DE4433256A1 - Drehmomentwandler - Google Patents
DrehmomentwandlerInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H45/00—Combinations of fluid gearings for conveying rotary motion with couplings or clutches
- F16H45/02—Combinations of fluid gearings for conveying rotary motion with couplings or clutches with mechanical clutches for bridging a fluid gearing of the hydrokinetic type
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- F16H2045/0273—Combinations of fluid gearings for conveying rotary motion with couplings or clutches with mechanical clutches for bridging a fluid gearing of the hydrokinetic type characterised by the type of the friction surface of the lock-up clutch
- F16H2045/0278—Combinations of fluid gearings for conveying rotary motion with couplings or clutches with mechanical clutches for bridging a fluid gearing of the hydrokinetic type characterised by the type of the friction surface of the lock-up clutch comprising only two co-acting friction surfaces
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Description
Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmo
mentwandler mit Überbrückungskupplung, bestehend aus einem
an der Antriebswelle einer Brennkraftmaschine befestigbaren
Gehäuse mit zumindest annähernd radial verlaufender Wandung
und zwischen dieser und dem Turbinenrad angeordneter Über
brückungskupplung mit einer mit dem Turbinenrad in Drehver
bindung stehenden Lamelle, die einerseits mit dem Gehäuse
und andererseits mit einem axial verlagerbaren Kolben der
Überbrückungskupplung durch Einwirkung eines hydraulischen
Druckes auf wenigstens den Kolben in Wirkverbindung bringbar
ist und wobei der Kolben axial zwischen Turbinenrad und
Gehäusewandung vorgesehen ist, zwischen Turbinenrad und
Kolben ein erster mit Strömungsmittel druckbeaufschlagbarer
Raum zum Schließen der Kupplung vorgesehen ist und zwischen
Kolben und Gehäusewandung ein weiterer mit Strömungsmittel
druckbeaufschlagbarer Raum zum Öffnen der Kupplung vor
gesehen ist.
Derartige hydrodynamische Drehmomentwandler sind z. B. durch
die DE-OS 38 23 210 bekannt geworden.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde,
derartige Vorrichtungen zu verbessern, insbesondere bei
geringem Differenzdruck zum Öffnen bzw. Schließen der
Wandlerüberbrückungskupplung eine in jedem möglichen
Betriebszustand optimale Funktion zu gewährleisten. Ins
besondere soll mit dem zur Verfügung stehenden von außen,
z. B. über eine Pumpe, aufgeprägten Differenzdruck bzw.
Betätigungsdruck die Wandlerüberbrückungskupplung in allen
möglichen Betriebszuständen geöffnet bzw. geschlossen werden
können.
Weiterhin soll durch die Erfindung gewährleistet werden, daß
die beidseits auf den Kolben der Wandlerüberbrückungskupp
lung einwirkenden Kräfte, welche insbesondere durch die im
hydrodynamischen Drehmomentwandler enthaltene Flüssigkeit -
infolge der in dieser auftretenden dynamischen bzw. kinema
tischen Vorgänge - erzeugt werden, gezielt bezüglich ihres
Verhältnisses für den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt
werden können. Dadurch soll insbesondere die Möglichkeit
geschaffen werden, die beidseits auf den Kolben einwirkenden
Kräfte anzugleichen bzw. im Idealfall ein Kräftegleichge
wicht zu erzielen, so daß dann praktisch keine resultierende
Axialkraft auf den Kolben einwirkt. Des weiteren soll die
erfindungsgemäße Vorrichtung in besonders einfacher und
kostengünstiger Weise herstellbar sein, insbesondere soll
durch konstruktive Maßnahmen ein geringer Fertigungs- und
Montageaufwand ermöglicht werden.
Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Vorrichtung der
eingangs genannten Art vorteilhaft dadurch erzielt, daß im
ersten und/oder im weiteren Raum Mittel vorhanden sind, zur
Reduzierung der Geschwindigkeitsunterschiede in Umfangs
richtung zwischen der bei geöffneter oder schlupfender Über
brückungskupplung im Zugbetrieb und/oder im Schubbetrieb im
Druckraum zwischen Turbine und Kolben vorhandenen Drehge
schwindigkeit des Strömungsmittels bzw. der Strömungsmittel
ringschicht und der im Druckraum zwischen Kolben und
Gehäusewandung vorherrschenden höheren Drehgeschwindigkeit
des Strömungsmittels bzw. der Strömungsmittelringschicht.
Unter Zugbetrieb ist derjenige Zustand des hydrodynamischen
Drehmomentwandlers zu verstehen, bei dem das Antriebs
drehmoment vom Antriebsmotor her auf das Wandlergehäuse
übertragen wird und von diesem über die Überbrückungskupp
lung und/oder die Wandlerräder (Pumpenrad, Turbinenrad,
Leitrad) an das Abtriebsteil des Drehmomentwandlers bzw. an
das nachgeschaltete Getriebe.
Unter Schubbetrieb ist derjenige Zustand des hydrodynami
schen Drehmomentwandlers zu verstehen, bei dem der Drehmo
mentfluß über das eigentliche Ausgangsteil des Drehmom
entwandlers bzw. über das nachgeschaltete Getriebe in den
Drehmomentwandler eingeleitet wird und über die Überbrüc
kungskupplung und/oder die Wandlerräder (Pumpenrad, Turbi
nenrad, Leitrad) an die normalerweise antreibende Welle des
Motors weitergeleitet wird. Schubbetrieb ist also bei einem
Kraftfahrzeug dann gegeben, wenn während der Fahrt das
Gaspedal zurückgenommen wird und über die Räder des Kraft
fahrzeuges ein Drehmoment in das Getriebe und von diesem in
den hydrodynamischen Drehmomentwandler eingeleitet wird. Im
Schubbetrieb wird also der Motor angetrieben und wirkt als
Bremse für das Kraftfahrzeug.
Gemäß einem weiteren erfinderischen Gedanken kann bei einer
Vorrichtung der eingangs genannten Art die Aufgabe ebenfalls
vorteilhaft dadurch gelöst werden, daß im weiteren Druckraum
mechanische Vorkehrungen vorhanden sind, zur Angleichung der
Drehgeschwindigkeit der in diesem Raum vorhandenen Strö
mungsmittelringschicht an die Drehgeschwindigkeit des
Turbinenrades bei offener oder schlupfender Kupplung
wenigstens im Zugbetrieb.
Gemäß einer zusätzlichen Ausführungsform der Erfindung kann
die Aufgabe dadurch gelöst werden, daß im weiteren Raum
mechanische Vorkehrungen vorgesehen sind, zur Verringerung
der Drehgeschwindigkeitsdifferenz der beidseits des Kolbens
vorhandenen Strömungsmittelringschichten bei offener oder
schlupfender Kupplung wenigstens im Zugbetrieb.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung können bei einer Vorrichtung der eingangs genann
ten Art zwischen Kolben und Turbinenrad mechanische Vor
kehrungen vorgesehen werden, zur Reduzierung des Drehge
schwindigkeitsunterschiedes zwischen den beidseits des
Kolbens vorhandenen Strömungsmittelringschichten bei offener
oder schlupfender Kupplung wenigstens im Zugbetrieb.
Gemäß einer Variante der Erfindung können bei einer Vor
richtung der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise
sowohl im ersten als auch im weiteren Raum mechanische
Vorkehrungen vorgesehen sein, zur Reduzierung des Drehge
schwindigkeitsunterschiedes der beidseits des Kolben
vorhandenen Strömungsmittelringschichten bei offener oder
schlupfender Kupplung wenigstens im Zugbetrieb.
Weiterhin kann die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe
bei der eingangs genannten Vorrichtung vorteilhaft dadurch
gelöst werden, daß im ersten und/oder im weiteren Raum
Mittel vorgesehen sind, welche auf das in diesen Räumen
vorhandene Strömungsmittel derart einwirken, daß die
beidseits auf den Kolben axial einwirkenden Kräfte zumindest
einander angenähert werden bei offener oder schlupfender
Kupplung wenigstens im Zugbetrieb.
Die Erfindung betrifft weiterhin hydrodynamische Drehmoment
wandler mit Überbrückungskupplung, bestehend aus einem an
der Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine befestigbaren
Gehäuse mit zumindest annähernd radial verlaufender Wandung
sowie einem Turbinenrad und axial zwischen Turbinenrad und
der Gehäusewandung angeordneter Überbrückungskupplung mit
wenigstens einer mit dem Gehäuse in Drehverbindung stehenden
Lamelle, die einerseits mit dem Turbinenrad und andererseits
mit einem axial verlagerbaren Kolben der Überbrückungskupp
lung durch Einwirkung eines hydraulischen Druckes auf
wenigstens den Kolben in Wirkverbindung bringbar ist, wobei
der Kolben axial zwischen dem Turbinenrad und Gehäusewandung
vorgesehen ist, zwischen Gehäusewandung und Kolben ein
erster mit Strömungsmittel druckbeaufschlagbarer Raum zum
Schließen der Kupplung vorgesehen ist und zwischen Kolben
und Turbinenrad ein weiterer mit Strömungsmittel druckbeauf
schlagbarer Raum zum Öffnen der Kupplung vorhanden ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einer
solchen Vorrichtung dadurch gelöst, daß im ersten und/oder
im weiteren Raum Mittel vorhanden sind, zur Reduzierung der
Geschwindigkeitsdifferenz der bei geöffneter oder schlup
fender Überbrückungskupplung im Schubbetrieb im Druckraum
zwischen Turbine und Kolben vorhandenen höheren Drehge
schwindigkeit des Strömungsmittels bzw. der Strömungs
mittelringschicht gegenüber der im Druckraum zwischen Kolben
und Gehäusewandung vorherrschenden niedrigeren Drehge
schwindigkeit des Strömungsmittels bzw. der Strömungs
mittelringschicht.
