DE3608072A1 - Ueberbrueckbarer drehmomentwandler mit einer vorrichtung zur steuerung des kupplungsschlupfes - Google Patents
Ueberbrueckbarer drehmomentwandler mit einer vorrichtung zur steuerung des kupplungsschlupfesInfo
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Description
Beschreibung
Überbrückbarer Drehmomentwandler mit einer Vorrichtung zur Steuerung des Kupplungsschlupfes
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein überbrückbare Drehmomentwandler und bezieht sich insbesondere
auf eine Vorrichtung für die Steuerung der relativen Rotation, d.h. des Schlupfes zwischen den
Eingangs- und Ausgangsteilen eines überbrückbaren Drehmomentwandlers.
Da der Drehmomentwandler so ausgelegt ist, daß / -^ er Leistung durch ein Arbeitsfluid überträgt, ist eine
relative Drehung zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen unvermeidlich, die zu einem verminderten
Wirkungsgrad in der Leistungsübertragung führt. Aus diesem Grund ist bisher z.B. durch die US-PS 4 002 228
und die japanische Patentanmeldung 49-747 eine Steuer-
tecnnik für den Kuplungsschlupf zur Steuerung der obenerläuterten relativen Rotation im Übereinstimmung mit
dem Turbinendrehmoment des Drehmomentenwandlers vorgeschlagen worden (d.h. des Drehmomentes, das durch
nr- die Turbinennabe übertragen wirdjund außerdem, wie
in der US-PS 4 169 526 gezeigt, ist eine Steuertechnik für den Kupplungsschlupf zur Steuerung der vorbeschriebenen
relativen Drehung derart vorgeschlagen worden, daß das Verhältnis des Turbinendrehmomentes und
des Drehmomentes, das durch die Kupplung übertragen wird, konstant gehalten wird.
Fig. 7 zeigt ein Beispiel eines Kupplungsschlupf-Variationsschaubildes,
das auf der bisherigen Steueroc technik für den Kupplungsschlupf beruht und in dem
die strichpunktierten Kurven die gleichen Schlupfgrößen
repräsentieren (d.h. 20 U/min, 30 U/min, 40 U/min und 60 U/min), die in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad
der Drosselklappe und der Fahrzeuggeschwindigkeit ver-5
ursacht werden, während die Kurven a-d in vollen Linien die bekanten, minimal erforderlichen Größen des Kupplungsschlupfes
von 20 U/min , 30 U/min, 40 U/min und 60 U/min in Abhängigkeit von den gleichen Einflußgrölen
repräsentieren.
IO
IO
Wie aus den Kurvenverläufen deutlich wird, ist
der Kupplungsschlupf, wenn er so gesteuert wird, daß er größer als 40 U/min ist, zu groß im Vergleich zu
der minimal erforderlichen Größe des Kupplungsschlupfes
im gesamten Arbeitsbereich, während, wenn der Kupplungsschlupf so gesteuert wird, daß er kleiner als
30 U/min ist, er zu groß ist, im Vergleich zu der minimal erforderlichen Größe des Kupplungsschlupfes im Niedrig-1ast-/Niedriggeschwindigkeits-Bereich,
jedoch zu klein
im Hochlast-ZHochgeschwindigkeits-Bereich. Somit
führt die vorbeschriebene Steuerungstechnik für den Kupplungsschlupf zu einem Übermaß und einem Mangel
an Kupplungsschlupf und eine gewünschte Steuerung des Kupplungsschlupfes kann in keinem Arbeitsbereich
erreicht werden, da ein übermäßiger Kupplungsschlupf den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeuges, dem die Einrichtung
zugeordnet ist, verschlechtert, während ein ungenügender Kupplungsschlupf Schwingungen und Geräusche
verursacht.
30
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Da derartige Schwingungen und Geräusche den Gebrauchswert beträchtlich herabsetzen, wird im praktischen
Gebrauch die Variationscharakteristik des Kupplungsschlupfes zu einer solchen modifiziert, wie sie
erhalten wird, wenn die strichpunktierten Kurven in
Fig. 7 nach rechts verschoben werden. Dadurch wird ein zu großer Kupplungsschlupf weiter erhöht mit dem Ergebnis
einer weiteren Verschlechterung des Kraftstoffverbrauches .
