DE2504057C3 - Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit Überbrückungskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen dreiteiligen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einer Überbrükkungskupplung zwischen dem Pumpen- und dem Turbinenrad und einem über eine Freilaufkupplung abgestützten Leitrad, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dessen Überbrückungskupplung durch eine servobetätigte Schalteinrichtung ein- und ausrückbar ist in Abhängigkeit von Schaltsignalen, die durch eine elektronische Rechenschaltung geliefert werden, an deren Eingängen von der Pumpen- und der Turbinendrehzahl abgeleitete Steuergrößen wirken, vobei die Überbrückungskupplung automatisch eingerückt wird, wenn — nach Erreichen einer Mindestdrehzahl - - eine vom Quotienten aus Turbinendrehzahi und Pumpendrehzahl abgeleitete mathematische Funktion einen ersten vorgegebenen Schaltwert in einer Richtung

.4 Ul-. .f» A A\~ l"ll L_n~.a.m_nrl..,»~l,m_n ..lUIUlt^K^k

UUIHIIaUIl UIIVJ UIC VJLFCI L/l UV-IMJIIgSIVULJLfIUIIg W IIIIVVII llV.ll

durch ein Übersteuerungssignal ausrückbar ist, wenn der Leistungsstellhebel einer dem Wandler vorgeschalteten Kraftmaschine auf höchste Leistungsanforderung gestellt wird (Kick-down).

Bei einem derartigen bekannten Drehmomentwandler (DT-OS 21 22 861) dient die Überbrückungskupplung zur Vermeidung von anderenfalls unter bestimmten Betriebsbedingungen auftretenden Energieverlusten und darüber hinaus zur Schaffung einer Abschleppmöglichkeit für mit einem derartigen Drehmomentwandler ausgerüstete Kraftfahrzeuge.

Dabei ist die Überbrückungskupplung im Stillstand und beim Anfahren ausgekuppelt, so daß der Drehmomentwandler gemäß den jeweiligen Betriebsbedingungen so arbeitet, als wenn eine Überbrückungskupplung ,₅ gar nicht vorhanden wäre.

Erreichen die mit der Abtriebsdrehzahl übereinstimmende Turbinendrehzahl und die mit der Antriebsdrehzahl übereinstimmende Pumpendrehzahl ein bestimmtes Drehzahlverhältnis, so wird, wenn zugleich eine bestimmte Abtriebsdrehzahl bereits überschritten ist, die Überbrückungskupplung automatisch eingekuppelt.

Außerdem erfolgt ein automatisches Einkuppeln der Überbrückungskupplung, wenn eine bestimmte, gegenüber der vorstehend erwähnten Abtriebsdrehzahl größere Abtriebsdrehzahl überschritten wird, und zwar auch dann, wenn das vorstehend erwähnte bestimmte Drehzahlverhähnis noch nicht erreicht ist.

Ein automatisches Auskuppeln der Überbrückungskupplung unter bestimmten Betriebsbedingungen kann nur drehzahlgesteuert und nicht durch ein bestimmtes Drehzahlverhältnis gesteuert erfolgen, da das Verhältnis der Drehzahlen von Turbine und Pumpe bei eingekuppelter Überbrückungskupplung stets 1 :1 ist. Es kann mithin aufgrund einer Steuerung durch die Abtriebsdrehzahl erfolgen, wenn diese unter eine vorgegebene Mindestdrehzahl abfällt.

Eine Schaltung zum automatischen Ein- und Ausrükken der Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers für ein Kraftfahrzeug, bei welcher der Quotient aus Pumpen- und Turbinendrehzahl zum Steuern eines Schaltventils für die Überbrükkungskupplung verwendet wird, ist ebenfalls aus der DT-OS 21 22 861 bekannt.

Außerdem ist es insbesondere bei Kraftfahrzeugen zur Vermeidung eines Abwürgens des Motors bekannt, daß die Überbrückungskupplung unterhalb einer bestimmten Mindestdrehzahl automatisch entkuppelt wird.

Weiterhin ist es zur Vermeidung einer Überhitzung des Drehmomentwandlers sowie eines zu hohen Bremsstoffverbrauches bekannt, die Überbrückungskupplung bei Erreichen einer oberen Abtriebsdrehzahl automatisch selbst dann einkuppeln zu lassen, wenn der vorgegebene Schaltwert für das Drehzahlverhältnis noch nicht erreicht ist.

Neben den vorstehend aufgeführten automatischen Kupplungsvorgängen für die Überbrückungskupplung ist ein willkürliches, also nichtautomatisches Auskuppeln der Überbrückungskupplung dann möglich, wenn &₀ der Leistungsstellhebel der dem Drehmomentwandler vorgeschalteten Kraftmaschine, d. h. also das Gaspedal, durch volles Durchtreten (Kick-down) auf höchste Leistungsanforderung gestellt wird.

Durch dieses Übergasgeben wird die vorstehend beschriebene Schaltautomatik übersteuert, so daß es unabhängig von den augenblicklichen Drehzahlen von Turbine und Pumpe zu einem Auskuppeln der Überbrückungskupplung während des Übergasgebens kommt, wie dieses bei der Schaltung gemäß der DT-OS 21 22 861 der Fall isL

Eine ähnliche Schaltung für die Überbrückungskupplung ist aus der Zeitschrift »Lastauto-Omnibus«, Stuttgart, Nr. 8, August 1971. S. 16 bis 18, bekannt Bei der in dieser Druckschrift beschriebenen Vorrichtung wird der automatische Schaltpunkt jedoch nicht vom Drehzahlverhähnis, sondern von der Stellung des Gaspedals bestimmt.

