ventils zumindest bei Beginn der Abhebbewegung zumindest im wesentlichen senkrecht steht auf der Strömungsrichtung durch die Ventil öffnung und/oder das Ventil.

Ebenso kann es zweckmäßig sein, wenn die Abhebbewegung des Verschlußelementes des Ventils keine rein translatorische Bewegung ist und die Richtung der Abhebbewegung zumindest bei Beginn der Abhebbewegung zumindest im wesentlichen senkrecht steht auf der Strömungsrichtung durch die Ventil öffnung und/oder durch das Ventil.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann dadurch realisiert sein, daß die Richtung der Abhebbewegung des Verschlußelementes in einem Winkel größer als 0° zu der Strömungsrichtung eingestellt ist und/oder festgelegt ist, jedoch vorzugsweise 30° bis 90° ist.

Ebenso vorteilhaft kann es sein, wenn bei einem Ventil mit einer Richtung der Abhebbewegung, die im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung ausgerichtet ist, die Funktion des Absperrorgans vom inneren Wandlerdruck nicht oder nur geringfügig beeinflußt wird. Vorteilhaft kann es insbesondere sein, wenn das Ventil ein Schieberventil ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann es weiterhin sein, daß bei einem Ventil mit einer Richtung der Abhebbewegung die im wesentlichen einen Winkel größer als 0° zur Strömungsrichtung durch das Ventil bildet, die Funktion des Absperrorgans vom inneren Wandlerdruck nicht oder nur geringfügig beeinflußt wird.

Anhand der Fig. 1 bis 3a sei die Erfindung näher erläu tert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Drehmomenten- Übertragungssystemes mit einem Wandler und einer Lock-up- beziehungsweise Überbrückungskupplung sowie mit einem Schema der zugeordneten Druckmittelsteuerung,

Fig. 2 eine partielle Ansicht im Schnitt eines hydrodyna mischen Wandlers mit Überbrückungskupplung,

Fig. 2a eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II der erfindungsgemäßen Ventile im geöffneten Zustand,

Fig. 2b die Ansicht gemäß Fig. 2a, wobei die Ventile jedoch geschlossen sind,

Fig. 3 eine teilweise Ansicht im Schnitt einer anderen Ausführungsform eines Drehmomentwandlers, wobei die Über brückungskupplung temperaturabhängige Ventile aufweist,

Fig. 3a eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III der Fig. 3, in der die Ventile in ihrer geschlossenen Position dargestellt sind.

Das in Fig. 1 veranschaulichte Drehmomenten-Übertragungs system 10 umfaßt einen Drehmomentenwandler 11 und eine strömungsdruckmittelbetätigbare Überbrückungskupplung 12, die zu dem Drehmomentenwandler parallelgeschaltet ist. Das Drehmomenten-Übertragungssystem ist mit der nur angedeuteten Welle 13 einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine wirkver bunden und steht seinerseits abtriebsseitig über ein Abtriebsteil 14 mit einem im Abtriebsstrang nachgeordneten Automatikgetriebe in Antriebsverbindung, das ebenfalls nicht gezeigt ist.

Wie die schematische Halbschnittansicht des Drehmomenten- Übertragungssystemes 10 in Verbindung mit dem Drucksteuer schema zeigt, handelt es sich bei dem Drehmomentenwandler 11 um einen herkömmlichen Strömungswandler. Dieser Strömungs wandler besteht aus einem mit dem Abtrieb einer Brenn kraftmaschine verbundenen Wandlerdeckel 16 als Eingangs glied, einem zusammen mit dem Wandlerdeckel das Wandlerge häuse bildenden Pumpenrad 17, einem seinerseits über eine Abtriebsnabe 14 als Abtriebsglied mit dem nicht dargestell ten Automatikgetriebe verbundenen Turbinenrad 18 sowie aus einem zwischen dem Pumpen- und Turbinenrad angeordneten Leitrad 19. Die den Wandler überbrückende Reibungskupp lung 12 ist zwischen dem Turbinenrad 18 und dem Wandlerdeckel 16 angeordnet und besitzt eine in Drehverbindung mit der Abtriebsnabe 14 oder mit dem Turbinenrad 18 des Wandlers verbundene Kupplungsscheibe 20, deren Reibfläche 21 mit einer Gegenfläche 22 des Wandlerdeckels 16 zusammenwirkt. Die Reibungskupplung besitzt ferner eine dem Turbinenrad 18 zugewandte rückwärtige Kammer 24 und eine der radialen Wandung des Wandlerdeckels 16 zugewandte vorderseitige Kam mer 25. Die Kupplungsscheibe 20 besitzt einen die beiden Kammern 24, 25 axial voneinander trennenden Kolben 20a, der über einen Torsionsdämpfer 20b mit der Abtriebsnabe 14 verbunden ist.