5
5
Fig. 8 zeigt ein Beispiel einer Kupplungsschlupf-Variationscharakteristik
auf der Grundlage der durch die oben zuletzt beschriebenen Steuerungstechnik für den
Kupplungsschlupf, in der die Kurven in unterbrochenen
IC Linien jeweils die gleiche Größe des Kupplungsschlupfes,
(d.h. 20 U/min, 30 U/min, 40 U/min und 60 U/min) in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad der Drosselklappe und
der Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentieren, während die Kurven a-d in vollen Linien die'minimal erforderliehen
Größen des Kupplungsschlupfes von 20 U/min, 30 U/min, 40 U/min und 60 U/min in Abhängigkeit von
den gleichen Größen zeigen. Wie es aus den Kurvenverläufen gemäß Fig. 8 deutlich ist, ist die Größe des Kupplungsschlupfes
im gesamten Arbeitsbereich zu groß, mit Ausnahme des Niedriglast-ZNiedriggeschwindigkeits-Bereiches.
Je höher außerdem die Belastung und die Fahrzeuggeschwindigkeit werden, desto größer wird
das Übermaß an Kupplungsschlupf, so daß es unmöglich
wird, den Kraftstoffverbrauch in zufriedenstellendem
Umfang zu verbessern.
In dem Fall, in dem der Motor zur Reinigung des Abgases mit einer Abgas-Rückführungsanlage versehen
ist, ist die Rotation des Motors bei niedrigen Geschwindigkeiten instabil, was zu dem Erfordernis eines
möglichst hohen Überschusses an Kupplungsschlupf führt. Wenn jedoch in Fig. 8 die in unterbrochenen Linien
dargestellten Kurven nach unten verschoben werden, um dieser Anforderung zu entsprechen, wird das Übermaß
des Kupplungsschlupfes im Hochlast-ZHochgeschwindig-
keitsbereich weiter erhöht, mit der Folge, daß sich das vorerwähnte Problem verschärft.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein neuer und verbesserter, überbrückbarer Drehmomentwandler
geschaffen, der Eingangs- und Ausgangelemente aufweist, die relativ zueinander drehbar sind, ferner eine Kupplungeinrichtung,
die zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen angeordnet ist und abhängig ist von
einem ersten Fluiddruck, um eine Antriebsverbindung zwischen den Elementen herzustellen, sowie eine Venti!einrichtung
zur Steuerung des ersten Fluiddruckes in Abhängigkeit von einem zweiten Fluiddruck, der
die relative Drehung zwischen den Eingangs- und Aus-
15gangselementen repräsentiert und einem dritten und einem vierten Fluiddruck, die zumindest eine Art
der Steuerfaktoren des Kupplungsschlupfes repräsentieren.
Der vorgenannte Aufbau ist sehr wirksam, um die obenerwähnten Nachteile und Mängel zu überwinden, die
den Vorrichtungen des Standes der Technik innewohnen.
Entsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen neuen und verbesserten, überbrückbaren
Drehmomentwandler zu schaffen, der eine Steuereinrichtung für den Kupplungsschlupf aufweist, die den
Kupplungsschlupf unter Vermeidung eines Übermaßes wie auch eines Mangels steuern kann.
30
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen neuen und verbesserten,überbrückbaren Drehmomentwandler
der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine gewünschte Steuercharakteristik für den Kupplungsschlupf
verwirklichen kann, die durch die aus dem Stand
-Χι der Technik bekannten Steuerungstechniken für den Kupplungsschlupf
nicht erreichbar ist.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen neuen und verbesserte, überbrückbaren Drehmomentwandler
der eingangs genannten Art zu schaffen, der ruhig in seinem Lauf ist, während er den Kraftstoffverbrauch
des zugehörigen Fahrzeuges verbessert.
IC Weitere Merkmale und Vorteile des überbrückbaren Drehmomentwandlers nach der vorliegenden Erfindung werden
durctidie nachfolgende Beschreibung in Zusammenhang
mit den zugehörigen Zeichnungen verdeutlicht und näher erläutert. In diesen zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt in Längsrichtung eines
überbrückbaren Drehmomentwandlers, der mit einer Steuervorrichtung
für den Kupplungsschlupf nach der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist,
Fig. 2A-2C Ansichten, die die Betätigungen einer
variablen Blendenöffnung zeigen, die in der Schlupfstejervorrichtung
angewandt wird, gesehen in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1,
Fig. 3 ein Diagramm, das die Kennlinie eines Druckes
zeigt, der repräsentativ für das Turbindendrehmoment
als Funktion des Öffnungsgrades der variablen Blendenöffnung ist,
Fig. 4 ein Diagramm, das eine Kennlinie eines
Drehmomentes zeigt, das durch eine Überbrückungskupplung
als Funktion eines Druckes des Arbeitsfluids übertragen wird,
Fig. 5 ein Diagramm , das eine Kennlinie eines Reglerdruckes als Funktion der Drehzahl einer Drehmomentwandler-Ausgangswelle
und einer Fahrzeuggeschwindigkeit zeigt,
Fig. 6 eine Kennlinie des Drosseldruckes als Funktion des Öffnungsgrades der Drosselklappe,
Fig. 7 und 8 Diagramme, die Kupplungsschlupf-Variationskennlinienfelder
von Vorrichtungen des Standes der Technik zeigen und
Fig. 9 ein Diagramm, das ein Kupplungsschlupf-Variationskennlinienfeld
der Steuervorrichtung für den Kupplungsschlupf nach Fig. 1 zeigt.
