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Einrichtung zum Schalten einer Überbrückungskupplung
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des
Hauptanspruchs.
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Eine Einrichtung dieser Art ist bekannt (DE-AS 19 06 170).
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Bei einer Einrichtung nach DE-AS 19 06 170 ist das Fliehkraftventil
ein Vierwegeventil mit einem Stufenkolben in einer Stufenbohrung mit Querbohrungen.
Die hydrodynamische Einheit mit der Uberbrückungskupplung, dem Schaltzylinder und
dem Fliehkraftventil ist über insgesamt drei ölleitungen, eine Zulaufleitung, eine
Auslaßleitung und eine besondere Steuerleitung (auf dem Umweg über einen zusätzlichen
Schaltzylinder einer zusätzlichen Reibkupplung), mit der Füllpumpe und dem Behälter
verbunden.
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Eine Einrichtung nach DE-AS 19 06 170 hat folgende Nachteile: - Stufenkolben
und Stufenbohrung erfordern einen hohen Fertigungsaufwand, - Druck in einer Querbohrung
erzeugt eine Querkraft auf den Kolben und behindert dessen Bewegung (durch Feststoffreibung),
- zu geringe Leckverluste am kleinen Durchmesser behindern zusätzlich die Bewegung
des Kolbens (durch Fldssigkeitsreibung), - zu große Leckverluste am kleinen Durchmesser
bedeuten örtliche Erwärmung und Leistungsverluste, - die Abstimmung der Überdeckung
von drei Steuerkanten ist aufwendig, - drei öl leitungen mit ihren Abdichtungen
zwischen zueinander drehbaren Bauteilen bedeuten einen hohen Aufwand.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung nach dem
Oberbegriff des Hauptanspruch wesentlich einfacher und zuverlässiger zu gestalten.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
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Bei einer Einrichtung nach der Erfindung ist die hydrodynamische
Einheit über nur zwei ölleitungen, eine Zulaufleitung und eine Auslaßleitung, mit
der Füllpumpe und dem Behälter verbunden. Nur für diese zwei ölleitungen sind Abdichtungen
zwischen zueinander drehbaren Bauteilen erforderlich.
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Die Steuerleitung zum Schaltzylinder verläuft innerhalb eines der
drehbaren Bauteile, im Pumpenrad oder im Turbinenrad, mit geringem Aufwand und ohne
Abdichtprobleme.
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Das Fliehkraftventil ist ein einfaches Zweiwege-Sperrventil. Ob als
Kolbenschieberventil mit einem einzigen PaBdurchmesser und einer einzigen Steuerkante,
ob allgemein als Sitzventil (Anspruch 3), beispielsweise mit Kugel und Kegelsitz,
oder mit ebenen Dichtflächen mit Kreis scheibe und Kreisringscheibe (Anspruch 4),
der Aufwand ist wesentlich geringer als bei dem Vierwegeventil nach DE-AS 19 06
170. Einfache Sperrventile, insbesondere Sitzventile, sind zuverlässiger als komplizierte
Stufenkolbenventile.
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Ein Druckdifferenzventil nach Anspruch 2 kommt in vorteilhafter Weise
mit einer schwächeren und billigeren Rückstellfeder aus als ein Zulauf-Druckbegrenzungsventil
mit unmittelbarer Verbindung zum Behälter.
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Ein Druckdifferenzventil nach Anspruch 5 ermöglicht in vorteilhafter
Weise ein willkürliches öffnen der tfberbrückungskupplung auch noch bei mittleren
und höheren Drehzahlen.
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Eine Einrichtung nach Anspruch 6 verknüpft das öffnen der Uberbrückungskupplung
in sinnvoller, vorteilhafter Weise mit der Leistung des Antriebsmotors. So wird
beispielsweise die Uberbrückungskupplung bei einem Uberholvorgang geöffnet, um eine
maximale Beschleunigung eines Fahrzeuges mit einer solchen Einrichtung zu erreichen
(Kick-down-Effekt).