Gemäß einem weiteren erfinderischen Gedanken kann bei einer
derartigen Vorrichtung die Aufgabe dadurch gelöst werden,
daß im weiteren Druckraum mechanische Vorkehrungen vorhanden
sind, zur Angleichung der Drehgeschwindigkeit der in diesem
Raum vorhandenen Strömungsmittelringschicht an die Drehge
schwindigkeit des Gehäuses bei offener oder schlupfender
Kupplung wenigstens im Schubbetrieb.
Gemäß einer zusätzlichen Ausführungsform der Erfindung kann
bei einem Drehmomentwandler mit einer mit dem Gehäuse
drehverbundenen Reiblamelle die Aufgabe dadurch gelöst
werden, daß im weiteren Raum mechanische Vorkehrungen
vorgesehen sind, zur Verringerung der Drehgeschwindigkeits
differenz zwischen den beidseits des Kolbens vorhandenen
Strömungsmittelringschichten bei offener oder schlupfender
Kupplung zumindest im Schubbetrieb.
Eine weitere zweckmäßige Ausführungsvariante löst die der
Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch, daß axial
zwischen Kolben und Turbinenrad bzw. im weiteren Raum
mechanische Vorkehrungen vorgesehen sind zur Reduzierung des
Drehgeschwindigkeitsunterschiedes zwischen den beidseits des
Kolbens vorhandenen Strömungsmittelringschichten bei offener
oder schlupfender Kupplung wenigstens im Schubbetrieb.
Weiterhin läßt sich die der Erfindung zugrundeliegende
Aufgabe bei Wandlerkonstruktionen mit einer mit dem Gehäuse
drehverbundenen Reiblamelle dadurch vorteilhaft lösen, daß
sowohl im ersten als auch im weiteren Raum mechanische
Vorkehrungen vorgesehen sind zur Reduzierung des Drehge
schwindigkeitsunterschiedes der beidseits des Kolbens
vorhandenen Strömungsmittelringschichten bei offener oder
schlupfender Kupplung wenigstens im Schubbetrieb.
Weiterhin läßt sich die Aufgabe, welche der Erfindung
zugrundeliegt, bei einer Wandlervorrichtung mit einer mit
dem Gehäuse drehverbundenen Reiblamelle dadurch lösen, daß
im ersten und/oder im weiteren Raum Mittel vorgesehen sind,
welche auf das in diesen Räumen vorhandene Strömungsmittel
derart einwirken, daß die beidseits auf den Kolben axial
einwirkenden Kräfte zumindest einander angenähert werden bei
offener oder schlupfender Kupplung wenigstens im Schubbe
trieb.
Unabhängig von der Anlenkung der wenigstens einen Lamelle
bzw. von der axialen Anordnung der beiden Druckräume kann es
besonders vorteilhaft sein, wenn diese Lamelle radial nach
innen über ihre Reibflächen hinaus verlängert ist.
Während es für bestimmte Anwendungsfälle zweckmäßig sein
kann, wenn die Lamelle bis zumindest annähernd der halben
radialen Erstreckung der Beschaufelung des Turbinenrades
radial nach innen ragt, kann es für andere Anwendungs
möglichkeiten vorteilhaft sein, wenn die radial nach innen
reichende Verlängerung im wesentlichen zumindest annähernd
über die gesamte radiale Erstreckung des Kolbens reicht.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung
zeichnet sich dadurch aus, daß der radial nach innen
reichende Bereich der Lamelle innerhalb seiner radialen
Erstreckung zusätzliche Konturen aufweist. Diese Konturen
können in zweckmäßiger Weise durch Durchbrüche gebildet
sein. Des weiteren können die Konturen vorteilhaft als
Anformungen im Bereich der radialen Verlängerung der Lamelle
ausgeführt sein, und diese Anformungen können zweckmäßiger
weise wie Schaufeln ausgeführt sein.
Besonders vorteilhaft kann es bei einer Wandlerausführungs
form mit einer mit dem Turbinenrad drehverbundenen Lamelle
sein, wenn das Kolbenblech auf der dem Turbinenrad zu
gewandten Seite Konturen wie Vorsprünge, Beschaufelung oder
dergleichen aufweist, die eine Erhöhung der Drehgeschwindig
keit des Strömungsmittels im ersten Raum bei Zugbetrieb und
geöffneter oder schlupfender Überbrückungskupplung bewirken.
Bei einer Wandlerausführungsform mit einer mit dem Gehäuse
drehverbundenen Lamelle kann es besonders vorteilhaft sein,
wenn das Kolbenblech auf der dem Gehäuse zugewandten Seite
Konturen wie Vorsprünge, Beschaufelung oder dergleichen
aufweist, die eine Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des
Strömungsmittels im ersten Raum bei Schubbetrieb und
geöffneter oder schlupfender Überbrückungskupplung bewirken.
Weiterhin kann es besonders vorteilhaft sein, wenn der
zwischen Turbinenrad und Kolben befindliche Raum und der
zwischen Turbinenrad und Pumpenrad befindliche Raum über die
Druckdifferenz zwischen diesen Räumen verringernde Durch
lässe bzw. Kanäle miteinander verbunden sind. Während es für
bestimmte Anwendungsfälle zweckmäßig sein kann, wenn die
Durchlässe radial innerhalb des Flansches des Turbinenrades
vorgesehen sind, kann es bei weiteren Anwendungsfällen
günstiger oder zweckmäßiger sein, wenn die Durchlässe in der
Turbinennabe vorgesehen sind.
Anhand der Figuren sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
näher erläutert.
Dabei zeigt:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Drehmomentwandler mit
Überbrückungskupplung im Schnitt, wobei das Pumpenrad und
das möglicherweise vorhandene Leitrad nicht dargestellt
sind,
Fig. 2 einen ebenfalls gemäß der Erfindung aufgebauten
Drehmomentwandler mit Überbrückungskupplung, wobei das
Pumpenrad und das Leitrad nicht dargestellt sind.
Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 1 umfaßt ein
Gehäuse 2, das einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 3
und eine Wandlerüberbrückungskupplung 4 aufnimmt. Das
Gehäuse 2 der Vorrichtung 1 ist motorseitig mit der Ab
triebswelle 5 einer nicht näher dargestellten Brennkraftma
schine verbunden. Die Welle 5 ist mit dem Gehäuse 2 über ein
sich zumindest in radialer Richtung erstreckendes Antriebs
blech 6 verbunden, wobei das Antriebsblech radial innen mit
der Welle 5 und radial außen mit dem Gehäuse 2 drehfest
verbunden ist. Am radial äußeren Bereich des Antriebsbleches
6 und/oder des Gehäuses 2 ist ein Anlasserzahnkranz 7
drehfest mit dem Antriebsblech 6 und/oder mit dem Gehäuse 2
angeordnet. Der hydrodynamische Drehmomentwandler 3 des
dargestellten Ausführungsbeispiels umfaßt ein in den
Zeichnungen der Fig. 1 und 2 nicht dargestelltes Pumpen
rad, sowie in axialer Richtung betrachtet zwischen dem
Pumpenrad und der motorseitigen Gehäusewand 2 ein Turbi
nenrad 8, wobei in Abhängigkeit der jeweiligen Konstruktion
ebenfalls axial zwischen den radial inneren Bereichen des
Pumpen- und des Turbinenrades ein Leitrad vorgesehen sein
kann, das in den Zeichnungen der Fig. 1 und 2 ebenfalls
nicht dargestellt ist. Die prinzipielle Anordnung von
Pumpenrad, Turbinenrad und Leitrad sind beispielsweise durch
die DE-OS 38 23 210 bekannt geworden. Das Turbinenrad 8 ist
an seinem radial inneren Bereich mit der getriebeseitigen
Abtriebswelle 9 der Vorrichtung 1 drehfest verbunden. Die
Abtriebswelle 9 ist das Eingangsteil eines nachgeschalteten,
nicht näher dargestellten Getriebes. Axial zwischen dem
Turbinenrad 8 und der motorseitigen Seitenwand 2a des
Gehäuses 2 ist ein Raum vorhanden, der dazu herangezogen
wird, die Wandlerüberbrückungskupplung 4 aufzunehmen. Die
Wandlerüberbrückungskupplung 4 verbindet im eingerückten
Zustand das Gehäuse 2 unter Zwischenschaltung eines Tor
sionsschwingungsdämpfers 10, der zu der Wandlerüberbrüc
kungskupplung 4 in Serie geschaltet ist, mit dem Turbinenrad
8 bzw. der Antriebswelle 9. Ein von der Welle 5 an das Aus
gangsteil 9 zu übertragendes Drehmoment wird - in Wirkungs
richtung ausgehend von der Welle 5 - über das Gehäuse 2 und
über die Lamelle 17, welche Reibbeläge aufweisen kann, an
den Torsionsschwingungsdämpfer 10 übertragen und von diesem
über die Kraftspeicher 11 des Torsionsschwingungsdämpfers 10
an das Scheibenteil 13 und an die Ausgangswelle 9. Durch
diesen Torsionsschwingungsdämpfer 10 wird bei eingerückter
Wandlerüberbrückungskupplung 4 die antriebsseitige Welle 5
schwingungsgedämpft mit dem Ausgangsteil 9 der beschriebenen
Vorrichtung 1 verbunden bzw. kurzgeschlossen. Die Kraft
speicher 11 sind in Aufnahmebereiche 12 einer kreisringför
migen Scheibe 13 aufgenommen. In dem erläuterten Ausfüh
rungsbeispiel befinden sich die Aufnahmebereiche 12 im
radial äußeren Bereich der Scheibe 13, die in ihrem radial
inneren Bereich mit dem Turbinenradflansch 25 bzw. der
Turbinennabe 25a drehfest verbunden ist. Die Turbinennabe
25a ist drehfest mit der Welle 9. Die Befestigung der
Scheibe 13 kann auch im Bereich der äußeren Turbinenschale
8a, insbesondere radial außerhalb des Turbinenradflansches
25 erfolgen. Der Innendurchmesser der sich in Umfangs
richtung erstreckenden Aufnahmebereiche 12 für die Kraft
speicher 11 ist im wesentlichen größer oder annähernd gleich
dem Außendurchmesser des Kolbens 20 der Wandlerüberbrüc
kungskupplung 4. Die Aufnahmebereiche 12 der Scheibe 13 sind
derart ausgeführt, daß sie sogenannte Aufnahmetaschen
bilden, wobei diese zum einen in die kreisringförmige
Scheibe 13 eingebracht sind und zum anderen durch eine
weitere kreisringförmige Scheibe 14 teilweise gebildet
werden. Die Scheibe 14, welche mit der Scheibe 13 im radial
äußeren Bereich der Scheibe 13, jedoch noch radial innerhalb
der Kraftspeicheranordnung drehfest verbunden ist, bewirkt,
daß ein Entweichen der Kraftspeicher aus den Aufnahmeberei
chen 12 verhindert wird. Kraftspeicher 11, wie Druckfedern,
werden in Umfangsrichtung an Anlagebereichen 15 angelenkt,
welche zur Kraftübertragung zwischen den Kraftspeichern 11
und den Scheibenteilen 12,13 benötigt werden. Zwischen die
Endbereiche der Kraftspeicher 11 ragen axiale Laschen 16,
welche am Außenumfang der kreisringförmigen Lamelle 17
befestigt bzw. angeformt sind. Die Reibbeläge tragende
Lamelle 17 kann mittels eines in axialer Richtung bewegli
chen Kolbens 20 gegen die Wandung 2a des mit der antreiben
den Welle 5 verbundenen Gehäuses 2 beaufschlagt werden. Der
Kolben 20, welcher mit dem Gehäuse 2 drehfest verbunden ist,
teilt aufgrund seiner radial gerichteten ringförmigen
Bauweise, den Raum zwischen der motorseitig angeordneten
Gehäusewandung 2a und der Turbine 8 in zwei Raumbereiche 21,
22, wobei der axial zwischen Kolben 20 und Turbine 8
angeordnete Raumbereich 21 das kreisringförmige Teil 13 und
die Kraftspeicher 11 der Schwingungsdämpfungseinrichtung 10
aufnimmt. Der andere Raumbereich 22 bildet eine Kammer, die
durch Einklemmung der Lamelle 17 zwischen der Gehäusewandung
2a und dem Kolben 20 geschlossen werden kann. Die beiden
Raumbereiche 21, 22 bzw. Teilräume 21, 22 sind über entspre
chende Versorgungskanäle für das Hydraulikmedium mit einem
Steuergerät für die Wandlerüberbrückungskupplung 4 ver
bunden, so daß mit Hilfe einer gezielten Ansteuerung dieser
Kanäle die axiale Bewegung des Kolbens 20 derart gesteuert
werden kann, daß durch Druckbeaufschlagung des Raumbereiches
21 die Wandlerüberbrückungskupplung 4 zumindest teilweise
eingerückt wird. Wird der Druck im Raumbereich 22 gegenüber
dem Druck im Raumbereich 21 derart gesteuert, daß der Kolben
20 axial in Richtung auf die Turbine 8 beaufschlagt bzw.
verlagert wird, wird die Wandlerüberbrückungskupplung 4
zumindest teilweise geöffnet. Die Lamelle 17 ist über den
Dämpfer 10 gegenüber dem Turbinenrad 8 bzw. der Abtriebsnabe
25a in Umfangsrichtung federnd angebracht. Der axial be
wegliche Kolben 20 ist über ein kreisringförmiges Bauteil
23, welches über axial verlaufende Haltemittel 23a verfügt,
die in Aussparungen eingreifen und/oder an Anprägungen 20a
und/oder an andere dafür vorgesehene Mittel am Kolben
angreifen, drehfest mit dem Gehäuse 2 verbunden. Dadurch
wird einerseits erreicht, daß der Kolben 20 die gleiche
Rotationsgeschwindigkeit aufweist wie das Gehäuse 2 und
andererseits, daß die die Reibbeläge tragende Lamelle 17 die
gleiche Rotationsgeschwindigkeit aufweist wie die Turbine 8.
Es sind zwei Betriebszustände der Vorrichtung 1 zu betrach
ten. Im einen Betriebszustand ist die Überbrückungskupplung
4 offen und im zweiten Betriebszustand schlupft die Über
brückungskupplung 4, d. h. also, die Reibflächen berühren
sich und ein Moment wird übertragen. Bei Schlupf sind die
beidseits des Kolbens 20 angeordneten Kammern 21, 22 im
wesentlichen hydraulisch getrennt sind.
Im geöffneten Zustand der Überbrückungskupplung 4 wird der
Druck bzw. das radiale Druckprofil in dem Raumbereich 22
überwiegend durch den am äußersten Radius der vom Gehäuse 2
begrenzten Kammer anliegenden, vom Pumpenrad des Wandlers 4
erzeugten Druck P1 sowie der von diesem Druck bzw. Druck
niveau ausgehenden Druckminderung radial nach innen, die
wiederum von der Umfangsgeschwindigkeit der Fluidteilchen im
Raumbereich 22 bestimmt ist, definiert. Hieraus ergibt sich,
daß bei geringen bzw. kleinen Umfangsgeschwindigkeiten der
Fluidteilchen im Raumbereich 22 die Druckänderung, über den
Radius betrachtet, kleiner ist als bei größeren Umfangsge
schwindigkeiten.
Zur Erklärung:
In der Annahme, daß bei rotierendem Wandler 1 nur im Raumbereich 22 die Fluidteilchen stillstehen, würde über den Radius betrachtet, im Raumbereich 22 praktisch kein Druck abfall vorhanden sein und der Druck über den Radius des Raumbereiches 22 demnach praktisch konstant und annähernd gleich dem äußeren Druck P1 im Gehäuse 2 sein. Betrachtet man - bei rotierenden Fluidteilchen im Raumbereich 22 - die aus dem im Raumbereich 22 vorhandenen Druckfeld resultieren de Axialkraft auf den Kolben 20, so läßt sich diese bei geöffneter Überbrückungskupplung 4 und Zugbetrieb in Rich tung Öffnen erhöhen, indem man die Umfangsgeschwindigkeit der Fluidteilchen in dem Raumbereich 22 erniedrigt bzw. reduziert. Im vorliegenden Fall wird dies durch die mit Flügeln 33 versehene Lamelle 17 erzielt, da die Lamelle 17 mit Turbinendrehzahl rotiert, die bei Zugbetrieb kleiner ist als die Drehzahl des Gehäuses 2 und des Kolbens 20.
In der Annahme, daß bei rotierendem Wandler 1 nur im Raumbereich 22 die Fluidteilchen stillstehen, würde über den Radius betrachtet, im Raumbereich 22 praktisch kein Druck abfall vorhanden sein und der Druck über den Radius des Raumbereiches 22 demnach praktisch konstant und annähernd gleich dem äußeren Druck P1 im Gehäuse 2 sein. Betrachtet man - bei rotierenden Fluidteilchen im Raumbereich 22 - die aus dem im Raumbereich 22 vorhandenen Druckfeld resultieren de Axialkraft auf den Kolben 20, so läßt sich diese bei geöffneter Überbrückungskupplung 4 und Zugbetrieb in Rich tung Öffnen erhöhen, indem man die Umfangsgeschwindigkeit der Fluidteilchen in dem Raumbereich 22 erniedrigt bzw. reduziert. Im vorliegenden Fall wird dies durch die mit Flügeln 33 versehene Lamelle 17 erzielt, da die Lamelle 17 mit Turbinendrehzahl rotiert, die bei Zugbetrieb kleiner ist als die Drehzahl des Gehäuses 2 und des Kolbens 20.