In Fig. 1 ist ein überbrückbarer Drehmomentwandler allgemein mit 1 bezeichnet und umfaßt ein Pumplaufrad
2 (Eingangselement des Drehmomentwandlers), einen Turbinenläufer 3 (Ausgangselement des Drehmomentwandlers)
und einen Stator 4. Das Pumplaufrad 2 ist mit einem Wandlergehäuse 5 verschweißt und dadurch
antriebsmäßig mit einer Kurbelwelle eines Motors (nicht gezeigt) verbunden, so daß es angetrieben wird,
um ständig zu rotieren, wenn der Motor läuft. Das Pumplaufrad 2 ist außerdem mit einer hohlen, Pump-Antriebswelle
6 verschweißt und treibt dadurch jederzeit eine Pumpe 7 dann an, wenn der Motor läuft.
Der Turbinenläufer 3, der mit dem Pumplaufrad derart zusammenarbeitet, daß er einen toroidförmigen
Fluidumlauf bildet, ist durch Niete 8 an seiner inneren Umfangsflache mit einer Turbinennabe 9 vernietet
und dadurch drehbar auf einer Hülse 10 befestigt. Die Hülse 10 ist durch eine Paßfeder auf
• JH -
einer Ausgangswelle 11 des Drehmomentwandlers befestigt.Die
Turbinennabe 9 und die Hülse 10 sind jeweils einstückig mit Flanschen 9a und 10a versehen,
die sich radial nach außen erstrecken, während sie einander axial gegenüberliegen. Eine Ringplatte 12 ist
auf dem Flansch 10a an dessen dem Flansch 9a gegenüberliegenden
Seite aufgenommen. Der Flansch 9a und die Ringplatte 12 sind integral miteinander durch
Niete 13 verbunden, die ihrerseits beweglich in ent-
1C sprechenden Ausnehmungen 10c des Flansches 10a aufgenommen
sind, so daß sie eine relative Rotation zwischen den Flanschen 9a und 10a und demzufolge zwischen
der Turbinennabe 9 und der Hülse 10 gestatten. Die Flansche 9a und 10a und die Ringplatte 12 sind jeweils
mit Ausschnitten versehen (kein Bezugszeichen), die aufeinanderausgerichtet sind. Äußere Federn 14, die innere
Federn 15 aufnehmen, sind in den Ausschnitten derart angeordnet, daß sie sich in Umfangsrichtung der
Flansche 9a , 10 a und der Ringplatte 12 erstrecken, um federnd und antriebsmäßig die Flansche 9a und 10a
miteinander zu verbinden. Die Länge öer inneren Federn
15 ist so festgelegt, daß sie in unbelastetem Zustand kleiner ist als diejenige der äußeren Federn 14. Die
äußeren Federn 14 belasten die Turbinennabe 9 und die Hülse 10 in Richtung der Lagen, in denen eine relative
Drehung zwischen ihnen Null ist und werden mit zunehmender relativer Drehung zunehmend zusammengedrückt.
Die inneren Federn 15 erhöhen die Federkonstante der äußeren Federn 14, wenn das Maß der relativen Drehung
einen bestimmten Wert übersteigt.
Eine überbrückungskupplung 16 enthält eine Kupplungsplatte 16a, die gleitbar auf der Hülse 10
aufgenommen ist sowie einen Kupplungsbelag 16b, der an der Kupplungsplatte 16a befestigt ist, so daß, wenn
/4
die Kupplungsplatte 16a an dem Kupplungsbelag 16b
gegen das Wandlergehäuse 5 gepreßt wird, zwischen diesen Teilen eine Überbrückungs-Steuerkammer 18 festgelegt ist,
die von der Wandlerkammer 17 fluiddicht abgetrennt ist. Die Überbrückungs-Steuerkammer 18 ist mit einem Durchgang
11a, der in der Ausgangswelle 11 des Drehmomentwandlers ausgebildet ist, verbunden. Die Wandlerkammer
17 ist durch eine Öffnung 9b, die in der Turbinennabe ausgebildet ist und durch einen Schlitz 1Od, der in
der Hülse 10 ausgenommen ist, mit einem Durchgang 11b verbunden, der in der Ausgangswelle 11 des Drehmomentwandlers
vorgesehen ist, wobei die Öffnung 9b und der Schlitz 1Od eine variable DrosselstelIe oder Blende
bilden, deren Öffnungsgrad S, wie schraffiert in den Fig. 2B und 2C , veränderlich von dem Betrag der Überlappung
in Bezug auf die relativen Lagen der Turbinennabe 9 und der Hülse 10 abhängig ist.