Bei dem aus der DT-OS 2011 206 bekannten Drehmomentwandler mit Überbrückungskupplung erfolgt die Steuerung der Überbrückungskupplung nicht aufgrund des Drehzahlverhältnisses, sondern aufgrund einer arithmetischen Funktion der Drehgeschwindigkeiten von Fahrzeug und Turbine bzw. Pumpe.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Drehmomentwandler der eingangs beschriebenen Gattung hinsichtlich ihres Wirkungsgrades beim Übergasgeben (Kick-down) zu verbessern und einen Drehmomentwandler zu schaffen, dessen Überbrückungskupplung während des Übergasgebens nur dann geöffnet bleibt, wenn sich damit noch eine beachtliche zusätzliche Beschleunigung erzielen läßt.

Ais Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Rechenschaltung beim Anlegen eines Übersteuerungssignals zunächst ein kurzzeitiges Öffnen der Überbrückungskupplung auslöst und den — den gerade herrschenden Betriebsbedingungen im Wandler entsprechenden — Wert der mathematischen Funktion überprüft und entscheidet, ob die Überbrükkungskupplung ausgekuppelt bleibt, wenn dieser Wert unter einem zweiten vorgegebenen Schaltwert liegt, oder ob die Überbrückungskupplung sofort wieder eingerückt wird, wenn dieser Wert über dem ersten vorgegebenen Schaltwert liegt.

Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Kurven der Eingangsgeschwindigkeit /Ji=(I), des Abtriebsdrehmomentes (O) und des Wirkungsgrades (E) eines Drehmomentwandlers in Abhängigkeit von seiner Abtriebsgeschwindigkeit /J2 = (S),

F i g. 2 einen etwas schematisierten Querschnitt durch einen Teil eines Drehmomentwandlers,

F i g. 3 einen Querschnitt durch einen Teil des verwendeten Magnetschaltventils für den Wandler gemäß F i g. 2,

Fig.4 ein hydraulisches Schaltdiagramrn für den Wandler gemäß F i g. 2,

F i g. 5 ein elektrisches Schaltdiagramm für die Rechenschaltung und

Fig.6 eine Darstellung der einen Teil der Rechenschaltung gemäß F i g. 5 bildenden Steuerlogik im Diagramm.

F i g. 1 der Zeichnung zeigt in einem Diagramm mit angezogenen Linien den Verlauf der Antriebs- bzw. Eingangsgeschwindigkeit des Abtriebs- bzw. Ausgangsdrehhiomentes und des Wirkungsgrades eines dreiteiligen hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit überbrückungskupplung in Abhängigkeit von der Abtriebs- bzw. Ausgangsgeschwindigkeit des Drehmomentwandlers, dessen Leitrad über eine Freilaufkupplung abgestützt ist, so daß auf konventionelle Weise bei

Annäherung des Schlupfes des Drehmomentwandlers an den angeglichenen Zustand die auf das Leitrad einwirkenden hydrodynamischen Kräfte sich derart ändern, daß ihre Tendenz, das Leitrad in rückwärtiger Richtung zu drehen, geändert wird in eine Tendenz, das Leitrad in derselben Richtung wie die Eingangs- bzw. Antriebswelle und die Ausgangs- bzw. Abtriebswelle zu drehen. An diesem allgemein als »Kupplungspunkt« bezeichneten Punkt wechselt die Vorrichtung von Drehmomentwandlerbedingungen und arbeitet als einfache Flüssigkeitskupplung.

Die Ausgangsgeschwindigkeit, bei welcher dieses geschieht, ist im Diagramm gemäß Fig. 1 mit X bezeichnet, wobei die Veränderungen des Abtnebsmomentes und des Wirkungsgrades des Wandlers im ,₅ Diagramm ablesbar sind.

Um Arbeitsbedingungen mit einem so hoch wie irgend möglich liegenden Wirkungsgrad zu erzielen, ist der hier zur Diskussion stehende Wandler mit der bereits erwähnten Überbrückungskupplung versehen, um die Antriebswelle und die Abtriebswelle direkt miteinander verbinden zu können, so daß bei eingekuppelter Überbrückungskupplung ein direkter Antrieb zu erhalten und auf diese Weise der Energieverlust zu vermeiden ist, der sich ergeben würde, wenn der Antrieb im Kupplungsbereich durch Drehmomentwandlerbetrieb übertragen werden würde.

Die Kurve I der der Motorgeschwindigkeit entsprechenden Eingangsgeschwindigkeit zeigt wie diese im Bereich der Drehmomentwandlung der Vorrichtung _J0 variiert. Die Überbrückungskupplung ist derart gesteuert, daß sie bei dem in F i g. 1 zur Diskussion stehenden Beispiel im Kupplungspunkt X des Drehmomentwandlers einkuppelt, wobei an diesem Punkt der Schlupf zwischen den Eingangs- bzw. Antriebsteilen und den Ausgangs- bzw. Abtriebsteilen verhältnismäßig klein ist und demgemäß die Motorgeschwindigkeit vom Punkt X₀ auf den Wert A fällt, der auf der 1 :1-Linie D des direkten Antriebes liegt.

Wenn die Ausgangsgeschwindigkeit längs der Linie D auf einen vorgegebenen Punkt B fällt und die Überbrückungskupplung demgemäß entkuppelt wird, kann die Motorgeschwindigkeit vom Punkt B bis zur Kurve I der Eingangsgeschwindigkeit ansteigen. Deshalb tritt ein Anwachsen des Ausgangsmomentes um T auf, wie auf der ansteigenden Drehmomentkurve angezeigt ist.