Der Wandler 11 wird in bekannter Weise über eine pumpenrad seitig in das Wandlergehäuse einmündende Leitung 30 von einer nicht weiter dargestellten Druckmittelquelle, wie einer Ölpumpe, mit Strömungsdruckmittel versorgt, wobei die Drucksteuerung über ein Steuerventil 31 erfolgt, das seinerseits von einem Steuerelement 32 gesteuert wird. Dieses Steuerelement 32 kann durch ein Proportionalventil oder ein pulsweitenmoduliertes Ventil gebildet sein, das über eine Recheneinheit bzw. einen Prozessor 32a eingestellt beziehungsweise betätigt wird, und zwar in Abhängigkeit der anstehenden Eingangsgrößen bzw. Parameter sowie der im Prozessor abgelegten Kennfelder. Abgeführt wird das Strö mungsdruckmittel über eine nicht gezeigte Leitung zu einem nur angedeuteten Kühler 33. Neben der Beaufschlagung des Turbinenrades 18 wirkt der Druck des Strömungsmittels auf der Abströmseite des Pumpenrades 17 auch in der rückwärtigen Kammer 24 der Reibungskupplung 12. Das Druckmittel beauf schlagt den Kolben 20a und drückt diesen an die Gegenflä che 22 des Wandlerdeckels 16 an. Da gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung die Kupplung zumindest in manchen Betriebsbereichen mit Schlupf gefahren wird, ist die Strömungsdruckmittelbeaufschlagung der vorderseitigen Kammer 25 mittels eines mit dieser Kammer über eine Lei tung 34 verbundenen Ventils 31 so steuerbar, daß ein einstellbarer und zwischen der rückwärtigen 24 und vor derseitigen Kammer 25 wirksamer Differenzdruck das von der Reibungskupplung 12 übertragbare Drehmoment bestimmt.

Angesichts der Parallelanordnung des Wandlers 11 und der letzteren überbrückenden Reibungskupplung 12 ist das Motormoment gleich der Summe der vom Wandler beziehungsweise dem Pumpenrad und von der Kupplung übertragenen Momente, also

M_Motor = M_Kupplung + M_pumpenrad.

Das Getriebemoment, soweit man von Verlusten im Übertra gungssystem absieht, ist gleich der Summe der vom Wandler beziehungsweise dem Turbinenrad übertragenen Momente, also

M_Getriebe = M_Kupplung + M_Turbinenrad oder M_Kupplung + (M_pumpenrad × Wandlung).

Mit zunehmendem Schlupf steigt der vom Wandler übertragene Anteil des Motormomentes an und dementsprechend nimmt das von der Kupplung übertragene Moment ab.

Die Steuerung beziehungsweise Regelung des Wandlers bezie hungsweise der Überbrückungskupplung kann in vorteilhafter Weise, wie in der deutschen Patentanmeldung P 43 22 974 oder der PCT-Anmeldung 93/00765 beschrieben, erfolgen.

Bei dem als Ausführungsbeispiel in Fig. 2 veranschaulichten Drehmomenten-Übertragungssystem 110 handelt es sich um einen hydrodynamischen Drehmomentenwandler 111 mit einer Über brückungskupplung 112 und einer zwischen dem Drehmomenten wandler und der Überbrückungskupplung wirksamen Dämpfer einheit 135.

Der Drehmomentenwandler 111 umfaßt ein mit einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine in drehfester Antriebsver bindung stehendes Pumpenrad 117, ein mit einer abtriebs seitigen Nabe 114 wirkverbundenes Turbinenrad 118, ein im Strömungskreislauf zwischen Pumpenrad und Turbinenrad angeordnetes Leitrad 119 und einen mit dem Pumpenrad drehfest verbundenen und das Turbinenrad umschließenden Wandlerdeckel beziehungsweise Wandlergehäuse 116.