Mit der Kupplungsplatte 16a ist ein Ringteil 20 von L-förmigem Querschnitt fest verbunden, das an
seinem freien Ende mit Zähnen 20a versehen ist, die mit Zähnen 1Oe im Eingriff sind, die am Außenumfang
des Flansches 10a ausgebildet sind, wodurch die Kupplungsplatte 16a antriebsmäßig mit der Hülse 10 derart
verbunden ist, daß sie auf dieser axial bewegbar ist.
Der Stator 4 ist auf einer hohlen, stationären Welle 22 durch eine Freilaufkupplung 21 aufgenommen
und zwischen der Welle 22 und der Pumpenantriebswelle 6 sowie zwischen der Welle 22 und der Ausgangswelle 21
des Drehmomentwandlers sind jeweils ringförmige Durchgänge 23, 24 ausgebildet. Der ringförmige Durchgang 23
führt das Arbeitsfluid von der ölpumpe 7 ins Innere des Drehmomentwandlers 1 durch einen Durchgang 25
und läßt das Arbeitsfluid aus dem Drehmomentwandler
•ft.
durch die ringförmigen Durchgänge 24 und einen Durchgang
26 abfließen. Ein Entlastungsventil 27 ist in dem Durchgang 26 angeordnet, um den Druck im Inneren
des Drehmomentwandlers 1 aufrechtzuerhalten, d.h. den Druck in der Wandlerkammer 17 auf einem konstanten
Wert (Wandlerdruck) Pp zu halten. Außerdem ist der Durchgang 11b mit einem Durchgang 29 verbunden, der
eine feste DrosselstelIe oder Blende 28 aufweist, so
daß der Wandlerdruck P~ in der Wandlerkammer 17 zum Teil durch die variable Blendenöffnung 19 und die
Durchgänge 10b und 11b sowie durch den Durchgng 29 jnd teilweise durch die feste Blendenöffnung 28 entlastet
ist.
Entsprechend wird ein Drehmomentdruck Pj (Druck,
der das Turbinendrehmoment Tj repräsentiert) in dem Durchgang zwischen der variablen Blendenöffnung 19
und der festen Blendenöffnung 28 aufgebaut, der durch die Differenz zwischen den Öffnungsflächen der beiden
Blendenöffnungen bestimmt ist. Der Drehmomentdruck Py variiert daher auf der Grundlage des Öffnungsgrades
5 (siehe Fig. 2) der variablen Blendenöffnung 19. übrigens gestattet es die variable Blendenöffnung
unter einem Anstieg des durch den Turbinenläufer 3 übertragenen Drehmomentes Tj, d.h. unter einem Anstieg
des Ausgangsdrehmomentes Tj des Drehmomentenwandlers der öffnung 9b sich relativ zu dem Schlitz 1Od aus
der Stellung, die in Fig. 2A gezeigt ist, in die Stellung, die in den Fig. 2B oder 2C gezeigt ist, zu bewegen,
um den Öffnungsgrad S zu erhöhen, und unter einer Abnahme des Ausgangsdrehmomentes Tj des Drehmomentenwandlers
1 wird die relative Verschiebung in dergegentei1 igen Richtung verursacht, um den Öffnungsgrad
S zu vermindern, mit der Folge, daß sich der Drehmomentdruck Pj (Druck, der das Drehmoment Tj
-Ψ-
repräsentiert), in Abhängigkeit von dem Ausgangsdrehmoment des Drehmomentwandlers 1 (Turbinendrehmoment
Ty) variiert, d.h. in Abhängigkeit von der Größe des
Kupplungsschlupfes, wie dies z.B. in Fig. 3 gezeigt ist.