Die strichpunktierten Linien in F i g. 1 zeigen entsprechende Kurven bei Verwendung des Wandlers für einen unterschiedlichen Motor.

Es ist erkennbar, daß der Kupplungspunkt bei einer unterschiedlichen Ausgangsgeschwindigkeit X' liegt Würde die Überbrückungskupplung lediglich in Abhängigkeit von der Veränderung der Ausgangsgeschwindigkeit betätigt so würde ersichtlich der Drehmoment- wandler bei dem unterschiedlichen Motor nicht zur Zufriedenheit arbeiten. Das Einkuppeln würde nach wie vor am Punkt X, also einem Punkt beachtlich oberhalb des Kupplungspunktes X', erfolgen, wobei zwar kein Drehmomentverlust jedoch ein Energieverlust auftreten würde, der sich aufgrund des Schlupfes zwischen der Pumpe und der Turbine ergeben und demgemäß eine Verminderung des Wirkungsgrades bewirken würde.

Würde die Ausgangsgeschwindigkeit dann fallen, so würde der Drehmomentwandler nach wie vor am Punkt B entkuppeln, was aufgrund des Schlupfes zwischen der Pumpe und der Turbine einen unnötigen Energieverlust zur Folge haben würde, so daß sich auch hierdurch eine Herabsetzung des Wirkungsgrades ergeben würde.

Würde dagegen bei beiden Motoren der Kupplungspunkt bei demselben Schlupfverhältnis erfolgen und die Überbrückungskupplung in Abhängigkeil von der Veränderung des Schlupfverhältnisses betätigt, so würde der Drehmomentwandler mit beiden Motoren effizient arbeiten.

Fig. 2 der Zeichung zeigt einen im ganzen mit 10 bezeichneten Drehmomentwandler mit Überbrükkungskupplung von im wesentlichen konventioneller Form, welcher im wesentlichen aus einem ringförmigen, hohlen zweiteiligen Körper besteht. Die weiter von dem Motor des Fahrzeuges entfernt liegende Hälfte des Körpers weist ein mit Schaufeln versehenes Pumpenrad 11 auf, welches von einer Antriebswelle 12 angetrieben ist, die mit dem Motor des Fahrzeuges auf nicht gezeigte Weise verbunden ist.

In der anderen Hälfte des hohlen Körpers, also der näher zu dem Motor liegenden Hälfte, ist ein mit Schaufeln versehenes Turbinenrad 13 ausgebildet. Das Pumpenrad 11 und das Turbinenrad 12 stellen drehmomentübertragende Elemente dar, durch welche ein Drehmoment zu übertragen ist. Am inneren Umfang des Flüssigkeitspfades innerhalb des Wandlers ist ein mit Schaufeln versehenes Leitrad 14 angeordnet, welches unter Drehmomentwandlerbedingungen durch einen geeigneten Freilauf 15 konventioneller Bauart gegen eine Drehung gehalten ist.

Das nachstehend auch kurz als Turbine bezeichnete Turbinenrad 13 des Wandlers ist auf einem Ende einer Abtriebswelle 16 abgestützt, welche sich durch das nachstehend auch kurz als Pumpe bezeichnete Pumpenrad 11 hindurcherstreckt und drehbar auf Kugellagern 17 angeordnet ist. Die Abtriebswelle 16 kann mit den angetriebenen Rädern des Fahrzeuges durch eine den Antrieb unterbrechende Kupplung und ein Getriebe verbunden sein.

Wie oben bereits ausgeführt ist, ist es wünschenswert, die Pumpe Il und die Turbine 13 bei einem Kraftfahrzeug zu verbinden, wenn das Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten der Abtriebswelle 16 und der Antriebswelle 12 über einem gewissen Wert liegt, so daß ein direkter Antrieb von der Antriebswelle 12 zur Abtriebswelle 16 erreicht wird. Hierfür ist die Überbrückungskupplung 20 vorgesehen.

Die Überbrückungskupplung 20 weist eine befestigte Platte 21 auf, die unbeweglich mit der Turbine 13 sowie mit einem beweglichen Kolben 22 verbunden ist, der in einer Ausnehmung 25 der Turbine 13 ausgebildet ist. Der Kolben 22 ist mit der Turbine 13 derart verbunden, daß diese relativ zu dem Kolben 22 nicht drehbar jedoch in Längsrichtung der Abtriebswelle 16 gleitbar zu diesem ist Der Kolben 22 wird mittels einer zwischen der Turbine 13 und dem Kolben 22 wirkenden Belleviile-Feder 23 gegen die Platte 21 gedruckt Der Kolben 22 ist zur Ausnehmung 25 durch Dichtungen 24 und 24a abgedichtet Zwischen der Platte 21 und dem Kolben 22 ist eine Kupplungsscheibe 26 angeordnet die mit einem geeigneten Kupplungsbelag 27 versehen ist Die Kupplungsscheibe 26 und der Kupplungsbelag 27 sind axial gleitbar und nicht drehbar bei 30 an dei Pumpe 11 befestigt

Eine Leitung 31 für Hydraulikflüssigkeit erstreckt sich von der mit A bezeichneten Seite des Kolbens 22 übei Dichtungen 32 zu einer axialen Leitung 33 in dei Abtriebswelle 16. Eine Leitung 34 erstreckt sich von dei Leitung 33 über ein Paar Gleitdichtungen 35 zu einei ersten öffnung 36 eines Magnetschaltventils 37 (s

Fig. 3), welches an einer geeigneten Stelle auf dem Gehäuse angeordnet ist.