Der Wandlerdeckel 116 ist mit dem Pumpenrad 117 drehfest verbunden und vermittelt dessen Antriebsverbindung mit der Brennkraftmaschine.

Zwischen dem Turbinenrad 118 und dem radialen Bereich des Wandlerdeckels 116 ist ein zur Drehachse des Wandlers zen trischer Ringkolben 136 angeordnet. Dieser Ringkolben 136 ist radial innen auf einer mit dem Turbinenrad 118 drehfest verbundenen Abtriebsnabe 114 aufgenommen und bildet radial außen einen konischen Bereich, der mit einem Belag 121 ausgerüstet ist. Der Ringkolben 136 wirkt mit einer entspre chend konisch gestalteten Gegenreibfläche 122 des Wand lerdeckels 116 zusammen.

Die Lock-up-Kupplung 112 besitzt eine rückwärtige Druck kammer 124 zwischen dem Ringkolben 136 und dem Turbinen rad 118 und eine vorderseitige Druckkammer 125 zwischen dem Ringkolben 136 und der radialen Wandung des Wandlerdeckels 116. Betätigt wird der Kolben 136 in seiner mit der Gegenreibfläche 122 zusammenwirkenden Kupplungslage durch Beaufschlagung der vorderseitigen Druckkammer 125 mit Strömungsmittel. Die Größe des von der Reibungskupplung 112 zu übertragenden Momentes erfolgt in Abhängigkeit des zwischen den Druckkammern 124,125 eingestellten Differenz druckes beziehungsweise der aufgrund dieses Differenzdruckes sich ergebenden Axialkraft auf den Kolben 136.

An den radial inneren Bereichen 137 des Kolbens 136 sind Ventile 138 vorgesehen, und zwar sind, wie aus den Fig. 2a und 2b ersichtlich ist, zwei diametral gegenüber liegende Ventile angeordnet. In Fig. 2 ist das Ventil 138 geschlossen dargestellt.

Die Ventile 138 sind fliehkraftabhängig ausgebildet und als Schieberventil aufgebaut. Am Kolben 136 ist ein Ring 139 befestigt, der, wie aus den Fig. 2a und 2b ersichtlich ist, zwei in Umfangsrichtung längliche Schlitze 140 auf weist, die mit im Kolben 136 eingebrachten, entsprechend angepaßten Öffnungen - in axialer Richtung betrachtet - fluchten. Über die Öffnungen 140 kann eine Verbindung zwischen den beidseits des Kolbens 136 vorhandenen Kam mern 124, 125 hergestellt werden, wodurch ein Druckausgleich zwischen diesen beiden Kammern erfolgen kann. An dem ringförmigen Bauteil 134 sind zwei segmentartig ausgebildete Schließelemente 141 geführt, welche diametral gegenüber liegend spiegelbildlich angeordnet sind. Die beiden Schließ elemente 141 sind in radialer Richtung verlagerbar, und zwar entgegen der Wirkung der diese Elemente 141 radial nach innen beaufschlagenden Federn 142. Die Federn 142 sind als Zugfedern ausgebildet, die jeweils mit jedem der Schließ beziehungsweise Schieberelemente 141 verbunden sind. Die Fig. 2a zeigt die offene Stellung der Ventile 138. Diese Stellung wird unterhalb einer bestimmten Drehzahl von den Ventilen 138 eingenommen. Diese Drehzahl wird durch die Masse der Schieberelemente 141, der Federrate der Federn 142 sowie deren eventueller Vorspannung bestimmt. Diese offene Stellung gemäß Fig. 2a soll unterhalb der Leerlaufdrehzahl der mit dem Drehmomentwandler 110 zusammenwirkenden Brenn kraftmaschine gewährleistet sein. Diese Drehzahl kann beispielsweise in der Größenordnung zwischen 700 und 1000 U/min liegen. Je nach Anwendungsfall kann diese Drehzahl jedoch auch kleinere oder größere Werte aufweisen.