Da die vorbeschriebenen dynamischen bzw. kinematischen
Zusammenhänge bezüglich der Druckverteilung sinngemäß auch
für den Raumbereich 21 Gültigkeit haben, ergibt sich, daß
bei Zugbetrieb ohne die erfindungsgemäßen speziellen Mittel,
wie Flügel 33, die Überbrückungskupplung 4 - ohne Eingriff
von außen - selbsttätig schließen würde. Diese vom Grundsatz
her unerwünschte Erscheinung ist insbesondere dann kritisch,
wenn der zur Ansteuerung der Überbrückungskupplung 4 zur
Verfügung stehende Volumenstrom, welcher von einer äußeren
Pumpe bereitgestellt wird, so klein ist, daß der von diesem
aufgebrachte bzw. erzeugbare Differenzdruck zwischen den
beiden Raumbereichen 21 und 22 kleiner ist als der Diffe
renzdruck zwischen beiden Seiten des Kolbens 20, welcher
durch die oben beschriebenen inneren Druckverhältnisse
erzeugt wird. Die Überbrückungskupplung würde somit schlie
ßen. Unter inneren Druckverhältnissen des Wandlers 3 sind
die Druckverteilungen zu verstehen, die aus der Rotation der
Fluidteilchen resultieren. Unter diesen Voraussetzungen ist
die Überbrückungskupplung nicht einwandfrei bzw. optimal zu
betreiben.
Um dieser Tatsache Rechnung zu tragen und die Kupplung in
jedem Betriebszustand optimal schaltbar zu halten, wird nach
dem Erfindungsgedanken die Lamelle 17 in radialer Richtung
nach innen auf die Rotationsachse zu verlängert und vorzugs
weise mit im wesentlichen annähernd schaufelartigen Anfor
mungen 33, wie Propeller- oder Gebläseschaufeln versehen,
welche aufgrund der Verbindung der Lamelle 17 mit der
Turbine 8 im Zugbetrieb bei geöffneter oder schlupfender
Überbrückungskupplung 4 eine geringere Rotationsgeschwindig
keit aufweisen als das Gehäuse 2 und der Kolben 20. Dadurch
wird erreicht, daß die Fluidteilchen der viskosen Flüssig
keit im Raumbereich 22 - welche aufgrund der höheren
Rotationsgeschwindigkeit der beiden den Raumbereich 22
begrenzenden Teile 2, 20 ebenfalls tendenziell eine höhere
mittlere Rotationsgeschwindigkeit aufweisen als die Fluid
teilchen der viskosen Flüssigkeit im Raumbereich 21 -
aufgrund der Wechselwirkung zwischen der Lamelle 17 mit den
Anformungen 33 und den sich tendenziell schneller bewegenden
Fluidteilchen der Flüssigkeitsringschicht im Raumbereich 22,
eine Geschwindigkeitsreduzierung erfahren und sich im
Raumbereich 22 eine mittlere Rotationsgeschwindigkeit ein
stellt, die bei Zugbetrieb niedriger ist, als im vergleich
baren Falle ohne das Einbringen der verlängerten Lamelle 17
und/oder ohne die Anbringung von schaufelradähnlichen
Anformungen 33 an der verlängerten Lamelle. Dadurch wird der
durch Rotation erzeugte Druck im Bereich 22 variiert, so daß
bei geöffneter oder schlupfender Wandlerüberbrückungskupp
lung die sich einstellende, möglichst sehr geringe Druckdif
ferenz bzw. das sich einstellende Verhältnis zwischen den
Drücken der beiden Raumbereiche 21 und 22 das Schließen oder
Öffnen der Wandlerüberbrückungskupplung 4 begünstigt. Eine
weitere zweckmäßige Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung
sieht im radial inneren verlängerten Bereich 33a der Lamelle
17 Formgebungen vor, die zwischen den Bereichen 33a der
Lamelle 17 und der diese umgebende Flüssigkeit eine erhöhte
viskose Reibung erzeugen. Des weiteren können Vertiefungen
oder Durchbohrungen im Bereich des inneren verlängerten
Bereiches 33a vorgesehen sein, die ebenfalls bewirken, daß
bei Zugbetrieb die mittlere Rotationsgeschwindigkeit der
Flüssigkeit im Raumbereich 22 herabgesetzt wird und sich
somit tendenziell eine Druckreduzierung bei schlupfender
Überbrückungskupplung oder Druckerhöhung bei offener
Überbrückungskupplung im Raumbereich 22 einstellt. Der axial
verlagerbare, mit dem Gehäuse 2 drehfest verbundene Kolben
20 bewegt sich im Zugbetrieb bei offener oder schlupfender
Kupplung mit der hohen Rotationsgeschwindigkeit des Gehäu
ses. Um zumindest bei offener oder schlupfender Überbrüc
kungskupplung wenigstens eine Annäherung der beidseits auf
den Kolben 20 einwirkenden Kräfte, die aufgrund der Rotation
der in den Raumbereichen 21 und 22 enthaltenen Flüssigkeit
entstehen, zu bewirken, können neben den schaufelförmigen
oder anderweitigen Anformungen an der radial verlängerten
Lamelle 17, welche in den Raumbereich 22 hineinragt, weitere
Maßnahmen zur Geschwindigkeitserhöhung bei Zugbetrieb bzw.
Geschwindigkeitsreduzierung bei Schubbetrieb der viskosen
Flüssigkeitsringschicht im Raumbereich 21 ergriffen werden.
Hierfür kann der Kolben 20 Anformungen 20a, 20b oder entspre
chend wirkende Mittel aufweisen, die auf der turbinen
seitigen Seitenfläche des Kolbens 20 angebracht und/oder
angeformt sind und in den Raumbereich 21 axial eintauchen.
Dadurch wird eine verstärkte Wechselwirkung zwischen den
Fluidteilchen im Raumbereich 21 und dem Kolben 20 erzeugt,
die tendenziell je nach Betriebszustand eine erhöhte oder
verringerte Rotationsgeschwindigkeit der Flüssigkeitsring
schicht im Raumbereich 21 verursacht und dadurch eine Ver
minderung des Differenzdrucks zwischen den Einzeldrücken in
den Raumbereichen 21 und 22 bewirkt, was die Betätigung der
Wandlerüberbrückungskupplung 4 begünstigt.
Im schlupfenden Zustand der Überbrückungskupplung 4 - also
in einem Zustand, in dem die beiden Raumbereiche 21 und 22
praktisch hydraulisch getrennt sind, also praktisch keine
Verbindung vorhanden ist und daher der Druckaufbau im
Raumbereich 22 nicht mehr von dem außen im Gehäuse 2 anste
henden Druck P1 und der Druckminderung über den Radius
bestimmt ist, sondern sich hauptsächlich aus der Geschwin
digkeitsverteilung der Fluidteilchen im Raumbereich 22
ergibt, und zwar im Sinne einer Druckerhöhung von radial
innen nach radial außen gesehen - führt die Lamelle 17 mit
Flügeln 33 durch ihre tendenzielle Herabsetzung der Umfangs
geschwindigkeit der Fluidteilchen im Raumbereich 22 bei Zug
betrieb zu einem geringeren Druckanstieg. Dies bedeutet, daß
bei im Zugbetrieb schlupfender Überbrückungskupplung 4 diese
nicht Tendenz hat, wieder zu öffnen.