Das Magnetschaltventil 37 besitzt ein Ventilgehäuse 38 mit der darin ausgebildeten ersten öffnung 36, einer zweiten öffnung 39 und einer dritten öffnung 40. s Innerhalb des Ventilgehäuses 38 ist ein hier als Ventilspule 41 bezeichneter Körper gleitbar angeordnet, der einen Abschnitt 42 von vermindertem Durchmesser aufweist, der derart angeordnet und dimensioniert ist, daß die Ventilspule 41 ein Kommuni- |_C> zieren zwischen der ersten öffnung 36 und der zweiten öffnung 39 verhindert, wenn die Ventilspule 41 in der in F i g. 3 dargestellten Stellung ist, während der Abschnitt 42 von vermindertem Durchmesser die erste öffnung 36 mit der zweiten öffnung 39 verbindet, wenn die Ventilspule 41 nach rechts bewegt ist, wie dieses nachfolgend noch beschrieben wird.

An einem Ende der Ventilspule 41 befindet sich eine mit einer Mehrzahl sich radial erstreckender Durchgangsöffnungen 44 versehene Ausnehmung 43. Wenn sich die Ventilspule 41 in der in Fig.3 dargestellten Stellung befindet, verbinden die Durchgangsöffnungen 44 die erste Leitung bzw. öffnung 36 mit der dritten Leitung bzw. öffnung 40, während ein Kommunizieren zwischen der ersten öffnung 36 und der dritten öffnung 2s

40 verhindert ist, wenn die Ventilspule 41 in die oben bereits erwähnte Stellung nach rechts bewegt ist.

Eine Schraubendruckfeder 45 wirkt zwischen dem Boden der Ausnehmung 43 und einem Anschlagteil 46 des Ventilgehäuses 38, um die Ventilspule 41 normalerweise in die in F i g. 3 links liegende Stellung zu bringen. Die Ventilspule 41 ist mit einem Stößel 47 versehen, der mit der Armatur eines nicht dargestellten Betätigungsmagneten verbunden ist. Wenn der Magnet mit Energie versorgt wird, werden der Stößel 47 und die Ventilspule

41 in F i g. 3 nach rechts bewegt.

F i g. 4 zeigt das Schaltdiagramm für den Hydraulikkreis. Der Kreislauf besitzt einen Sumpf 50 für Hydraulikflüssigkeit, von dem eine Pumpe 51 Hydraulikflüssigkeit durch eine Leitung 52 saugt. Die Pumpe 51 pumpt die Flüssigkeit durch eine Leitung 53 und ein Filter 54 zum Drehmomentwandler 10 und über eine Leitung 55 zur Seite fider Überbrückungskupplung 20.

Eine weitere Leitung 56 führt zur zweiten Öffnung 39 des Magnetschaltventils 37. Die obenerwähnten Leitungen 34, 33 und 31 sowie die Gleitdichtungen 35 und 32 verbinden die erste öffnung 36 mit der Seite A der Überbrückungskupplung 20. Die dritte öffnung 40 ist durch eine Leitung 57 mit dem Sumpf 50 verbunden.

Eine Leitung 58 erstreckt sich von der Leitung 56 zu einem pilotbetätigten Drucksteuerventil 59, welches über eine durch einen Kühler 61 führende Leitung 60 mit dem Sumpf 50 verbunden ist Die Pilotstufe des Ventils ist mit 62 bezeichnet und über eine Leitung 63 mit dem Sumpf 50 verbunden. An der Auslaßseite der Pumpe 51 befindet sich ein Sicherheitsventil 64, welches mit der Leitung 53 über eine Leitung 65 und mit dem Sumpf 50 über eine Leitung 66 verbunden ist.

Eine Vielzahl nicht dargestellter zylindrischer Ausnehmungen ist in den Wellen 16 und 12 ausgebildet und ho an dem Gehäuse der Vorrichtung angeordnet In betrieblicher Zuordnung zu den Ausnehmungen ist ein Paar als Drehzahlsignalgeber fungierender magnetischer Übertrager 100 und 101 mit Übertragungsmitteln vergesehen (s. F ig. 51 die jedesmal, wenn eine <λ Ausnehmung einen Übertrager passiert für ein elektrisches Impulssignal sorgen. Wenn es gewünscht wird, kann auch jegliche andere Form eines Drehge

30

15 schwindigkeitsgebers vorgesehen sein.

Die elektrischen Signale der Übertrager 100 und 101 werden, wie nachstehend noch ausführlicher beschrieben ist, an eine Kupplungssteuerung weitergeleitet, welche für Signale zum Einkuppeln und Auskuppeln der Überbrückungskupplung sorgt, wobei diese Signale an ein Betätigungsmittel für die Überbrückungskupplung weitergeleitet werden, welches das Magnetschaltventil 37 und die oben beschriebenen hydraulisch-mechanischen Mittel zum Betätigen der Überbrückungskupplung 20 enthält.

Die aus einer Rechenschaltung bestehende Steuereinrichtung für die Überbrückungskupplung besitzt drei Signalerzeuger, welche geeignete Eingangssignale für eine Steuerlogik erzeugen, wie nachstehend noch im einzelnen beschrieben wird, wobei der Ausgang der Steuerlogik die die Überbrückungskupplung betätigenden Signale produziert. Der erste Signalerzeuger wird mit Impuls-Vorsignalen von den Übertragern 100 und 101 versorgt, deren Signale durch Signal-Konditionierelemente 102 und 104 konditioniert werden. Der zweite Signalerzeuger wird durch das Konditionierelement 102 mit einem Signal vom Übertrager 100 versorgt. Beide Signalerzeuger werden von einem Steueroszillator 105 mit Zeitimpulsen versorgt.