5
Die Steuervorrichtung für den Kupplungsschlupf wird durch ein Kupplungsschlupf-Steuerventil 30 und
ein Arbeitsbereichs-Erfassungsventi1 31 gebildet. Das
Kupplungs-Schlupf-Steuerventil 30 enthält einen Ventilschieber 40, der durch eine Feder 30a nachgiebig in
einer Lage gehalten ist, die in der oberen Hälfte der Ventildarstellung dargestellt ist und der in dieser
Lage eine Verbindung zwischen einem Durchgang 32 und einem Durchgang 33 herstellt, während der Ventilschie-
ber 40, in der Stellung, die in der unteren Hälfte eier
Ventildarstellung gezeigt ist, eine Verbindung zwischen
dem Durchgang 32 und einem Entlastungsdurchgang 35 herstellt, die mit einer Blende oder DrosselstelIe 34
versehen it. Zu diesem Zweck ist der Venti1 schieber 40
mit Ventilzungen 40a, 40b versehen, die benachbart zueinander angeordnet sind. Links der Ventilzunge 40a
weist der Ventilschieber 40 Abschnitte 40c, 4Od mit kleineren Durchmessern auf, während rechts der Ventilzunge
40b der Venti1 schieber 40 mit Abschnitten 4Oe, 4Of mit kleineren Durchmessern versehen ist.
Eine Kammer 30b, die dem Abschnitt 4Od mit kleinerem Durchmesser zugeordnet ist, ist mit einer
leitung 36 verbunden, in der ein Reglerdruck Pr herrscht,
der sich in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert, wie dies z.B. in Fig. 5 gezeigt ist.
Eine Kammer 30c, begrenzt durch die Abschnitte 40c und 4Od mit kleinerem Durchmesser ist durch einen Durchgang
37 mit dem Durchgang 29 verbunden, um den Durchgang 37 mit einem Drehmomentdruck PT zu beaufschlagen, während
• ,16·
eine Kammer 3Od, die von der Ventilzunge 40a und dem Abschnitt 40c mit kleinerem Durchmesser begrenzt wird,
durch einen Durchgang 38 mit dem Durchgang 32 verbunden ist, um dem Durchgang 38 einen Steuerdruck Ρχ für
den Kupplungsschlupf zuzuführen. Eine Kammer 3Oe, die von der Ventilzunge 40b und dem Abschnitt 4Od mit
kleinerem Durchmesser begrenzt wird, ist durch einen Durchgang 39 mit dem Durchgang 25 verbunden, um einen
Wandlerdruck P- anzulegen und der Durchgang 39 ist
IC mit dem Durchgang 33 verbunden. Außerdem wird durch
eine zwischen den Abschnitten 4Oe und 4Of mit kleinerem Durchmesser gebildete Kammer 30f ein Drosseldruck
PjH von einem Durchgang 41 aus eingeführt, der in Abhängigkeit
vom Öffnungsgrad der Drosselklappe des Motors (d.h. der Motorbelastung) variiert, wie dies z.B.
in Fig. 6 gezeigt ist.
Das Arbeitsbereichs-Erfassungsventi1 31 enthält
einen Venti1 schieber 31b, der durch eine Feder 31a nachgiebig in einer Lage gehalten wird, wie sie in
der oberen Hälfte der Ventildarstellung gezeigt ist
und der in dieser Stellung eine Verbindung zwischen einem Durchgang 42 , der sich von dem Durchgang 11b
aus erstreckt, und einem Durchgang 43 herstellt, der sich von dem Durchgng 33 aus erstreckt, um hierdurch
den überbrückungs-Steuerdruck Pj, im Leitungszug
als Wandlerdruck P- zu verwenden. Wenn der Ventilschieber
30b sich in der in der unteren Hälfte der Ventildarstellung gezeigten Lage befindet, stellt
er eine Verbindung zwischen dem Durchgang 42 und dem Durchgang 32 her, um hierdurch den Überbrückungs-Steuerdruck
Pj, als Kupplungsschlupf-Steuerdruck Ρχ
zu verwenden, der durch das Kupplungsschlupf-Steuerventil 30 geregelt wird und in dem Durchgang 32 herrscht.
Zwischendurch bestimmt sich die Lage des Ventil-
Schiebers 31b auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen
cfer Federkraft der Feder 31a und der Kraft, die aus dem Reglerdruck PQ resuliert, der von dem Durchgang
36 her in die Kammer 31c eingeführt wird. Wenn der Reglerdruck Pg kleiner ist als ein Wert, der in
Fig. 5 mit Pg. angegeben ist und der einer Fahrzeuggeschwinickeit
entspricht ,die in den Fig. 7 bis 9 mit V. bezeichnet ist, nimmt der Ventilschieber 31b eine
Stellung ein, die in der oberen Hälfte der Ventildarstellung in Fig. 1 gezeigt ist, während, wenn der
Reglerdruck Pg größer ist als dieser Wert, der Venti1 schieber 31b eine Lage einnimmt, die in der
unteren Hälfte der Ventildarstellung in Fig. 1 gezeigt
ist.
