DE3608072A1 - Ueberbrueckbarer drehmomentwandler mit einer vorrichtung zur steuerung des kupplungsschlupfes - Google Patents

Ueberbrueckbarer drehmomentwandler mit einer vorrichtung zur steuerung des kupplungsschlupfes

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DE3608072A1
DE3608072A1 DE19863608072 DE3608072A DE3608072A1 DE 3608072 A1 DE3608072 A1 DE 3608072A1 DE 19863608072 DE19863608072 DE 19863608072 DE 3608072 A DE3608072 A DE 3608072A DE 3608072 A1 DE3608072 A1 DE 3608072A1
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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
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
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
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)

Patentansprüche
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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