Der erste Signalerzeuger umfaßt einen Teil eines Verhältnisgebers 106, der in seinem Inneren ein Signal produziert, welches proportional zu dem Verhältnis der Turbinengeschwindigkeit zur Pumpengeschwindigkeit ist.

Der zweite Signalerzeuger besitzt ein Zählwerk 108, welches die von dem Übertrager 100 über einen Zeitraum von 5 Sekunden produzierten Impulse zählt, wobei dieser Zeitraum gleich der Periode zwischen den von dem Steueroszillator 105 produzierten Zeitimpulse ist, und produziert sodann ein Signal für einen Vergleicher 110, welches proportional der Anzahl der gezählten Impulse ist.

Der dritte Signalerzeuger umfaßt ebenfalls den Vergleicher HO. Das von dem Vergleicher 110 hergestellte Signal enthält ein Hochgeschwindigkeitssteuersignal und ein Niedriggeschwindigkeitssteuersignal.

Die Rechenschaltung weist ein erstes, zweites, drittes, viertes und fünftes logisches Mittel auf und umfaßt die Steuerlogik 112, den Vergleicher 110 und einen Teil des Verhältnisgebers 106.

Die Steuerlogik 112 weist neun logische Tore 51 bis 59 auf. Wie aus Fig.6 erkennbar ist, besitzen die logischen Tore 51, 53 und 55 jeweils zwei NAND-Tore, die mit dem Ausgang jedes Tores verbunden sind, wobei eine Verbindung mit dem Eingang des anderen Tores geschaffen ist. Die logischen Tore 52 und 54 weisen jeweils einen mechanischen Schalter auf, der in Serie mit einem NOR-Tor geschaltet ist Das logische Tor 56 weist ein in Reihe mit einem NOR-Tor geschaltetes NAND-Tor auf und die Tore 57, 58 und 59 besitzen jeweils ein einzelnes bzw. einziges NAND-Tor.

Wie oben bereits beschrieben ist, erhält der Vergleicher 110 Signale vom Zählwerk 108. Der Vergleicher 110 vergleicht diese Signale mit Signalen eines intern gespeicherten festen Wertes und produziert Ausgangssignale für die Tore 51 und 55.

Das erste logische Mittel weist einen Teil des Verhältnisgebers 106 auf, der zwei binäre Eingangssignale für das Tor 53 produziert, wobei das eine Signal den Binärwert »0« annimmt wenn das Verhältnis ihln\

der Turbinengeschwindigkeit zur Pumpengeschwindigkeit größer als 0,84 ist, und einen Wert »1«, wenn das Verhältnis 02/01 kleiner als 0,84 ist. Das andere Signal nimmt einen Wert »0« an, wenn das Verhältnis kleiner als 0,72 ist, und einen Wert »1«, wenn das Verhältnis größer ist als 0,72. Das erste logische Mittel enthält weiterhin das Tor S3. Das Ausgangssignal des Tores 53 hat einen Binärwert »1«, wenn das Verhältnis über einen Wert von 0,84 ansteigt, und einen Wert »0«, wenn das Verhältnis unter 0,72 fällt. Das Tor S3 soll geöffnet sein und den Zustand »Ein« haben, wenn sein Ausgangswert »1« beträgt, und geschlossen sein bzw. den Zustand »Aus« haben, wenn das Tor S3 einen Ausgangiwert »0« hat.

Das zweite logische Mittel enthält das Tor S4. Der mechanische Schalter, der einen Teil des Tores S4 bildet, welches außerdem ein Übersteuerungsmittel aufweist, wird durch einen Kick-down-Schalter betätigt, der mit dem Gaspedal des Fahrzeuges zusammenwirkt.

Der Kick-down-Schalter kann entweder dadurch wieder geöffnet werden, daß das Gaspedal wieder aus seiner Stellung gebracht wird, in welcher es den Kick-down-Schalter schließt, oder für den Fall, daß das Beschleunigungspedal nicht wieder freigegeben wird, auch automatisch zu einem bestimmten Zeitpunkt bzw. nach einer gewissen Zeit.

Das Ausgangssignal des Tores S 4 hat einen Binärwert »1«, wenn der mechanische Schalter offen ist, und einen Wert »0«, wenn der Schalter geschlossen ist. Das Tor S4 soll sich im »Ein«-Zustand befinden, wenn das Ausgangssignal »1« beträgt, und im »Aus«-Zustand, wenn das Signal »0« ist.

Die Rechenschaltung für die Überbrückungskupplung weist ein Hochgeschwindigkeitssteuermittel auf, welches den zweiten Signalerzeuger und ein drittes logisches Mittel umfaßt. Das dritte logische Mittel umfaßt einen Teil des Vergleichers 110 und des Tores S 5.

Eines der binären Eingangssignale des Tores S5 nimmt einen Signalwert »0« an, wenn die Turbinengeschwindigkeit Π2 größer als 1900 U/min ist, und einen Wert »1«, wenn die Turbinengeschwindigkeit kleiner als 1900 U/min ist. Das andere Signal nimmt einen Wert »0« an, wenn die Turbinengeschwindigkeit kleiner als 1800 U/min ist, und einen Wert »1«. wenn die Turbinengeschwindigkeit größer als 1800 U/min ist.

Der Ausgang des Tores S 5 nimmt einen Binärwert »0« an, wenn die Turbinengeschwindigkeit über 1900 U/min ansteigt, und einen Binärwert »1«, wenn die Turbinengeschwindigkeit unter 1800 U/min fällt Dabei soll sich das Tor S 5 im »Ein«-Zustand befinden, wenn sein Ausgangswert »0« ist, und im »Aus«-Zustand, wenn sein Ausgangswert »1« beträgt.