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Mit einer Drosselstelle nach Anspruch 7 wird das Schalten der Uberbrückungskupplung
in vorteilhafter Weise gedämpft.
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In der Zeichnung sind dargestellt vereinfachte hydraulische Schaltpläne
einer Einrichtung nach DE-AS 19 06 170 (Fig. 1) und nach der Erfindung (Fig. 2),
ein Fliehkraftventil nach der Erfindung im Längsschnitt (Fig. 3) und ein Einzelteil
des Fliehkraftventils in zwei Ansichten (Fig. 4 und 5).
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Mit einer hydrodynamischen Einheit 1, einem Drehmomentwandler 1,
sind eine nicht dargestellte Überbrückungskupplung mit ihrem Schaltzylinder 2 und
ein einfaches Zweiwege-Sperrventil 3 baulich vereinigt zu einer kompakten Baugruppe
4. Diese Baugruppe 4 ist über nur zwei ölleitungen 5, 6, eine Zulaufleitung 5 und
eine Auslaßleitung 6, mit einer Füllpumpe 7 und einem Behälter 8 verbunden.
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Innerhalb der Baugruppe 4 zweigt von der Zulaufleitung 5 vor dem
Sperrventil 3 eine Steuerleitung 9 zu dem Schaltzylinder 2 ab. In dieser Steuerleitung
9 ist eine Drosselstelle 10 angeordnet.
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Außerhalb der Baugruppe 4 ist in der Auslaßleitung 6 ein Auslaß-Druckbegrenzungsventil
11 angeordnet, und ein Druckdifferenzventil 12 verbindet die Zulauf leitung 5 mit
der Aus daß leitung 6 vor dem Ventil 11. Am Druckdifferenzventil 12 wirkt einer
Rückstellfeder 13 entgegen eine Druckfeder 14, die durch ein Pedal 15 zusammengedruckt
werden kann.
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Das Zweiwege-Sperrventil 3 besteht im wesentlichen aus einem Schtießglied
17, einer einfachen Kreisscheibe 17, geführt in einem Käfig 18, und aus einem Ventilsitz
19, einer einfachen Kreisringscheibe 19, mit ebenen Dichtflächen 20. Eine Feder
21, geführt in einem Federteller 22, drückt das Schließglied 17 gegen Anschlagflächen
23 im Käfig 18. Der Käfig 18 ist ein ursprünglich zylindrisches Bauteil mit einer
zentralen Stúfenbohrung und axialen Nuten 24. Die Nuten 24 sind tiefer als die Bohrungsstufe.
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Das Sperrventil 3 ist als Fliehkraftventil 3 eingebaut in ein Turbinenrad
16 des Drehmomentwandlers 1.
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Bei geringer Drehzahl des Turbinenrades 16 ist das Sperrventil 3
offen, fließt öl aus der Zulaufleitung 5, im wesentlichen in Fliehkraftrichtung,
durch den Käfig 18, durch die Nuten 24, um das Schließglied 7 herum, durch die Feder
21 und den Federteller 22, durch den Drehmomentwandler 1, die Auslaßleitung 6 und
das Ventil 11 zum Behälter 8 zurück. Ist das Sperrventil 3 offen, bestimmt das Ventil
11 im wesentlichen allein den Druck in der Zulaufleitung 5 und in der Steuerleitung
9, bleibt der Druck in der Steuerleitung 9 gering, bleibt der Schaltzylinder 2 unbetätigt,
bleibt die Uberbrückungskupplung offen.
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Überschreitet bei steigender Drehzahl des Turbinenrades 16 die Fliehkraft
34 des Schließgliedes 17 die Federkraft der Feder 21, schließt das Sperrventil 3,
steigt der Druck vor dem Sperrventil 3, schließt der Schaltzylinder 2 die Überbrückungskupplung.
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Ist das Sperrventil 3 geschlossen, wird es zusätzlich geschlossen
gehalten durch eine Druckdifferenz zwischen der Zulauf leitung 5 und der Auslaßleitung
6. Diese Druckdifferenz wird durch die Stellung des Pedals 15 bestimmt und kann
damit bis auf Null abgesenkt werden.
