DE3345205C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einer Überbrückungskupplung, deren Betätigungskolben bei einer Druckbeaufschlagung des aus dem Pumpenrad, dem Turbinenrad und dem Leitrad gebildeten Torus aus einer unter dem ausschließlichen Einfluß einer Feder eingenommenen Einrückstellung in eine Ausrückstellung verschoben wird, wobei zur Druckbeaufschlagung Druckmittel über eine Pumpenzuleitung und ein mittels einer Zuführungsleitung und einer Abführungsleitung mit dem Torus verbundenes Schaltventil in den Torus eingebracht und gegen einen Widerstand in der Abführungsleitung abgeführt wird.

Ein hydrodynamischer Drehmomentwandler mit diesen Merkmalen ist in der DE-AS 11 45 453 beschrieben. Der für den hydrodynamischen Betrieb erforderliche Druckaufbau erfolgt bei dem bekannten Drehmomentwandler durch ein Rückschlagventil, das stromaufwärts dem Schaltventil in der Abführungsleitung liegt. Solange das Schaltventil in seine Schaltstellung für hydrodynamischen Betrieb geschaltet ist, in der eine Pumpe Druckflüssigkeit in den Torus fördert, läßt das Rückschlagventil einen ausreichenden Durchfluß zu, so daß ein allmählicher Austausch der im Torus befindlichen, im Betrieb erhitzten Druckflüssigkeit gegen abgekühlte gewährleistet ist. Sobald aber das Schaltventil in seine andere, den hydrodynamischen Betrieb beendende Schaltstellung geschaltet wird, sperrt das Rückschlagventil die Abführungsleitung wegen des fehlenden Pumpendrucks vollständig ab. Aus dem im hydrodynamischen Betrieb ballonartig aufgeweiteten Wandlergehäuse kann daher nach dem Umschalten des Schaltventils Druckflüssigkeit nur über die Zuführungsleitung ausströmen. Deswegen dauert es verhältnismäßig lange, bis der Druck im Wandlergehäuse soweit abgefallen ist, daß der Betätigungskolben der Überbrückungskupplung unter dem alleinigen Einfluß der Federn seine Einrückstellung einnehmen kann.

Ausgehend von dem aufgezeigten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler der eingangs beschriebenen Art derart auszubilden, daß die Überbrückungskupplung rascher schließt.

Eine Lösung für diese Aufgabe ist im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegeben.

Aus der US 41 08 289 ist es zwar bekannt, die Räume vor und hinter dem Betätigungskolben einer Überbrückungskupplung über eine Drosselbohrung miteinander zu verbinden. Die bekannte Drosselbohrung dient allerdings nicht dazu, den Einrückvorgang der Überbrückungskupplung zu beschleunigen. Vielmehr sind die Drücke vor und hinter der Drosselbohrung in dieser Betriebsphase so, daß Druckflüssigkeit durch die Drosselbohrung in das zu entspannende Wandlergehäuse strömt, wodurch gerade der gegenteilige Effekt bewirkt wird.

Durch die Erfindung erfolgt das Entspannen des Wandlers sehr rasch, da die Druckflüssigkeit sowohl über die Zuführungsleitung als auch über die Abführungsleitung abströmen kann. Trotzdem bleibt nach erfolgtem Druckabbau aufgrund des gegenüber der Abführungsleitung geringfügig höheren Drucks in der Zuführungsleitung , der von der im Kurzschluß weiterlaufenden Pumpe erzeugt wird, eine geringfügige Durchströmung des Wandlers aufrechterhalten, die auch nach beendetem Wandlerbetrieb einen allmählichen Austausch der im Umschaltzeitpunkt im Wandler befindlichen heißen Druckflüssigkeit gegen abgekühlte ermöglicht. Die Drosselbohrung im Betätigungskolben trägt in der Entspannungsphase des Wandlers zusätzlich zu einem schnelleren Ausgleich der Drücke in den Räumen vor und hinter dem Betätigungskolben bei. Somit kommt die gesamte auf dem Betätigungskolben einwirkende Federkraft voll dem Verschiebevorgang zugute, so daß die Überbrückung des Wandlers rascher als bisher erfolgt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines hydrodynamischen Drehmomentwandler mit Überbrückungs­ kupplung,

Fig. 2 eine Schnittansicht nach der Linie A-B in Fig. 1 und

Fig. 3 den Hydraulikkreis des Wandlers.