Die Rechenschaltung besitzt außerdem ein Niedrig- geschwindigkeitssteuermittel, welches den dritten Signalerzeuger und ein viertes logisches Mittel aufweist Das vierte logische Mittel umfaßt einen Teil des Vergleichers 110 und das Tor S1.

Das eine binäre Eingangssignal des Tores S1 nimmt einen Wert »0« an, wenn die Turbinengeschwindigkeit größer ist als 950 U/min, und einen Wert »1«, wenn die Turbinengeschwindigkeit kleiner ist als 950 U/min. Das andere Signal nimmt einen Wert »0« an, wenn die Turbinengeschwindigkeit niedriger ist als 850 U/min, und einen Wert »1«, wenn die Turbinengeschwindigkeit größer als 850 U/min ist

Das Ausgangssignal des Tores Sl hat einen Binärwert von »1«, wenn die Turbinengeschwindigkeit

über einen Wert von 950 U/min ansteigt, und einen Wert »0«, wenn sie unter einen Wert von 850 U/min fällt. Das Tor S1 soll sich im »Ein«-Zustand befinden, wenn das Ausgangssignal einen Wert »1« hat, und im »Aus«-Zustand, wenn der Wert »0« ist.

Die Rechenschaltung für die Kupplung umfaßt außerdem ein zusätzliches Steuermittel, welches den mechanischen Schalter des Tores S 2 umfaßt, wobei das Tor S 2 ein fünftes logisches Mittel besitzt. Dieser mechanische Schalter ist geschlossen, wenn die den Antrieb unterbrechende Kupplung des Fahrzeuges heruntergedrückt ist. Durch das Auskuppeln der Überbrückungskupplung bei jedem Gangwechsel kann ein gleichmäßiges Wiedereinkuppeln der Fahrzeugkupplung erfolgen.

Der Ausgang des Tores S 2 hat einen Binärwert »1«, wenn der mechanische Schalter offen ist, und einen Wert »0«, wenn der mechanische Schalter geschlossen ist. Das Tor S2 soll sich im »Ein«-Zustand befinden, wenn es einen Binärwert »0« besitzt, und im »Aus«-Zustand, wenn der Binärwert »1« beträgt.

Die Rechenschaltung umfaßt weiterhin die Tore S6 bis S9 (s. Fig.6). Die Funktion dieser Tore besteht darin, die Ausgangssignale der Tore Sl bis S5 zu kombinieren, um geeignete Kupplungs-Betätigungssignale für das Magnetschaltventil 37 zu produzieren.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist wie folgt:

Im Betrieb versorgt die Pumpe 51 das Innere des Drehmomentwandlers 10 mit Flüssigkeit. Wenn das Fahrzeug steht, ist das Tor S1 im »Aus«-Zustand, das Tor S2 im »Ein«-Zustand, das Tor S3 im »Aus«-Zustand, das Tor S4 im »Ein«-Zustand und das Tor S5 im »Aus«-Zustand. Hieraus ergibt sich, daß die Rechenschaltung ein die Überbrückungskupplung auskuppelndes Signal erzeugt. Das die Überbrückungskupplung auskuppelnde Signal bewirkt, daß das Magnetschaltventil 37 von der Energieversorgung getrennt wird. Die Ventilspule 41 befindet sich in der in den F i g. 3 und 4 gezeigten Stellung. Demgemäß ist die Kammer A der Überbrückungskupplung 20 mit dem Sumpf, d. h. also einem Bereich unter niedrigem Druck, verbunden und die Kammer B, der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit ausgesetzt, so daß der Kupplungskolben 22 in F i g. 2 gegen die Feder 23 nach rechts bewegt ist und die Kupplung ausgekuppelt ist.

Es ist ersichtlich, daß das Niedriggeschwindigkeitssteuermittel verhindert, daß das Magnetschaltventil 37 bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten mit Energie versorgt wird.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit anwächst, wechselt das Tor S1 aufgrund der anwachsenden Turbinengeschwindigkeit in den »Ein«-Zustand, und das Tor S3 wechselt aufgrund des über einen ersten vorgegebenen Wert n\ — im vorliegenden Beispiel 0,84 — anwachsenden Verhältnisses der Turbinengeschwindigkeit zur Pumpengeschwindigkeit in den »Ein«-Zustand. Hierdurch wird das Magnetschaltventil 37 mit Energie versorgt und bewirkt, daß sich die Ventilspule 41 in Fig.4 nach unten und in Fig.3 nach rechts bewegt, wodurch die erste öffnung 36 und die zweite öffnung 39 verbunden werden und die dritte öffnung 40 geschlossen wird, so daß unter Druck stehende Flüssigkeit über die Leitungen 56, 31, 33 und 34 zur Kammer A des Drehmomentwandlers gelangt — und zwar mit einem Druck der gleich oder annähernd gleich demjenigen in Kammer B ist — und gleiche Flächen an gegenüberliegenden Seiten des Kupplungskolbens 22 beaufschlagt werden, so daß der auf jeder Seite wirkende

hydraulische Druck ausgeglichen oder annähernd ausgeglichen ist, wodurch die Feder 23 die Kupplung 20 in F i g. 1 nach links drückt, um sie einzukuppeln und auf diese Weise die Pumpe und die Turbine des Drehmomentwandlers direkt zu verbinden.