Die Arbeitsweise des obigen Ausführungsbeispiels
wird nachfolgend erläutert. Wenn der Drehmomentwandler in einem Wandlerbereich betrieben wird, in dem die
Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist als ein vorgegebener Wert, der in den Fig. 7 bis 9 durch V1 bezeichnet
ist, wird das Arbeitsbereichs-Erf assungsventi 1 unter der Wirkung des Reglerdruckes Pg in einen Zustand
gebracht, der in der oberen Hälfte der Ventildarstellung in Fig. 1 verdeutlicht ist. Dadurch wird der
Durchgang 42 mit dem Durchgang 43 verbunden, mit dem Ergebnis, daß der Überbrückungs-Steuerdruck P, , in
der Überbrückungs-Steuerkammer 18 auf einem Wert gehalten wird, der gleich dem Wandlerdruck Ρς in der Wandlerkammer
17 ist. Wenn dies der Fall ist, wird die Kupplungsplatte 16a nicht in Richtung einer Berührung
mit dem Wandlergehäuse 5 belastet und führt keine Kraftübertragung zwischen diesen Teilen herbei, d.h.
begrenzt nicht die relative Drehung zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen 2 und 3 mit dem Ergebnis,
daß der Drehmomentwandler 1 eine Kraft- bzw.
. /ft.
Leistungsübertragung ausführt, bei dem er in einem Wandlerzustand
gehalten ist, in dem der Kupplungsschlupf überhaupt nicht eingeschränkt wird.
Wenn der Drehmomentwandler 1 in einem Kupplungsschlupf-Steuerbereich
arbeitet, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit höher ist als der Wert V1, ist
das Arbeitsbereichs-Erfassungsventi1 31 in eine Stellung
geführt, die in der unteren Hälfte der Ventil-IC darstellung gemäß Fig. 1 verdeutlicht ist und verbindet
den Durchgang 42 mit dem Durchgang 32, um hierdurch den Öberbrückungs-Steuerdruck P, , in der
Überbrückungs-Steuerkammer 18 dem Kupplungsschlupf-Steuerdruck
Pw in dem Durchgang 32 anzugleichen und hiedurch eine Kupplungsschlupf-Steuerung des Drehmomentwandlers
1 durch Regulierung des Druckes Ρχ herbeizuführen, d.h. unter Regulierung des Druckes Pi/U
durch das Kupplungsschlupf-Steuerventil 30 in der
Weise, wie nachfolgend beschrieben wird. In diesem 2C Zusammenhang ändert sich das Drehmoment, das durch
die überbrückungskupplung 16 übertragen wird, auf der Grundlage des Differenzdruckes (Fluidarbeitsdruck
der überbrückungskupplung) Pr-Pi/,,
zwischen dem Wandlerdruck P~ und dem Überbrückungs-Steuerdruck
P. , , wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Da jedoch, wie oben beschrieben, der Wandlerdruck Pp
konstant gehalten wird, kann das durch die überbrückungskupplung
16 übertragene Drehmoment lediglich durch die Steuerung des Überbrückungs-Steuerdruckes
Pi/,, gesteuert werden.
In diesem Beispiel sollen die Kräfte betrachtet werden,die auf Ventilschieber 40 des Kupplungsschlupf-Steuerventils
30 wirken. Nach rechts wirken in Fig.1 jeweils die folgenden Kräfte: ein Reglerdruck P6 am
JB-
freien Ende des Abschnittes 4Od mit kleinerem Durchmesser, ein Drehmomentdruck P^ an der Differenz-Druckaufnahmefläche
(Fläche B) zwischen den Abschnitten 40c und 4Od mit kleinem Durchmesser und ein
Kupplungsschlupf-Steuerdruck Ρχ an der Differenz-Druckaufnahmefläche
(Fläche C) zwischen der Ventilzunge 40a und dem Abschnitt 40c mit kleinerem Durchmesser
.
Nach links in Fig. 1 wirken auf den Ventilschieber 40 folgende Kräfte: der Wandlerdruck P- auf
die Differenz-Druckaufnahmefläche zwischen der Ventilzunge
40b und dem Abschnitt 40c mit kleinerem Durchmesser (Flächen gleich der vorgenannten Fläche C),
der Drosseldruck P-j-n an der Differenz-Druckaufnahmefläche
(Fläche B) zwischen den Abschnitten 40e und 4Of mit kleinerem Durchmesser und eine Federkraft
der Feder 30a auf das rechtsseitige Ende des Ventilschiebers 40.