Der in Fig. 1 gezeigte Drehmomentwandler kann beispielsweise im Antriebsstrang eines Nutzfahrzeuges angeordnet sein. Von den drei Rädern des Wandlers, die gemeinsam einen Torus 1 bilden, ist das Pumpenrad mit 2, das Turbinenrad mit 3 und das Leitrad mit 4 bezeichnet. Das Pumpenrad 2 ist einerseits mit dem Schwungrad 5 eines nicht gezeigten Antriebsmotors verbunden und andererseits auf dem Leitradträger 6 gelagert, der sich seinerseits an einer Zwischenwand 7 des Gehäuses 8 abstützt, in welchem der Wandler untergebracht ist. Das Turbinenrad 3 stützt sich am Pumpenrad 2 ab und steht in drehfester Verbindung mit der Turbinenradwelle 9, die durch den hohlen Leitradträger 6 hindurchgeführt ist und im freien Endbereich einen Flansch 9a zur Befestigung der nachgeordneten, nicht gezeigten Schaltkupplung aufweist. Wie der Leitradträger 6 ist auch die Turbinenradwelle 9 hohl ausgeführt, wobei auch durch deren Bohrung eine mit dem Schwungrad 5 drehfest verbundene Neben­ antriebswelle 10 zum Antrieb von Arbeitsgeräten etc. hindurchgeführt ist.

Die als Lamellenkupplung ausgeführte Überbrückungskupplung 11 des Drehmomentwandlers ist innerhalb des Pumpenrades 2 angeordnet. Zum Betätigen der Überbrückungskupplung 11 ist ein axial verschiebbarer Betätigungskolben 12 vorgesehen, an dessen dem Torus 1 abgewandter Kolbenfläche eine sich am Pumpenrad 2 abstützende, ringförmige Tellerfeder 13 anliegt. Unter dem Einfluß dieser Tellerfeder 13 verschiebt sich der Betätigungskolben 12 bei druckentspanntem Torus 1 nach rechts in seine Einrückstellung, in der die Überbrückungskupplung 11 geschlossen ist. Die Tellerfeder 13 ist dabei so stark bemessen, daß die Überbrückungskupplung 11 in dieser Schaltstellung in der Lage ist, das maximale Drehmoment des Antriebsmotors zu übertragen. Bei druckbeaufschlagtem Ringraum 1 wird der Be­ tätigungskolben 12 dagegen nach links verschoben, wobei sich die Überbrückungskupplung 11 öffnet.

Zur Steuerung der Druckbeaufschlagung des Torus 1 ist gemäß Fig. 2 und Fig. 3 ein Ventil 14 mit zwei Schaltstellungen vorgesehen. In der ersten, angesteuerten Schaltstellung wird von einer Pumpe 15 gelieferte Druckflüssigkeit über eine Zuführungs­ leitung 16, und Aussparungen 6a, 2a im Leitradträger 6 bzw. Pumpenrad 2 dem Torus 1 zugeführt. Die im Wandlerbetrieb erwärmte Druckflüssigkeit wird in ähnlicher Weise über Aussparungen 3a des Turbinenrades 3, dem zwischen dem Leitradträger 6 und der Turbinenradwelle 9 vorhandenen Ringspalt und einer Abführungsleitung 17 zum Schaltventil 14 zurückgeführt. Damit der Druck im Ringraum 1 dabei aufrechterhalten bleibt, ist dem Schaltventil 14 ein integriertes Druckbegrenzungsventil 14a zugeordnet. Über Bohrungen im Leitrad 4 gelangt die Druckflüssigkeit auch in den Raum vor dem Betätigungskolben 12 der Überbrückungskupplung 11 und bewegt diesen gegen die Kraft der Tellerfeder 13 in seine linke Endstellung, wobei die Überbrückungskupplung 11 geöffnet ist.

In der anderen, unter dem Einfluß einer Rückholfeder eingenommenen Schaltstellung des Schaltventils 14 ist die Zuführungsleitung 16, die Abführungsleitung 17 und die Zuleitung 18 von der Pumpe 15 zum Schaltventil 14 miteinander und mit dem Sammelbehälter 19 verbunden. Beim Einschalten dieser Schaltstellung - das sowohl durch eine nicht näher gezeigte Steueranordnung als auch durch das Ausschalten der Zündung des Fahrzeuges bewirkt wird - strömt im Wandler befindliche Druckflüssigkeit über die Zuführungsleitung 16 und die Abführungsleitung 17 rasch zum Schaltventil 14 und von dort, bei laufendem Motor und eingeschalteter Zündung, zusammen mit der weiterhin von der Pumpe 15 geförderten Druckflüssigkeit, über die das Druckbegrenzungsventil 14a umgehende Leitung 19 zum Sammelbehälter 20. Dieser Vorgang ist mit einem raschen Druck­ abfall im Torus 1 und im Raum vor dem Betätigungskolben 12 verbunden. Die im Raum hinter dem Betätigungskolben angeordnete Tellerfeder 13 verschiebt nun den Betätigungskolben 12 in seine rechte Einrückstellung, wobei der Wandler infolge der dabei hergestellten kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Pumpenrad 2 und dem Turbinenrad 3 bei laufendem Antriebsmotor außer Betrieb kommt, und das Antriebsmoment von der Überbrückungskupplung 11 übertragen wird. Ist dagegen der Antriebsmotor stillgesetzt, so trägt die geschaffene Verbindung zusammen mit eingelegtem Gang und angezogener Feststellbremse wesentlich dazu bei, das abgestellte Fahrzeug gegen ungewolltes Fortrollen zu sichern. Beim eventuell erforderlichen Anschleppen des Motors werden durch die Federkraft geschlossene Überbrückungskupplung, Motor und Pumpe ohne Wandlerschlupf sofort in Drehung versetzt.