Die radiale Führung der Schieberelemente 141 erfolgt über die Seitenbereiche 143 der radial äußeren Vorsprünge 144 der Schieberelemente 141. Diese Seitenbereiche 143 werden von den Seitenflanken 145 der in das ringförmige Bauteil 139 eingebrachten axialen Vertiefungen 146 geführt. Die Randbe reiche 143 und die Seitenflanken 145 sind entsprechend aufeinander abgestimmt. Die radialen Vorsprünge 144 sind also in den axialen Vertiefungen 146 aufgenommen und in diesen in radialer Richtung geführt, wodurch auch eine drehfeste Verbindung zwischen den Bauteilen 139 und 141 gewährleistet wird.

Bei Überschreitung der vorerwähnten definierten Drehzahl wandern die Schieberelemente 141 aufgrund der auf diese einwirkenden Fliehkraft radial nach außen, wodurch die Schlitze 140 geschlossen werden. Die geschlossene Position ist in Fig. 2b und in Fig. 2 gezeigt. In dieser Position stützen sich die seitlich vom mittleren Bereich 144 vor gesehenen Schenkel 147 der Schieberelemente 141 an der inneren Mantelfläche des Ringes 139 ab. Durch die radiale Verlagerung der Schieberelemente 141 werden die Federn 142 entsprechend gespannt.

Wie aus Fig. 2a ersichtlich ist, ist der Querschnitt der Öffnungen 140 verhältnismäßig groß, so daß im geöffneten Zustand ein Schließen der Überbrückungskupplung 112 bezie hungsweise eine störende Drehmomentübertragung über die Überbrückungskupplung nicht möglich ist. Die Öffnungen 140 sind also nicht zur Aufrechterhaltung eines zur Kühlung der Reibflächen der Überbrückungskupplung eventuell erforderli chen Ölstromes gedacht und auch nicht zur Erzielung eines definierten weichen Einrückverhaltens der Überbrückungskupp lung vorgesehen. Diese Verbindungsöffnungen 140 sollen überwiegend gewährleisten, daß in den Zuständen, in denen das Turbinenrad 118 und damit auch der Kolben 136 auf eine niedrige Drehzahl abgebremst wird, die Überbrückungskupp lung 112 zumindest im wesentlichen geöffnet ist. Letzteres wird dadurch gewährleistet, daß bei derartigen Zuständen über die Bohrung 140 ein Druckausgleich zwischen den beiden Kammern 124, 125 erfolgen kann, wodurch, in radialer Richtung betrachtet, beidseits des Kolbens 136 die Druckverläufe beziehungsweise Druckverteilungen zumindest tendenzmäßig angeglichen werden. Dadurch wird die auf den Kolben ein wirkende resultierende Kraft insbesondere in Einrückrichtung abgebaut.

In vorteilhafter Weise können die Reibflächen der geschlos senen Überbrückungskupplung 122 durch einen zwischen den beiden Kammern 124, 125 vorhandenen Kühlölstrom gekühlt werden. In diesem Zusammenhang wird auf die deutschen Patentanmeldungen P 43 22 974, P 43 25 605 und P 44 01 656 verwiesen.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 3 und 3a ist zur Bildung der Ventile 238 an den inneren Bereichen des Ringkolbens 236 wiederum ein ringförmiges Bauteil 239 befestigt. Im ringförmigen Bauteil 239 und im Kolben 238 sind in axialer Richtung sich überdeckende Bohrungen 240 vorgesehen, die mit radialen Bohrungen 240a, welche zur inneren Mantelfläche des Bauteiles 239 hin offen sind, in Verbindung stehen. Wie aus Fig. 3a zu entnehmen ist, sind vier gleichmäßig über den Umfang verteilte Ventile 238 vorgesehen.

Das Schließelement 241 der Ventile 238 ist durch ein temperaturabhängiges Element gebildet, das als Bimetall element ausgebildet sein kann, oder als bistabiles Feder element. In Fig. 3 ist voll ausgezogen die offene Stellung und in Fig. 3a die geschlossene Stellung der Ventile 238 dargestellt.

Die temperaturabhängigen Schließelemente 241 sind vorzugs weise derart ausgebildet, daß diese unterhalb einer Mindest- Betriebstemperatur des Öles, zum Beispiel 30 Grad Celsius, die Ventile 238 offenhalten und bei Überschreitung dieser Temperatur die Ventile 238 schließen.