Wenn bei derartig eingekuppelter Überbrückungskupplung 20 der Kick-down-Schalter betätigt wird, wechselt das Tor 54 in den »Aus«-Zustand und schaltet auf diese Weise das Magnetschaltventil 37 von der Energieversorgung ab, was zur Folge hat, daß die Kupplung 20 ausgekuppelt wird. Die Pumpe und die Turbine können dann relativ zueinander fr?i drehen. Wenn nach Rückwechseln des Tores 54 in den »Ein«-Zustand das Verhältnis der Turbinengeschwindigkeit zur Pumpengeschwindigkeit nicht unter die zweite vorgegebene Geschwindigkeit — im vorgegebenen Beispiel 0,72 — gefallen ist, verbleibt das Tor 53 im »Ein«-Zustand und der Magnet 37 wird wiederum mit Energie versorgt, und die Kupplung 20 wird wiederum eingekuppelt. Ist dagegen das Verhältnis unter 0,72 gefallen, so wechselt das Tor 53 in den »Aus«-Zustand, das Magnetschaltventil 37 bleibt von der Energieversorgung getrennt, und die Kupplung bleibt ausgekuppelt.

Es ist ersichtlich, daß die Übersteuerungsmöglichkeit es dem Fahrer gestattet, die Überbrückungskupplung 20 auszukuppeln, so daß die Pumpe und die Turbine relativ zueinander drehen können und Drehgeschwindigkeiten annehmen können, die den herrschenden Fahrbedingungen entsprechen, wobei die Kupplung 20 nachher entkuppelt bleiben oder alternativ wieder eingekuppelt werden kann entsprechend dem sich ergebenden Verhältnis der Turbinengeschwindigkeit zur Motorgeschwindigkeit.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über 1900 U/min ansteigt, wechselt das Tor 55 in den »Ein«-Zustand und stellt dadurch sicher, daß das Magnetschaltventil 37 mit Energie versorgt wird und die Kupplung 20 eingekuppelt wird.

Es ist demgemäß ersichtlich, daß das Hochgeschwindigkeitssteuermittel sicherstellt, daß die Kupplung 20 unabhängig von dem Zustand des Übersteuerungsmittels sicherstellt, daß die Kupplung 20 bei hohen Turbinengeschwindigkeiten eingekuppelt ist.

Wenn bei eingekuppelter Überbrückungskupplung 20 das den Fahrzeugantrieb unterbrechende Kupplungspedal zwecks eines Gangwechsels heruntergedrückt wird, wechselt das Tor 52 in den »Aus«-Zustand und verursacht dadurch ein Auskuppeln der Überbrükkungskupplung 20, bis die den Fahrzeugantrieb unterbrechende Kupplung wieder eingekuppelt ist. Es ist demgemäß erkennbar, daß das zusätzliche Steuermittel sicherstellt, daß die Kupplung 20 während eines Gangwechsels ausgekuppelt ist.

Falls es gewünscht ist, können weitere Steuermittel vorgesehen sein:

1. Ein öl- oder Heizungs-Sicherheitsschalter, mit dem ein Einkuppeln der Kupplung 20 zu erzielen ist, wenn die Temperatur des Öls oder des Wassers in der Heizung auf Grund des Schlupfes zwischen der Pumpe und der Turbine über einen vorgegebenen Wert ansteigt, kann zum Übersteuern der oben

ι (, beschriebenen Schaltung dienen. Der Grund für ein derartiges Steuermittel besteht darin, daß bei einem übermäßig großen Schlupf im Drehmomentwandler die Temperatur der darin befindlichen Flüssigkeit ansteigt und der Kühler 61, der mit der

><; normalen Fahrzeugheizung verbunden ist, ein

Ansteigen der Wassertemperatur in der Heizung auf einen übermäßig hohen Wert verursachen kann. Ein solches Einkuppeln der Überbrückungskupplung verhindert einen weiteren Schlupf und begrenzt damit eine übermäßige Heizung des in der Vorrichtung befindlichen Öls. Außerdem könnte ein derartiger Sicherheitsschalter eine Warnvorrichtung betätigen und ein Lichtzeichen und/oder ein akustisches Zeichen auslösen, anstatt die

2s Überbrückungskupplung zu entkuppeln.

2. Wenn die Vorrichtung bei einem Mehrgeschwindigkeitsgetriebe verwendet wird, kann ein das Getriebeverhältnis übersteuerndes Mittel vorgesehen sein, welches bewirkt, daß die Überbrückungskupplung zu allen Zeiten bei gewissen höheren Verhältnissen des Getriebes eingekuppeil bleibt.

3. Es kann ein von Hand betätigbarer Schalter zum Einkuppeln der Überbrückungskupplung vorgesehen sein, der es dem Fahrer gestattet, die Kupplung

ι-, nach seinem Belieben einzukuppeln. Falls dieses gewünscht ist, kann dieses Steuermittel durch das Niedriggeschwindigkeitssteuermittel der Vorrichtungübersteuert werden.

4. Es kann ein von Hand betätigbarer Schalter zum .,o Auskuppeln der Überbrückungskupplung vorgesehen sein, der es dem Fahrer gestattet, die Kupplung nach seinem Belieben auszukuppeln.

Statt der vorgesehenen elektronischen Rechenschaltung zum Erzeugen von Ein- und Auskuppelsignalen, könnten die Signale grundsätzlich auch mit anderen Einrichtungen, beispielsweise mit logischen Fluid-Schaltungen bzw. -einrichtungen erzeugt werden.