Da aufgrund des Staudruckes der ständig im Kurzschluß geförderten Druckflüssigkeit vor der Zuführungsleitung 16 ein geringfügig höherer Druck herrscht als am Eingang der Abführungsleitung 17, durchfließt in dieser Schaltstellung des Schaltventils 14 auch weiterhin eine geringe Menge Druckflüssigkeit den Torus 1 und ermöglicht so einen allmählichen Austausch der noch darin befindlichen erwärmten Druckflüssig­ keit.

Damit die Überbrückungskupplung 11 nach dem Umschalten des Schaltventils 14 mit möglichst geringer Zeitverzögerung in die letzterwähnte Überbrückungsstellung übergeht, ist zum Druckausgleich der Raum vor dem Betätigungskolben 12 mit dem Raum dahinter über eine Bohrung 12a geringen Durchmessers im Betätigungskolben 12 verbunden. Außerdem führt vom Raum hinter dem Betätigungskolben 12 eine Leckflüssigkeitsleitung (Bohrung 2b, Ringkanal 21, Leitung 22) zum Sammelbehälter 20. Der Durchmesser der Bohrung 12a ist so gewählt, daß bereits bei niedrigster Betriebsdrehzahl des Pumpenrades 2, wie sie beim Anlassen des Antriebsmotors gegeben ist, im Wandler ein für das Verschieben des Betätigungskolbens 12 in die Ausrückstellung ausreichender Druck aufgebaut wird. Andererseits ist der wirksame Querschnitt der Leckflüssigkeitsleitung 2b, 21, 22 gegenüber dem der Bohrung 12a wesentlich größer. Auf diese Weise kann die während der Druck­ beaufschlagung des Wandlers über die Bohrung 12a entweichende Druckflüssigkeit im Raum hinter dem Betätigungskolben 12 keinen bedeutsamen Druck aufbauen, sondern im wesentlichen drucklos abströmen. Lediglich auf Fliehkraftwirkung beruhend baut sich im Raum hinter dem Betätigungskolben 12 dennoch ein Druck auf, der dem auf die andere Seite des Betätigungskolbens 12 einwirkenden Fliehkraftdruck entspricht. Da sich die aus der Fliehkraft herrührenden Kräfte auf den Betätigungskolben 12 ausgleichen, wird dieser bei einem Umschalten des Schaltventils 14 und dadurch bewirktem Entspannen des Ringraumes 1 ohne wesentliche Verzögerung unter der Kraft der Tellerfeder 13 im Sinne eines Schließens der Überbrückungskupplung 11 verschoben.

Claims (1)

1. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einer Überbrückungs­ kupplung (11), deren Betätigungskolben (12) bei einer Druckbeaufschlagung des aus dem Pumpenrad (2), dem Turbinenrad (3) und dem Leitrad (4) gebildeten Torus (1) aus einer unter dem ausschließlichen Einfluß einer Feder (13) eingenommenen Einrückstellung in eine Ausrückstellung verschoben wird, wobei zur Druckbeaufschlagung Druckmittel über eine Pumpenzuleitung (18) und ein mittels einer Zuführungsleitung (16) und einer Abführungsleitung (17) mit dem Torus (1) verbundenes Schaltventil (14) in den Torus (1) eingebracht und gegen einen Widerstand in der Abführungsleitung (17) abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
   daß der Raum auf der dem Torus (1) abgewandten Seite des Betätigungskolbens (12) über mindestens eine Drosselbohrung (12a) mit dem Raum auf der dem Torus (1) zugewandten Seite des Betätigungskolbens (12) und über eine Leckflüssigkeits­ leitung (21, 22) mit dem Sammelbehälter (19) in Verbindung steht, wobei der Querschnitt der Drosselbohrung (12a) derart gering ist, daß bereits bei niedrigster Betriebsdrehzahl des Pumpenrades (2) ein für das Verschieben des Betätigungskol­ bens (12) in die Ausrückstellung ausreichender Druck im Torus (1) aufgebaut wird, und der Querschnitt der Leckflüs­ sigkeitsleitung (21, 22) gegenüber dem der Drosselbohrung (12a) wesentlich größer ist,
   daß der Widerstand (Druckbegrenzungsventil (14a)) stromabwärts dem Schaltventil (14) liegt und daß das Schaltventil (14) eine Schaltstellung für das Drucklosschalten des Torus (1) aufweist, in der die Pumpenzuleitung (18) sowie die Zuführungsleitung (16) und die Abführungsleitung (17) unter Umgehung des Druckbegren­ zungsventils (14a) mit dem Sammelbehälter (19) verbunden sind.