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Ist diese Druckdifferenz gleich Null, so schließt und öffnet das
Sperrventil 3 (und damit die Uberbrückungskupplung) beim Überschreiten und Unterschreiten
der gleichen Drehzahl.
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Ist eine Druckdifferenz vorhanden, so öffnet das Sperrventil 3 (und
damit die UberbrUc:sungskupplung) erst wieder beim Unterschreiten einer geringeren
Drehzahl, bei der die Fliehkraft um einen Betrag geringer ist, der der Kraft der
Druckdifferenz entspricht. Das Pedal 15 gehört zu einer nicht dargestellten Leistungssteuerungseinrichtung
eines Antriebsmotors eines Fahrzeugs. Je größer ein Betätigungsweg des Pedals 15,
desto höher ist die Drehzahl, bei der die Überbrückungskupplung wieder Öffnet.
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Wird das Pedal 15 gar nicht betätigt, öffnet die UberbriSkkungskupplung
erst wieder bei einer sehr geringen Drehzahl, beispielsweise bei einer Leerlauf-Nindestdrehzahl
des Antriebsmotors.
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Im Gegensatz dazu öffnet die Überbrückungskupplung bei einer Einrichtung
nach DE-AS 19 06 170 (Fig. 1; Stand der Technik) immer nur bei der gleichen, geringen
Drehzahl, ist keine Möglichkeit vorgesehen, die Überbrückungskupplung nach Wunsch
und Bedarf schon bei einer höheren Drehzahl wieder zu öffnen.
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Ein Vergleich der Schaltpläne (Fig. 1 und Fig, 2) zeigt den höheren
Aufwand durch drei (statt nur zwei) ölleitungen 25, 26, 27 (statt nur 5, 6), durch
eine zusätzliche Steuerleitung 27 mit aufwendiger Abdichtung zwischen zueinander
drehbaren Bauteilen, und den wesentlich komplizierteren Aufbau eines Fliehkraftventils
28, ausgeführt als Vierwegeventil 28 mit zwei Steuerflächen 29, 30, einer Kreisfläche
29, die ständig mit der Auslaßleitung 26 verbunden ist, und einer Kreisringfläche
30, die über einen Leckspalt 31 als Drosselstelle 31 mit der Kreisfläche 29 bzw.
der Auslaßleitung 26 verbunden sein muß, damit das Fliehkraftventil 28 überhaupt
entgegen einer Feder 32 in
eine zweite Stellung 33 geschaltet und
der Druck in der Steuerleitung 2T der Kreisringfläche 30 zugeführt werden kann,
um das Fliehkraftventil 28 (und damit die Überbrückungskupplung) bis herab zu der
immer gleichen, geringen Drehzahl geschlossen zu halten.
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Bezugszeichen 1 Hydrodynamische Einheit, Drehmomentwandler 2 Schaltzylinder
3 Zweiwege-Sperrventil, Sperrventil, Fliehkraftventil 4 Baugruppe 5 Zulaufleitung,
leitung 6 Auslaßleitung, leitung 7 Füllpumpe 8 Behälter 9 Steuerleitung 10 Drosselstelle
11 Auslaß-Druckbegrenzungsventil, Ventil 12 Druckdifferenzventil 13 Rückstellfeder
14 Druckfeder 15 Pedal 16 Turbinenrad 17 Schließglied, Kreisscheibe 18 Käfig 19
Ventilsitz, Kreisringscheibe 20 Dichtfläche 21 Feder 22 Federteller 23 Anschlagfläche
24 Nut 25 Zulauf leitung, leitung 26 Auslaßleitung, leitung 27 Steuerleitung, leitung
28 Vierwegeventil, Fliehkraftventil 29 Kreisfläche, Steuerfläche 30 Kreisringfläche,
Steuerfläche 31 Leckspalt, Drosselstelle 32 Feder 33 Stellung 34 Fliehkraft