Die Bezeichnung »Kupplung« bezeichnet stets die

■■·, Überbrückungskupplung des Drehmomentwandlers, wenn nicht ausdrücklich auf eine andere Kupplung hingewiesen worden ist bzw. wenn sich aus dem Zusammenhang nichts anderes ergibt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   t. Dreiteiliger hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einer Überbrückungskupplung zwisehen dem Pumpen- und dem Turbinenrad und einem über eine Freilaufkupplung abgestütztem Leitrad, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dessen Überbrückungskupplung durch eine servobetätigte Schalteinrichtung ein- und ausrückbar ist in Abhängigkeit von Schaltsignalen, die durch eine elektronische Rechenschaltung geliefert werden, an deren Eingängen von der Pumpen- und der Turbinendrehzahl abgeleitete Steuergrößen wirken, wobei die Überbrückungskupplung automatisch eingerückt wird, wenn — nach Erreichen einer Mindestdrehzahl

   — eine vom Quotienten aus TurDinendrehzahl und Pumpendrehzahl abgeleitete mathematische Funktion (ffnjln-i)) einen ersten vorgegebenen Schaltwert in einer Richtung durchläuft und die Überbrückungskupplung willkürlich durch ein Übersteuerungssignal ausrückbar ist, wenn der Leistungstellhebel einer dem Wandler vorgeschalteten Kraftmaschine auf höchste Leistungsanforderung gestellt wird (Kick-down), dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltung (Steuerlogik 112) beim Anlegen eines Übersteuerungssignals (öffnen des logischen Tores S 4 durch Kick-down) zunächst ein kurzzeitiges Öffnen der Überbrückungskupplung (20) auslöst und den — den gerade herrschenden Betriebsbedingungen im Wandler entsprechenden

   — Wert der mathematischen Funktion {ffa/ri])) überprüft und entscheidet, ob die Überbrückungskupplung (20) ausgekuppelt bleibt, wenn dieser Wert unter einem zweiten voi gegebenen Schaltwert (z. B. (n₂ln\)u = 0,72) liegt, oder ob die Überbrückungskupplung (20) sofort wieder eingerückt wird, wenn dieser Wert über dem ersten vorgegebenen Schaltwert(z. B.(n₂/n,)[ = 0,84)liegt.
2. 2. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste vorgegebene Schaltwert ((f?2//7i)i) zwischen den Werten 0,75—0,90 liegt und der gegenüber dem ersten vorgegebenen Schaltwert stets kleinere zweite vorgegebene Schaltwert ((/)2//ii)n) zwischen den Werten 0,50— 0,75 liegt.
3. 3. Drehmomentwandler nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltung ein von einem Drehzahlverhältnisgeber (106) gespeistes erstes logisches Tor (S3) aufweist, welches beim Überschreiten des ersten vorgegebenen Schaltwertes (("2/01)1) öffnet und beim Unterschreiten des zweiten vorgegebenen Schaltwertes ((/ΐ2/πι)ιι) schließt, sowie ein normalerweise geöffnetes zweites logisches Tor (S 4), welches beim Anlegen des Übersteuerungssignals durch Kick-down des Leistungsstellhebels schließt, wobei die Steuerlogik (112) ein Einkupplungssignal erzeugt, wenn das erste logische Tor (S 3) und das zweite logische Tor ('S 4) geöffnet sind, bzw. ein Auskupplungssignal, wenn wenigstens eines der beiden logischen Türe (S 3, S 4) geschlossen ist.
4. 4. Drehmomentwandler nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltung ein von ^ft5 einem Diehzahlvergleicher (110) gespeistes, auf ein Hochgeschwindigkeitssignal ansprechendes drittes logisches Tor (S 5) aufweist, weiches beim Überschreiten einer hohen vorgegebenen ersten Turbinendrehzahl (z. B. nz= 1900 U/min) öffnet und beim Unterschreiten einer hohen, jedoch niedrigeren vorgegebenen zweiten Turbinendrehzahl (z. B. O₂= 1800 U/min) schließt, wobei die SteuerlogiU (112) ein Einkupplungssignal erzeugt, wenn das dritte logische Tor (S 5) geöffnet ist oder das erste logische Tor (S 3) und das zweite logische Tor (S4) geölfnetsind.
5. 5. Drehmomentwandler nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltung ein von einem Drehzahlvergleicher (110) gespeistes, auf ein Niedriggeschwindigkeitssignal ansprechendes viertes logisches Tor (Sl) aufweist, welches beim Unterschreiten einer niedrigen vorgegebenen dritten Turbinendrehzahl (z. B. /7₂ = 850 U/min) schließt und beim Überschreiten einer niedrigen, jedoch höheren vorgegebenen vierten Turbinendrehzahl (z. B. /I₂ = 950 U/min) öffnet, wobei die Steuerlogik (112) ein Auskupplungssignal erzeugt, wenn das vierte logische Tor (Sl) geschlossen ist, bzw. ein Einkupplungssignal, wenn das vierte logische Tor (Sl) und das erste logische Tor (S3) und das zweite logische Tor (S 4) oder das dritte logische Tor (S 5) geöffnet sind.
6. 6. Drehmomentwandler nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltung ein wahlweise von außen betätigbares, normalerweise geöffnetes fünftes logisches Tor (S2) aufweist, welches bei Betätigung schließt, wobei die Steuerlogik (112) ein Entkupplungssignal erzeugt, wenn das fünfte logische Tor (S 2) geschlossen ist.
7. 7. Drehmomentwandler nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung für die Überbrückungskupplung (20) eine hydraulische Einrichtung (31, 51, 56) zum Betätigen der Überbrückungskupplung (20) aufweist, die von einem in einem Schaltkreis angeordneten Magnetschaltventil (37) gesteuert ist.
8. 8. Drehmomentwandler nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein von Hand betätigbarer Schalter (bei S4) vorgesehen ist, mit dem ein Übersteuerungssignal zu erzeugen ist.