Die in der Fig. 2 dargestellte Vorrichtung 1 umfaßt ein
Gehäuse 2, welches einen hydrodynamischen Drehmomentwandler
53 und eine Wandlerüberbrückungskupplung 4 aufnimmt. Das
Gehäuse 2 der Vorrichtung 1 ist in ähnlicher Weise wie in
Fig. 1 motorseitig mit der Abtriebswelle 5 einer nicht
näher dargestellten Brennkraftmaschine verbunden. Das
Turbinenrad 8 ist in seinem radial inneren Bereich über die
Nabe 25a mit der getriebeseitigen Welle 9 drehfest ver
bunden. Zwischen dem Turbinenrad 8 und der motorseitigen
Seitenwand 2a des Gehäuses 2 ist in axialer Richtung ein
Freiraum vorhanden, der dazu herangezogen wird, die Wandler
überbrückungskupplung 4 aufzunehmen. Die Wandlerüberbrüc
kungskupplung 4 verbindet im eingerückten Zustand das
Gehäuse 2 über einen Torsionsschwingungsdämpfer 10, der zu
der Wandlerüberbrückungskupplung 4 in Serie geschaltet ist,
mit dem Turbinenrad 8. Ein von der Eingangswelle 5 an die
Welle 9 zu übertragendes Drehmoment wird in Wirkungsrichtung
ausgehend von der Eingangswelle 5 über das Gehäuse 2 und
über die mit letzterem drehfesten Scheibenteile 13, 14 an den
Torsionsschwingungsdämpfer 10 übertragen und von diesem über
die Kraftspeicher 11 an das die Lamelle 32 tragende Schei
benteil 15. Über die Lamelle 32 wird das Drehmoment in die
Überbrückungskupplung 4 übertragen und von dieser in die
Abtriebsnabe 25a. Die Scheibenteile 13, 14 besitzen Auf
nahmebereiche 12 für die Kraftspeicher 11. Am radial
äußeren, in axialer Richtung verlaufenden Bereich 2b des
Gehäuses 2 sind die Scheibenteile 13, 14 in radialer Richtung
abgestützt. Die Aufnahmebereiche 12 für die Kraftspeicher 11
sind derart gestaltet, daß die Kraftspeicher 11 radial
außerhalb der Reibbeläge der Lamelle 32 bzw. radial über dem
Kolben 31 der Wandlerüberbrückungskupplung 4 angeordnet
sind, d. h. der Innendurchmesser der Aufnahmebereiche 12
ist größer oder annähernd gleich dem Außendurchmesser, der
auf der Lamelle 32 befindlichen ringförmigen Reibbeläge. Die
ringartigen Teile 13, 14, 15 bilden Beaufschlagungs- bzw.
Anlagebereiche in Umfangsrichtung für die Federn 11. Das
ringartige Bauteil 15 besitzt axiale Anformungen 15a, welche
die in radialer Richtung weisende Lamelle 32 radial posi
tionieren und in Umfangsrichtung antreiben. Die Lamelle 32
ist als ringförmiges Bauteil ausgebildet und trägt Reibbe
läge auf ihren beiden in axialer Richtung weisenden Flächen.
Die Lamelle 32 ist gegenüber dem ringartigen Bauteil 15
drehfest, jedoch begrenzt axial verlagerbar. Die Lamelle 32
wird mittels eines in axialer Richtung beweglichen Kolbens
31 gegen eine mit dem Turbinenrad in drehfester Verbindung
stehenden Wandung 30 beaufschlagt. Der Kolben 31, welcher
mit dem Turbinenrad 8 bzw. mit der Turbinenradnabe 25a oder
der Welle 9 drehfest verbunden ist, teilt aufgrund seiner
radialen Erstreckung den Raum zwischen dem Turbinenrad 8
bzw. der Wandung 30 und dem motorseitigen Gehäuse 2 in zwei
Raumbereiche 36, 37 auf, wobei der eine axial zwischen dem
Kolben 31 und der Turbine 8 bzw. der Wandung 30 angeordnete
Raumbereich 36 die Lamelle 32 aufnimmt. Die beiden Teilräume
36 und 37 sind über entsprechende Versorgungskanäle für das
Hydraulikmedium mit dem Steuergerät der Überbrückungs
kupplung 4 verbunden, so daß mit Hilfe einer gezielten
Ansteuerung dieser Kanäle, die Bewegung des Kolbens 31
derart gesteuert werden kann, daß ein Öffnen oder Schließen
der Überbrückungskupplung erfolgt. Ein höheres Druckniveau
im Raum 37 im Vergleich zum Druckniveau im Raum 36 bewirkt,
daß der Kolben 31 in Richtung des Turbinenrades 8 beauf
schlagt wird, wodurch die Überbrückungskupplung 4 eingerückt
wird. Wird der Druck im Raumbereich 36 gegenüber dem Druck
im Raumbereich 37 derart angesteuert, daß der Kolben 31 in
Richtung auf die motorseitige Gehäusewand 2a beaufschlagt
wird, wird die Überbrückungskupplung 4 geöffnet. Der axial
bewegliche Kolben 31 ist über eine axiale Steckverbindung 38
im radial inneren Bereich drehfest mit der Ausgangsnabe 25a
verbunden. Der Kolben 31 und die dem Kolben gegenüber
liegende Wandung 30, welche mit dem Turbinenrad 8 drehfest
verbunden ist, besitzen somit die gleiche Rotationsge
schwindigkeit, während die Lamelle 32, welche mit dem
Gehäuse 2 drehverbunden ist, im geöffneten Zustand oder im
schlupfenden Zustand der Überbrückungskupplung eine unter
schiedliche Rotationsgeschwindigkeit im Vergleich zum Kolben
31 und der Wandung 30 besitzt.
Im Schubbetrieb und geöffneter oder schlupfender Wandler
überbrückungskupplung 4, d. h. bei einer größeren Rotations
geschwindigkeit des Turbinenrades 8 im Vergleich zur
Rotationsgeschwindigkeit des Gehäuses 2, werden - ohne die
erfindungsgemäßen Maßnahmen - in den Raumbereichen 36 und 37
unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten der darin
enthaltenen viskosen Flüssigkeitsschichten erzeugt. Aufgrund
der bei Schubbetrieb höheren Rotationsgeschwindigkeit des
Turbinenrades 8 im Vergleich zu dem Gehäuse 2 ist die
winkelmäßige Rotationsgeschwindigkeit des fluiden Mediums im
Raumbereich 36 größer als die Rotationsgeschwindigkeit des
fluiden Mediums im Raumbereich 37, wodurch das aufgrund der
Rotation erzeugte Druckniveau im Raumbereich 36 im Ver
gleich zu dem Druckniveau im Raumbereich 37 bei geöffneter
Wandlerüberbrückungskupplung kleiner ist und ein Schließen
der Kupplung aufgrund der existierenden Druckdifferenz
zwischen diesen beiden Raumbereichen 36,37 erschwert wird.
Dies kann bei einer Wandlerüberbrückungskupplung 4 mit sehr
geringen von außen steuerbaren Differenzdrücken zwischen den
Raumbereichen 36 und 37 zu der Problematik führen, daß die
Wandlerüberbrückungskupplung 4 nicht mehr in allen möglichen
Betriebszuständen einwandfrei geschaltet werden kann. Um
dieser Tatsache Rechnung zu tragen und die Kupplung in jedem
Betriebszustand schaltbar zu halten, wird nach dem Erfin
dungsgedanken die Lamelle 32 in radialer Richtung nach innen
verlängert und mit im wesentlichen annähernd schaufelartigen
Anformungen 33 versehen, welche aufgrund der Drehverbindung
der Lamelle 32 mit dem Gehäuse 2 bei Schubbetrieb eine
geringere Rotationsgeschwindigkeit aufweisen als das Turbi
nenrad 8 und der Kolben 31. Dadurch wird erreicht, daß die
Fluidteilchen der viskosen Flüssigkeitsringschicht im
Raumbereich 36 - welche aufgrund der höheren Rotationsge
schwindigkeit der beiden in axialer Richtung den Raumbereich
36 begrenzenden Teile 30, 31 ebenfalls tendenziell eine
höhere mittlere Rotationsgeschwindigkeit aufweisen -
aufgrund der Wechselwirkung zwischen der Lamelle 32 mit
ihren Anformungen 33 und der sich schnell bewegenden
Flüssigkeitsringschicht im Raumbereich 36 eine Geschwindig
keitsreduzierung erfahren. Dadurch stellt sich bei Schubbe
trieb im Raumbereich 36 eine mittlere Rotationsgeschwindig
keit ein, die geringer ist als im vergleichbaren Falle ohne
die verlängerte Lamelle bzw. ohne die schaufelradähnlichen
Anformungen. Dadurch wird der herrschende Druck im geöff
neten Zustand der Überbrückungskupplung 4 im Raumbereich 36
angehoben und die sich einstellende Druckdifferenz zwischen
den Drücken der beiden Raumbereiche 36 und 37 begünstigt
aufgrund ihres geringen Wertes das Offenhalten der Wandler
überbrückungskupplung im Schubbetrieb.