Derartige temperaturabhängige Ventile können insbesondere in Verbindung mit einem Getriebe Verwendung finden, dessen Kupplungen von der gleichen Ölpumpe wie der Drehmomentwand ler versorgt wird, wobei das Getriebe und der Drehmoment wandler über ein Steuer- beziehungsweise Regelsystem betätigbar sind, welches derart ausgelegt ist, daß die Schaltkupplungen des Getriebes und die Wandlerüberbrückungs kupplung von einer gemeinsamen Pumpe mit Flüssigkeit versorgbar sind, das Steuersystem Mittel aufweist, die unterhalb einer Mindest-Betriebstemperatur die Wandlerüber brückungskupplung offenhalten und bei Überschreitung dieser Temperatur ein Schließen der Überbrückungskupplung ermögli chen.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschrie benen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt insbesondere auch Varianten, die durch Kombination von in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung beschriebenen Merkmale beziehungsweise Elementen gebildet werden können. Weiterhin können einzelne, in Verbindung mit den Figuren beschriebene Merkmale beziehungsweise Funktionsweisen für sich allein genommen eine selbsttätige Erfindung darstellen.

Die Anmelderin behält sich also vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung, insbesondere in Verbindung mit den Figuren offenbarte Merkmale von erfindungswesentlicher Bedeutung zu beanspruchen.

Claims

1. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einer flüssig keitsbetätigten Überbrückungskupplung, einem von einem Eingangsglied antreibbaren Pumpenrad, das mit einem Turbinenrad und einem Leitrad in einem Arbeitsraum angeordnet ist, wobei die zwischen einem Abtriebsglied des Drehmomentwandlers und dem Eingangsglied wirkungs mäßig angeordnete Überbrückungskupplung einen axial verlagerbaren Kolben besitzt, auf dessen einer Seite eine Einrückkammer für die Überbrückungskupplung und auf dessen anderer Seite eine Ausrückkammer vorgesehen ist, wobei die Überbrückungskupplung wenigstens ein von deren Drehzahl und/oder Temperatur und/oder Viskosität der Flüssigkeit abhängiges Ventil besitzt, das die zwischen den beiden Kammern vorhandene Druckdifferenz und die Einrückkraft der Überbrückungskupplung beeinflußt und/oder einen Flüssigkeitsstrom zwischen den beiden Kammern steuert, wobei das Ventil in einem unteren Drehzahl- und/oder Temperaturbereich und/oder oberen Viskositätsbereich geöffnet ist und in einem zweiten höheren Drehzahl- und/oder Temperaturbereich und/oder unteren Viskositätsbereich schließt.

2. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Ventil ein fliehkraftabhängiges Element aufweist, über das der Öffnungszustand des Ventiles gesteuert wird.

3. Drehmomentwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das fliehkraftabhängige und/oder temperaturabhängige und/oder viskositätsabhängige Ventil ein Schieberventil und/oder ein Drehschieber und/oder ein Hahn und/oder eine Klappe ist.

4. Drehmomentwandler nach zumindest einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein temperaturabhängiges und/oder viskositätsabhängiges Element aufweist, das den Öffnungsgrad des Ventils steuert.

5. Drehmomentwandler nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das fliehkraftabhän gige Element über einen Kraftspeicher in Öffnungsrich tung des Ventiles beaufschlagt ist.

6. Drehmomentwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß das temperaturabhängige Element ein als Bime tall aufgebautes Bauteil aufweist.

7. Drehmomentwandler nach wenigstens einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein thermostatisches Ventil ist.

8. Drehmomentwandler nach wenigstens einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein nach dem Memoryeffekt ausgebildetes Bauteil besitzt.

9. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung des Ventiles, welches vorzugsweise als Schieberventil ausgebildet ist, zumindest im wesentlichen unabhängig von den in den Kammern anstehenden Drücken ist.

10. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben einen radial äußeren Durchmesser und einen durch eine zentrale Öffnung begrenzten inneren Durchmesser aufweist und das Ventil radial innerhalb des sich aus Außen- und Innen durchmesser ergebenden mittleren Durchmesser vorgesehen ist.

11. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentwandler mit Überbrückungskupplung einen Torsionsschwingungsdämpfer beinhaltet und das Ventil im wesentlichen radial inner halb der Torsionsschwingungsdämpferkraftspeicher an geordnet ist.

12. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben im radial inneren Bereich eine Verzahnung aufweist und das Ventil im wesentlichen radial im Bereich der Verzahnung des Kolbens und/oder radial innerhalb der Verzahnung des Kolbens angeordnet ist.

13. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil an den radial inneren Bereichen des Kolbens vorgesehen ist.

14. Drehmomentwandler insbesondere nach einem der vorherge henden Ansprüche der zwischen einem Motor und einem Getriebe eines Fahrzeuges vorgesehen ist, wobei der Drehmomentwandler und das Getriebe über ein Steuer beziehungsweise Regelsystem betätigbar sind, welches derart ausgelegt ist, daß die Schaltkupplungen des Getriebes und die Wandlerüberbrückungskupplung von einer gemeinsamen Pumpe mit Flüssigkeit versorgbar sind, das Steuersystem weiterhin Mittel aufweist, die unterhalb einer Mindest-Betriebstemperatur die Wandlerüberbrückungs kupplung offenhalten und bei Überschreitung dieser Mindesttemperatur ein Schließen der Überbrückungskupp lung ermöglichen, wobei das Ventil, welches vorzugsweise radial innen am Kolben der Wandlerüberbrückungskupplung angeordnet ist, derart ausgelegt ist, daß unterhalb der Mindest-Betriebstemperatur dieses geöffnet ist und bei Erreichen der Mindest-Betriebstemperatur ein Schließen des Ventiles erfolgt und/oder das Ventil temperatur abhängig angesteuert wird.

15. Drehmomentwandler nach Anspruch 14, dadurch gekenn zeichnet, daß das Ventil ein Schieberventil ist.

16. Drehmomentwandler nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil gezielt schrittweise oder abgestuft öffnet und/oder schließt.

17. Drehmomentwandler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß das Öffnen und/oder das Schließen des Ventiles gezielt allmählich erfolgt.

18. Drehmomentwandler nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung und/oder die Schließung des Ventiles gezielt schlagartig erfolgt.

19. Drehmomentwandler nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil eine einstellbare und/oder gezielt steuerbare Öffnung auf weist, durch welche ein Volumenstrom gezielt gesteuert oder dosiert wird.

20. Drehmomentwandler nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil innerhalb des Gehäuses des Drehmomentwandlers angeordnet ist.

21. Drehmomentwandler nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 20, daß das Ventil mit dem Kolben der Wandlerüber brückungskupplung verbunden ist und/oder an dem Kolben der Wandlerüberbrückungskupplung angeordnet ist.

22. Drehmomentwandler nach zumindest einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Abhebbewegung des Verschlußelementes des Ventils zu mindest bei Beginn der Abhebbewegung zumindest im wesentlichen senkrecht steht auf der Strömungsrichtung durch die Ventilöffnung und/oder durch das Ventil.

23. Drehmomentwandler nach zumindest einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhebbe wegung des Verschlußelementes des Ventils keine rein translatorische Bewegung ist und die Richtung der Abhebbewegung zumindest bei Beginn der Abhebbewegung zumindest im wesentlichen senkrecht steht auf der Strömungsrichtung durch die Ventilöffnung und/oder durch das Ventil.

24. Drehmomentwandler nach zumindest einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Abhebbewegung des Verschlußelementes in einem Winkel größer 0° zu der Strömungsrichtung eingestellt ist und/oder festgelegt ist, jedoch vorzugsweise 30° bis 90° ist.

25. Drehmomentwandler nach zumindest einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Ventil mit einer Richtung der Abhebbewegung, die im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung ausgerich tet ist, die Funktion des Absperrorgans vom inneren Wandlerdruck nicht oder nur geringfügig beeinflußt wird.

26. Drehmomentwandler nach Anspruch 25, dadurch gekenn zeichnet, daß das Ventil ein Schieberventil ist.

27. Drehmomentwandler nach zumindest einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Ventil mit einer Richtung der Abhebbewegung, die im wesentlichen einen Winkel größer als 0° zur Strömungs richtung bildet, die Funktion des Absperrorgans vom inneren Wandlerdruck nicht oder nur geringfügig beein flußt wird.