Entsprechend kann die Gleichgewichtsgleichung für die an dem Ventilschieber 40 angreifenden Kräfte
ausgedrückt werden durch
AxPr+BxPT+CxPv = CxP_+DxPTU+Fpr^
b I X C IHSp
25
Hieraus folgt
Um diese Gleichung zu erfüllen, bewegt sich der Ventilschieber 40 in Fig. 1 wiederholt nach links und nach
rechts und stellt, während er dies tut, eine Verbindung zwischen dsm Durchgang 32 und entweder dem Durchgang
oder dem Abflußkanal 35 her, um dadurch den Kupplungsschlupf-Steuerdruck PY zu regeln.
35
Jq.
Dabei ist , wie aus Fig. 3 deutlich wird, der Drehmomentdruck Py im wesentlichen proportional dem
Turbinendrehmoment Ty, so daß die folgende Gleichung
gilt:
Pj = K1 x Tj (2)
wobei K1 eine Proportionalitätskonstante ist.
Da außerdem das Drehmoment T., das durch die überbrückungskupplung 16 übertragen wird, proportional
der Druckdifferenz Pp-Pi/u zwischen dem Wandlerdruck
Pr und dem überbrückungs-Steuerdruck P1 , ist,
wie dies Fig. 4 zeigt, und wenn im Kupplungsschlupf-Steuerbereich Ρχ = P. , ist, gilt die Gleichung:
Pc - Px = K2 χ TL (3)
wobei K? eine Proportionalitätskonstante ist.
20
Aus Einsetzen der Gleichungen (2) und (3) in Gleichung (1) folgt mit B χ K1 = B1 und C χ K, = C
A-PG+B·- T1 = C·· TL + D.PTH+Fsp.
Aus dieser Gleichung ergibt sich das Turbinendrehmoment
Tj zu
TT = — * V- ■ PTH - — * PG + - * FSD {4)
B1 L B1 IH B1 b B' Sp
Andererseits kann das Turbinendrehmoment TT _,_.
ι a i s
Funktion der Größe des Kupplungsschlupfes N<. und der
Drehmomentwandler-Eingangs- oder -ausgangsdrehzahl N ausgedrückt werden, so daß die Beziehung gilt:
Ττ = f/Ns, N) (5)
Entsprechend kann der Betrag Ns des Schlupfes
auf der Grundlage des Drehmomentes T. , das durch die Überbrückungskupplung 16 übertragen wird, des Drosseldruckes
ΡγΗ (öffnungsgrad der Drosselklappe) und des
Reglerdruckes P~ (Fahrzeuggeschwindigkeit) aus den
Gleichungen (4) und (5) ermittelt werden. Entsprechend läßt sich die Kupplungsschlupf-Kennlinie z.B. ausgedrückt
durch die Kurven a'.b'.c1 und d1 in Fig. 9 in
Bezug auf die jeweilige Schlupfgröße von 20U/min, 30 U/min, 40 U/min und 60 U/min darstellen. Da die
Kennlinien a1, b1, c1 und d1 nahezu gleich denjenigen
Kurven sind, die durch Addition eines Schlupfübermaßbetrages N (ca. 20 U/min) zu den Kurven a, b, c und
d, die jeweils den minimal erforderlichen Kupplungsschlupf von 20 U/min, 30 U/min, 40 U/min und 60 U/min
im Verhältnis zum öffnungsgrad der Drosselklappe und der Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentieren, erhalten
werden, kann eine optimale Steuerung des Kupplungsschlupfes entsprechend der vorliegenden Erfindung verwirkl
ichtwerden.
Da außerdem der Öffnungsgrad S der Drosselklappe (Drosseldruck PTH) und die Fahrzeuggeschwindigkeit
(Reglerdruck P~) als Faktoren für die Steuerung des Kupplungsschlupfes verwendet werden, verwirklicht
eine tatsächliche Kupplungsschlupf-Steuerung nahezu vollständig die Kennlinien, die durch die Kurven a'-d1
repräsentiert werden, so daß es möglich ist, den Betrag des Kupplungsschlupfes ohne Übermaß und Mangel
an Kupplungsschlupf zu steuern und Geräusche und Schwingungen zu vermeiden und gleichzeitig den Kraftstoffverbrauch
wirksam zu verbessern. 35
Claims (5)
1. überbrückbarer Drehmomentwandler, gekennzeichnet durch
Eingangs- und Ausgangselemente (2,3), die relativ zueinander drehbar sind;
eine Kupplungeinrichtung (16), die zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen (2,3) angeordnet ist
und in Abhängigkeit von einem ersten Fluiddruck (pi/u\
eine bewegungsübertragende Verbindung zwischen diesen Elementen (2,3) herstellt; und
eine Ventileinrichtung (30) für die Steuerung des erste Fluiddruckes (Pi/m) in Abhängigkeit von
einem zweiten Fluiddruck (Pj), der die relative Drehung
zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen (29 3) repräsentiert sowie von einem dritten und einem vierten
Fluiddruck (Pg, PTH) die zumindest eine Art von
Steuergrößen für den Kupplungsschlupf repräsentieren.