Bei einer Ausführungsform gemäß Fig. 2 bewirkt die Druck
verteilung im Raumbereich 36 ohne die Flügel 33, daß bei
Zugbetrieb und offener Überbrückungskupplung 4 eine resul
tierende Axialkraft auf den Kolben 31 in Richtung der radia
len Gehäusewandung 2a, also in Richtung Öffnen der Über
brückungskupplung 4, entsteht. Da in dem Raumbereich 36 die
Rotationsgeschwindigkeit der Fluidteilchen annähernd der Um
fangsgeschwindigkeit des Turbinenrades 8 entspricht und
somit bei Zugbetrieb kleiner ist als im Raumbereich 37, ist
der Druckabbau in radialer Richtung in dem Raumbereich 36
kleiner als in dem Raumbereich 37. Somit ist das Druckniveau
im Raumbereich 36 höher. Dieses höhere Druckniveau führt zu
einer resultierenden Axialkraft auf den Kolben 31 in Rich
tung Öffnen. Bei gewolltem Schließvorgang muß die von außen
durch den von einer separaten Ölpumpe erzeugten Volumenstrom
aufgebrachte Druckerhöhung im Raumbereich 37 größer sein als
die beschriebene resultierende Axialkraft auf den Kolben 31,
wozu ein entsprechend großer Volumenstrom und somit eine
entsprechend große Pumpe erforderlich ist. Ist dies nicht
gegeben, läßt sich die Kupplung nicht schließen. Die Lamelle
32 mit den Flügeln 33 bewirkt nun, daß im Raumbereich 36 die
Umfangsgeschwindigkeit des darin enthaltenen Fluids im
Zugbetrieb angehoben wird, der Druckabbau dadurch in diesem
Raumbereich 36 bei offener Überbrückungskupplung erhöht
wird, das Druckniveau demnach erniedrigt und die resultie
rende Axialkraft auf den Kolben 31 in Richtung Öffnen aufge
hoben bzw. zumindest reduziert wird. Somit läßt sich die
Überbrückungskupplung 4 mit kleinen bzw. sehr geringen Volu
menströmen schließen.
Im Schubbetrieb ergibt sich aufgrund der umgekehrten
Drehzahlverhältnisse zwischen den Teilen, daß die Kupplung
bei Verwendung einer Lamelle 32 ohne die Flügel 33 die
Tendenz hat, selbsttätig zu schließen. Im Schubbetrieb
bewirken die Flügel 33, daß diese Tendenz ebenfalls zu
mindest teilweise aufgehoben wird.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltungsmöglichkeit der
Erfindung sieht im radial nach innen verlängerten Bereich
33a der Lamelle 32 Formgebungen vor, die zwischen den
Bereichen 33a und der diese umgebenden Flüssigkeit eine
erhöhte viskose Reibung erzeugen. Des weiteren können Ver
tiefungen im inneren verlängerten Bereich 33a vorgesehen
sein, die ebenfalls bewirken, daß die mittlere Rotations
geschwindigkeit der Flüssigkeit im Raumbereich 36 bei
Schubbetrieb herabgesetzt wird und sich somit bei offener
Überbrückungskupplung 4 eine Druckerhöhung im Raumbereich 36
einstellt. Um eine Reduzierung der Druckdifferenz zwischen
den Raumbereichen 36 und 37 zu bewirken, können neben den
schaufelförmigen oder anderweitig ausgeführten Anformungen
an der radial verlängerten Lamelle 32 weitere Maßnahmen zur
Geschwindigkeitsänderung der viskosen Flüssigkeitsring
schicht im Raumbereich 37 ergriffen werden. Hierfür kann der
Kolben 31 Anformungen 31a, 31b, wie z. B. Flügel oder ent
sprechend wirkende Mittel aufweisen, die auf der gehäusesei
tigen Seitenfläche des Kolbens 31 angebracht und/oder
angeformt sind und in den Raumbereich 37 eintauchen bzw.
eingreifen. Dadurch wird eine verstärkte Wechselwirkung
zwischen den Fluidteilchen im Raumbereich 37 und dem Kolben
31 erzeugt, welche tendenziell bei Schubbetrieb eine erhöhte
Rotationsgeschwindigkeit der Flüssigkeitsringschicht im
Raumbereich 37 verursacht und dadurch eine Veränderung bzw.
Verminderung des Differenzdruckes zwischen den Einzeldrücken
in den Raumbereichen 36 und 37 bewirkt, wodurch die Betäti
gung der Wandlerüberbrückungskupplung 4 begünstigt wird. Die
Vorrichtung gemäß Fig. 1 besitzt Verbindungen bzw. Durch
lässe 24 zwischen bestimmten Raumbereichen oder Teilvo
lumina. Die Durchlässe 24 verbinden den Raumbereich 21
zwischen dem Kolben 20 und dem Turbinenrad 8 mit einem
Raumbereich zwischen Turbinenrad 8 und dem Pumpenrad. Diese
Verbindungen 24 können, wie im Ausführungsbeispiel darge
stellt, radial innerhalb des Flansches 25 des Turbinenrades
8 vorgesehen sein. Eine weitere Ausführungsvariante sieht
die Verbindungen 24 radial innerhalb der Turbinennabe 25a
vor. Die Verbindungen 24 zwischen dem Raumbereich 21 und dem
Raumbereich zwischen Turbinenrad und Pumpenrad ermöglichen
einen Druckausgleich bzw. eine Verringerung der Druckdiffe
renz zwischen diesen Raumbereichen.
Durch die erfindungsgemäßen Mittel, wie z. B. Flügel 33, wird
die Geschwindigkeit bzw. die Geschwindigkeitsverteilung der
Fluidteilchen im Raumbereich 22 bzw. 36 an die Geschwindig
keit bzw. die Geschwindigkeitsverteilung der Fluidteilchen
im Raumbereich 21 bzw. 37 angeglichen, was dazu führt, daß
die Druckverteilung in beiden Raumbereichen 21, 22 bzw. 36, 37
in allen Betriebspunkten (Zug/ Schub) zumindest annähernd
gleich ist. Der Kolben ist also, sofern von außen kein
Steuerdruck an der Überbrückungskupplung anliegt, im Ideal
fall in axialer Richtung kraftausgeglichen bzw. kraftfrei.
Durch die erfindungsgemäßen Ausgestaltungsmöglichkeiten
eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers wird gewähr
leistet, daß bei fehlendem, von außen dem hydrodynamischen
Drehmomentwandler aufgeprägten Druck und somit von außen
unbeeinflußten Druckverhältnissen beidseits des Kolbens der
Überbrückungskupplung, die Überbrückungskupplung in prak
tisch allen möglichen Betriebszuständen sowohl im Zug- als
auch im Schubbetrieb praktisch kein Reibmoment aufweist.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß durch die erfindungs
gemäßen Maßnahmen, die aufgrund der Rotation des hydrodyna
mischen Drehmomentwandlers durch das flüssige Medium auf den
Kolben erzeugten Axialkräfte praktisch im Gleichgewicht sind
und somit die resultierende Kraft sehr gering oder im
Idealfall inexistent ist. Dadurch kann erzielt werden, daß
bei geöffneter Überbrückungskupplung diese in allen mög
lichen Betriebszuständen mit einer nur geringen zur Ver
fügung stehenden von außen aufgeprägten Druckdifferenz
zwischen den beidseits des Kolbens vorhandenen Raumteilen
geschlossen werden kann. Im geschlossenen Zustand der
Überbrückungskupplung wird durch die erfindungsgemäßen
Maßnahmen ebenfalls gewährleistet, daß in den normalerweise
auftretenden Betriebszuständen die Überbrückungskupplung mit
einem von außen dem Drehmomentwandler aufgeprägten geringen
Differenzdruck geöffnet werden kann.
Durch die erfindungsgemäßen Ausgestaltungen ist eine
erhebliche Komfortverbesserung zu erzielen, da ein kleinerer
Momentengradient während des Schließvorganges auftritt.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind
Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung wei
tergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor,
noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeich
nungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die
weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches
durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie
sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selb
ständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der
rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch
selbständige Erfindungen, die eine von den Gegenständen der
vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung auf
weisen.
Die Erfindung ist auch nicht auf die Ausführungsbeispiele
der Beschreibung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der
Erfindung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen
möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kom
binationen, die zum Beispiel durch Kombination oder Ab
wandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der all
gemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den
Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen
Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten erfinde
risch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen
Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Ver
fahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-,
Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.
Claims (23)
1. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit Überbrückungs
kupplung, bestehend aus einem an der Abtriebswelle einer
Brennkraftmaschine befestigbaren Gehäuse mit zumindest
annähernd radial verlaufender Wandung und zwischen
dieser und dem Turbinenrad angeordneter Überbrückungs
kupplung mit einer mit dem Turbinenrad in Drehverbindung
stehenden Lamelle, die einerseits mit dem Gehäuse und
andererseits mit einem axial verlagerbaren Kolben der
Überbrückungskupplung unter der Einwirkung eines hydrau
lischen Druckes auf wenigstens den Kolben in Wirkver
bindung bringbar ist und wobei der Kolben axial zwischen
Turbinenrad und Gehäusewandung vorgesehen ist, zwischen
Turbinenrad und Kolben ein erster mit Strömungsmittel
druckbeaufschlagbarer Raum zum Schließen der Kupplung
vorgesehen ist und zwischen Kolben und Gehäusewandung
ein zweiter, mit Strömungsmittel druckbeaufschlagbarer
Raum zum Öffnen der Kupplung, dadurch gekennzeichnet,
daß im ersten und/oder im zweiten Raum Mittel vorhanden
sind zur Reduzierung der Drehgeschwindigkeitsdifferenz
zwischen der bei geöffneter oder schlupfender Überbrüc
kungskupplung im Zugbetrieb im Druckraum zwischen
Turbine und Kolben vorhandenen niedrigeren Drehgeschwin
digkeit des Strömungsmittels (der Strömungsmittelring
schicht) und der im Druckraum zwischen Kolben und Gehäu
sewandung vorherrschenden höheren Drehgeschwindigkeit
des Strömungsmittels (der Strömungsmittelringschicht).
2. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit Überbrückungs
kupplung, bestehend aus einem an der Abtriebswelle einer
Brennkraftmaschine befestigbaren Gehäuse mit zumindest
annähernd radial verlaufender Wandung und zwischen
dieser und dem Turbinenrad angeordneter Überbrückungs
kupplung mit einer mit dem Turbinenrad in Drehverbindung
stehenden Lamelle, die einerseits mit dem Gehäuse und
andererseits mit einem axial verlagerbaren Kolben der
Überbrückungskupplung unter der Einwirkung eines hydrau
lischen Druckes auf wenigstens den Kolben in Wirkver
bindung bringbar ist und wobei der Kolben axial zwischen
Turbinenrad und Gehäusewandung vorgesehen ist, zwischen
Turbinenrad und Kolben ein erster mit Strömungsmittel
druckbeaufschlagbarer Raum zum Schließen der Kupplung
vorgesehen ist und zwischen Kolben und Gehäusewandung
ein weiterer, mit Strömungsmittel druckbeaufschlagbarer
Raum zum Öffnen der Kupplung, dadurch gekennzeichnet,
daß im weiteren Druckraum mechanische Vorkehrungen
vorhanden sind zur Angleichung der Drehgeschwindigkeit
der in diesem Raum vorhandenen Strömungsmittelring
schicht an die Drehgeschwindigkeit des Turbinenrades bei
offener oder schlupfender Kupplung.
3. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit Überbrückungs
kupplung, bestehend aus einem an der Abtriebswelle einer
Brennkraftmaschine befestigbaren Gehäuse mit zumindest
annähernd radial verlaufender Wandung und zwischen
dieser und dem Turbinenrad angeordneter Überbrückungs
kupplung mit einer mit dem Turbinenrad in Drehverbindung
stehenden Lamelle, die einerseits mit dem Gehäuse und
andererseits mit einem axial verlagerbaren Kolben der
Überbrückungskupplung unter der Einwirkung eines hydrau
lischen Druckes auf wenigstens den Kolben in Wirkver
bindung bringbar ist und wobei der Kolben axial zwischen
Turbinenrad und Gehäusewandung vorgesehen ist, zwischen
Turbinenrad und Kolben ein erster mit Strömungsmittel
druckbeaufschlagbarer Raum zum Schließen der Kupplung
vorgesehen ist und zwischen Kolben und Gehäusewandung
ein weiterer, mit Strömungsmittel druckbeaufschlagbarer
Raum zum Öffnen der Kupplung, dadurch gekennzeichnet,
daß im weiteren Raum mechanische Vorkehrungen vorgesehen
sind zur Verringerung der abweichenden Drehgeschwindig
keiten der beidseits des Kolbens vorhandenen Strömungs
mittelringschichten bei offener oder schlupfender
Kupplung.
4. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit Überbrückungs
kupplung, bestehend aus einem an der Abtriebswelle einer
Brennkraftmaschine befestigbaren Gehäuse mit zumindest
annähernd radial verlaufender Wandung und zwischen
dieser und dem Turbinenrad angeordneter Überbrückungs
kupplung mit einer mit dem Turbinenrad in Drehverbindung
stehenden Lamelle, die einerseits mit dem Gehäuse und
andererseits mit einem axial verlagerbaren Kolben der
Überbrückungskupplung unter der Einwirkung eines hydrau
lischen Druckes auf wenigstens den Kolben in Wirkver
bindung bringbar ist und wobei der Kolben axial zwischen
Turbinenrad und Gehäusewandung vorgesehen ist, zwischen
Turbinenrad und Kolben ein erster mit Strömungsmittel
druckbeaufschlagbarer Raum zum Schließen der Kupplung
vorgesehen ist und zwischen Kolben und Gehäusewandung
ein weiterer, mit Strömungsmittel druckbeaufschlagbarer
Raum zum Öffnen der Kupplung, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Kolben und Turbinenrad mechanische Vor
kehrungen vorgesehen sind zur Reduzierung des Drehge
schwindigkeitsunterschiedes zwischen den beidseits des
Kolbens vorhandenen Strömungsmittelringschichten bei
offener oder schlupfender Kupplung.
5. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit Überbrückungs
kupplung, bestehend aus einem an der Abtriebswelle einer
Brennkraftmaschine befestigbaren Gehäuse mit zumindest
annähernd radial verlaufender Wandung und zwischen
dieser und dem Turbinenrad angeordneter Überbrückungs
kupplung mit einer mit dem Turbinenrad in Drehverbindung
stehenden Lamelle, die einerseits mit dem Gehäuse und
andererseits mit einem axial verlagerbaren Kolben der
Überbrückungskupplung unter der Einwirkung eines hydrau
lischen Druckes auf wenigstens den Kolben in Wirkver
bindung bringbar ist und wobei der Kolben axial zwischen
Turbinenrad und Gehäusewandung vorgesehen ist, zwischen
Turbinenrad und Kolben ein erster mit Strömungsmittel
druckbeaufschlagbarer Raum zum Schließen der Kupplung
vorgesehen ist und zwischen Kolben und Gehäusewandung
ein weiterer, mit Strömungsmittel druckbeaufschlagbarer
Raum zum Öffnen der Kupplung, dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl im ersten als auch im weiteren Raum mechani
sche Vorkehrungen vorgesehen sind zur Reduzierung des
Drehgeschwindigkeitsunterschiedes der beidseits des
Kolbens vorhandenen Strömungsmittelringschichten bei
offener oder schlupfender Kupplung.
6. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit Überbrückungs
kupplung, bestehend aus einem an der Abtriebswelle einer
Brennkraftmaschine befestigbaren Gehäuse mit zumindest
annähernd radial verlaufender Wandung und zwischen
dieser und dem Turbinenrad angeordneter Überbrückungs
kupplung mit einer mit dem Turbinenrad in Drehverbindung
stehenden Lamelle, die einerseits mit dem Gehäuse und
andererseits mit einem axial verlagerbaren Kolben der
Überbrückungskupplung unter der Einwirkung eines hydrau
lischen Druckes auf wenigstens den Kolben in Wirkver
bindung bringbar ist und wobei der Kolben axial zwischen
Turbinenrad und Gehäusewandung vorgesehen ist, zwischen
Turbinenrad und Kolben ein erster mit Strömungsmittel
druckbeaufschlagbarer Raum zum Schließen der Kupplung
vorgesehen ist und zwischen Kolben und Gehäusewandung
ein weiterer, mit Strömungsmittel druckbeaufschlagbarer
Raum zum Öffnen der Kupplung, dadurch gekennzeichnet,
daß im ersten Raum und/oder im weiteren Raum Mittel
vorgesehen sind, welche auf das in diesen Räumen vorhan
dene Strömungsmittel derart einwirken, daß die beidseits
auf den Kolben axial einwirkenden Kräfte zumindest
einander angenähert werden bei offener oder schlupfender
Kupplung.
7. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit Überbrückungs
kupplung, bestehend aus einem an der Abtriebswelle einer
Brennkraftmaschine befestigbaren Gehäuse mit zumindest
annähernd radial verlaufender Wandung sowie einem
Turbinenrad und axial zwischen Turbinenrad und der Gehäu
sewandung angeordneter Überbrückungskupplung mit wenig
stens einer mit dem Gehäuse in Drehverbindung stehenden
Lamelle, die einerseits mit dem Turbinenrad und anderer
seits mit einem axial verlagerbaren Kolben der Über
brückungskupplung durch Einwirkung eines hydraulischen
Druckes auf wenigstens den Kolben in Wirkverbindung
bringbar ist und wobei der Kolben axial zwischen Turbi
nenrad und Gehäusewandung vorgesehen ist, zwischen
Gehäusewandung und Kolben ein erster mit Strömungsmittel
druckbeaufschlagbarer Raum zum Schließen der Kupplung
vorgesehen ist und zwischen Kolben und Turbinenrad ein
zweiter, mit Strömungsmittel druckbeaufschlagbarer Raum
zum Öffnen der Kupplung, dadurch gekennzeichnet, daß im
ersten und/oder im zweiten Raum Mittel vorhanden sind
zur Reduzierung der Geschwindigkeitsdifferenz in Um
fangsrichtung der bei geöffneter oder schlupfender Über
brückungskupplung im Schubbetrieb im Druckraum zwischen
Turbine und Kolben vorhandenen höheren Drehgeschwin
digkeit des Strömungsmittels (der Strömungsmittelring
schicht) gegenüber der im Druckraum zwischen Kolben und
Gehäusewandung vorherrschenden niedrigeren Drehgeschwin
digkeit des Strömungsmittels (der Strömungsmittelring
schicht).
8. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit Überbrückungs
kupplung, bestehend aus einem an der Abtriebswelle einer
Brennkraftmaschine befestigbaren Gehäuse mit zumindest
annähernd radial verlaufender Wandung sowie einem
Turbinenrad und axial zwischen Turbinenrad und der
Gehäusewandung angeordneter Überbrückungskupplung mit
wenigstens einer mit dem Gehäuse in Drehverbindung
stehenden Lamelle, die einerseits mit dem Turbinenrad
und andererseits mit einem axial verlagerbaren Kolben
der Überbrückungskupplung durch Einwirkung eines hydrau
lischen Druckes auf wenigstens den Kolben in Wirkver
bindung bringbar ist und wobei der Kolben axial zwischen
Turbinenrad und Gehäusewandung vorgesehen ist, zwischen
Gehäusewandung und Kolben ein erster mit Strömungsmittel
druckbeaufschlagbarer Raum zum Schließen der Kupplung
vorgesehen ist und zwischen Kolben und Turbinenrad ein
weiterer, mit Strömungsmittel druckbeaufschlagbarer Raum
zum Öffnen der Kupplung, dadurch gekennzeichnet, daß im
weiteren Druckraum mechanische Vorkehrungen vorhanden
sind zur Angleichung der Drehgeschwindigkeit der in
diesem Raum vorhandenen Strömungsmittelringschicht an
die Drehgeschwindigkeit des Gehäuses bei offener oder
schlupfender Kupplung.
9. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit Überbrückungs
kupplung, bestehend aus einem an der Abtriebswelle einer
Brennkraftmaschine befestigbaren Gehäuse mit zumindest
annähernd radial verlaufender Wandung sowie einem
Turbinenrad und axial zwischen Turbinenrad und der Gehäu
sewandung angeordneter Überbrückungskupplung mit wenig
stens einer mit dem Gehäuse in Drehverbindung stehenden
Lamelle, die einerseits mit dem Turbinenrad und anderer
seits mit einem axial verlagerbaren Kolben der Über
brückungskupplung durch Einwirkung eines hydraulischen
Druckes auf wenigstens den Kolben in Wirkverbindung
bringbar ist und wobei der Kolben axial zwischen Turbi
nenrad und Gehäusewandung vorgesehen ist, zwischen
Gehäusewandung und Kolben ein erster mit Strömungsmittel
druckbeaufschlagbarer Raum zum Schließen der Kupplung
vorgesehen ist und zwischen Kolben und Turbinenrad ein
weiterer, mit Strömungsmittel druckbeaufschlagbarer Raum
zum Öffnen der Kupplung, dadurch gekennzeichnet, daß im
weiteren Raum mechanische Vorkehrungen vorgesehen sind
zur Verringerung der Drehgeschwindigkeitsdifferenz
zwischen den beidseits des Kolbens vorhandenen Strö
mungsmittelringschichten bei offener oder schlupfender
Kupplung.
10. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit Überbrückungs
kupplung, bestehend aus einem an der Abtriebswelle einer
Brennkraftmaschine befestigbaren Gehäuse mit zumindest
annähernd radial verlaufender Wandung sowie einem
Turbinenrad und axial zwischen Turbinenrad und der Gehäu
sewandung angeordneter Überbrückungskupplung mit wenig
stens einer mit dem Gehäuse in Drehverbindung stehenden
Lamelle, die einerseits mit dem Turbinenrad und anderer
seits mit einem axial verlagerbaren Kolben der Über
brückungskupplung durch Einwirkung eines hydraulischen
Druckes auf wenigstens den Kolben in Wirkverbindung
bringbar ist und wobei der Kolben axial zwischen Turbi
nenrad und Gehäusewandung vorgesehen ist, zwischen
Gehäusewandung und Kolben ein erster mit Strömungsmittel
druckbeaufschlagbarer Raum zum Schließen der Kupplung
vorgesehen ist und zwischen Kolben und Turbinenrad ein
weiterer, mit Strömungsmittel druckbeaufschlagbarer Raum
zum Öffnen der Kupplung, dadurch gekennzeichnet, daß
axial zwischen Kolben und Turbinenrad mechanische Vor
kehrungen vorgesehen sind zur Reduzierung des Drehge
schwindigkeitsunterschiedes zwischen den beidseits des
Kolbens vorhandenen Strömungsmittelringschichten bei
offener oder schlupfender Kupplung.
11. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit Überbrückungs
kupplung, bestehend aus einem an der Abtriebswelle einer
Brennkraftmaschine befestigbaren Gehäuse mit zumindest
annähernd radial verlaufender Wandung sowie einem
Turbinenrad und axial zwischen Turbinenrad und der Gehäu
sewandung angeordneter Überbrückungskupplung mit wenig
stens einer mit dem Gehäuse in Drehverbindung stehenden
Lamelle, die einerseits mit dem Turbinenrad und anderer
seits mit einem axial verlagerbaren Kolben der Über
brückungskupplung durch Einwirkung eines hydraulischen
Druckes auf wenigstens den Kolben in Wirkverbindung
bringbar ist und wobei der Kolben axial zwischen Turbi
nenrad und Gehäusewandung vorgesehen ist, zwischen
Gehäusewandung und Kolben ein erster mit Strömungsmittel
druckbeaufschlagbarer Raum zum Schließen der Kupplung
vorgesehen ist und zwischen Kolben und Turbinenrad ein
weiterer, mit Strömungsmittel druckbeaufschlagbarer Raum
zum Öffnen der Kupplung, dadurch gekennzeichnet, daß
sowohl im ersten als auch im weiteren Raum mechanische
Vorkehrungen vorgesehen sind zur Reduzierung des Drehge
schwindigkeitsunterschiedes der beidseits des Kolbens
vorhandenen Strömungsmittelringschichten bei offener
oder schlupfender Kupplung.
12. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit Überbrückungs
kupplung, bestehend aus einem an der Abtriebswelle einer
Brennkraftmaschine befestigbaren Gehäuse mit zumindest
annähernd radial verlaufender Wandung sowie einem
Turbinenrad und axial zwischen Turbinenrad und der Gehäu
sewandung angeordneter Überbrückungskupplung mit wenig
stens einer mit dem Gehäuse in Drehverbindung stehenden
Lamelle, die einerseits mit dem Turbinenrad und anderer
seits mit einem axial verlagerbaren Kolben der Über
brückungskupplung durch Einwirkung eines hydraulischen
Druckes auf wenigstens den Kolben in Wirkverbindung
bringbar ist und wobei der Kolben axial zwischen Turbi
nenrad und Gehäusewandung vorgesehen ist, zwischen
Gehäusewandung und Kolben ein erster mit Strömungsmittel
druckbeaufschlagbarer Raum zum Schließen der Kupplung
vorgesehen ist und zwischen Kolben und Turbinenrad ein
weiterer, mit Strömungsmittel druckbeaufschlagbarer Raum
zum Öffnen der Kupplung, dadurch gekennzeichnet, daß im
ersten Raum und/oder im weiteren Raum Mittel vorgesehen
sind, welche auf das in diesen Räumen vorhandene Strö
mungsmittel derart einwirken, daß die beidseits auf den
Kolben axial einwirkenden Kräfte zumindest einander
angenähert werden bei offener oder schlupfender Kupp
lung.
13. Drehmomentwandler nach mindestens einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lamelle radial nach innen über ihre Reibflächen hinaus
verlängert ist.
14. Drehmomentwandler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß die Lamelle bis zumindest der halben radialen
Erstreckung der Beschaufelung des Turbinenrades radial
nach innen ragt.
15. Drehmomentwandler nach Anspruch 13 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die radial nach innen reichende
Verlängerung zumindest annähernd über die gesamte
radiale Erstreckung des Kolbens reicht.
16. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß der radial nach innen
reichende Bereich der Lamelle Konturen aufweist.
17. Drehmomentwandler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich
net, daß die Konturen Durchbrüche sind.
18. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 16 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die Konturen Anformungen,
wie Schaufeln, sind.
19. Drehmomentwandler nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 6 und 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das
Kolbenblech auf der dem Turbinenrad zugewandten Seite
Konturen wie Vorsprünge, Beschaufelung oder dergleichen
aufweist, die im Zugbetrieb eine Erhöhung der Drehge
schwindigkeit des Strömungsmittels bewirken.
20. Drehmomentwandler nach mindestens einem der Ansprüche 7
bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenblech auf
der dem Gehäuse zugewandten Seite Konturen wie Vor
sprünge, Beschaufelung oder dergleichen aufweist, die
eine Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des Strömungs
mittels im Schubbetrieb bewirken.
21. Drehmomentwandler nach mindestens einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
dem zwischen Turbinenrad und Kolben befindlichen Raum
und dem zwischen Turbinenrad und Pumpenrad befindlichen
Raum die Druckdifferenz verringernde Durchlässe bzw.
Verbindungen vorgesehen sind.
22. Drehmomentwandler nach Anspruch 21, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Durchlässe radial innerhalb des
Flansches des Turbinenrades vorgesehen sind.
23. Drehmomentwandler nach Anspruch 22, dadurch gekennzeich
net, daß die Durchlässe in der Turbinennabe vorgesehen
sind.
Priority Applications (6)
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