2. Überbrückbarer Drehmomentwandler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet ,
daß der dritte Fluiddruck (P-ru) den Öffnungsgrad einer
Drosselklappe repräsentiert und der vierte Fluiddruck
(Pq) die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentiert,
wobei der dritte Fluiddruck (Pyu) auf die Ventileinrichtung
(30) in einer Richtung einwirkt, die eine Erhöhung des ersten Fluiddruckes (P1/ ) bewirkt,
während der vierte Fluiddruck (Pp) zusammen mit dem zweiten Fluiddruck (Pj) an die Ventileinrichtung
(30) in einer Richtung angelegt ist, die eine Abnahme des ersten Fluiddruckes (P,, ) bewirkt.
3. Überbrückbarer Drehmomentwandler nach Anspruch 2, dadurch g e k en nzeichnet ,daß
das Eingangselement ein Pumplaufrad (2) ist, das an einem Wandlergehäuse (5) befestigt ist und durch
eine Leistungsquelle angetrieben wird und das Ausgangselement ein Turbinenläufer (3) ist, der
mit dem Pumplaufrad (2) zusammenwirkt, um einen toroidförmigen Fluidring zu bilden.
4. überbrückbarer Drehmomentwandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Fluiddruck (Pj) das Drehmoment (Tj)
repräsentiert, das durch den Turbinenläufer (3) übertragen wird.
5. Überbrückbarer Drehmomentwandler nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine
Überbrückungs-Steuerkammer (18), in der der erste Fluiddruck (Pi/U) herrscht, die zwischen dem Wandlergehäuse
(5) und der Kupplungseinrichtung (16a) ausgebildet ist, eine Wandlerkammer (17) zwischen
der Kupplungeinrichtung (16a) und dem Turbinenläufer (3)
eine erste Durchgangseinrichtung (11b), um den zweiten Fluiddruck (PT) der Ventileinrichtung (30) zuzuführen,
eine variable Blendenöffnungseinrichtung (19), deren Öffnung in Abhängigkeit von dem durch
den Turbinenläufer (3) übertragenen Drehmoment (T,.) veränderbar ist, um das Fluid aus der Wandlerkammer
(17) in die erste Durchgangseinrichtung (11b) in erhöhtem Maße abzuführen, wenn das durch den Turbinenläufer
(3) übertragene Drehmoment (Tj) anwächst, eine
IC Abzweigung (29) der ersten Durchgangseinrichtung (11b)
mit einer festen DrosselstelIe (28) zur Entlastung
von Fluid aus der ersten Durchgangseinrichtung (1Ib)1
eine zweite Durchgangseinrichtung (32), um den ersten Fluiddruck (P. , ) in dieser Durchgangseinrichtung (32)
aus der überbrückungs-Steuerkammer (18) zu führen, eine dritte Durchgangseinrichtung (39) , um den Fluiddruck
(P1-) in der Wandlerkammer (17) zu der Ventileinrichtung
(30) zu führen, eine zweite Ventileinrichtung (31), die in Abhängigkeit von dem vierten Fluid-
2C druck (Pg) steuerbar ist, um eine Verbindung zwischen
der zweiten Durchgangseinrichtung (32) und einer dritten Durchgangseinrichtung (42) herzustellen, wenn der vierte
Fluiddruck (P«) niedriger ist als ein vorgegebener Wert, wobei die erste Ventileinrichtung (30) eine
Entlastungsöffnung (35) aufweist und die vierte
Durchgangseinrichtung (43) sich zwischen der ersten Ventileinrichtung (30) und der zweiten Venti!einrichtung
(31) erstreckt und an ihren gegenüberliegenden enden jeweils mit der Entlastungsöffnung (35) der
ersten Venti1 einrichtung (30) und der zweiten Durchgangseinrichtung
(32) verbindbar ist, die zweite Ventileinrichtng (31) eine Verbindung zwischen der zweiten
Durchgangseinrichtung (32) und der vierten Durchgangseinihtung (42) dann herstellt, wenn der vierte
Fluiddruck (Pg) größer ist als dieser vorgegebene Wert
und die erste Ventileinrichtung (30) wahlweise auf oer
Grundlage des zweiten, dritten und vierten Fluiddruckes (P.J., PTH, Pg) eine Verbindung zwischen der vierten
Durchgangseinrichtung (42) und der Entlastungsöffnung ($5)
5
herstellt bzw. unterbricht.
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