Hydrodynamischer Wandler mit einer Uberbrückungskupplung
Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Wandler nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein hydrodynamischer Wandler der genannten Gattung ist durch die DE-Cl 39 15 186 bekannt. Vor- teilhaft bei dieser Gattung ist es, daß der Wandler¬ innendruck nicht abhängig vom Betätigungsdruck der hydraulisch über einen Ringkolben betätigten Uber¬ brückungskupplung ist, sondern der Betätigungsdruck entgegengesetzt zum Wandlerinnendruck auf den Ring- kolben wirkt und in Abhängigkeit vom Wandlerinnen¬ druck gesteuert wird, und zwar in der Weise, daß aus dem Wandlerzulaufdruck und Wandlerablaufdruck ein Vergleichssteuerdruck gebildet wird, der auf ein vor¬ gesteuertes Regelventil wirkt. Dieses wird anderer- seits von einem KupplungsSteuerventil beaufschlagt, das in Abhängigkeit von der Turbinendrehzahl und von der Abtriebsdrehzahl des Getriebes eine gesteuerte Druckmittelleitung mit einer Hauptdruckleitung oder einem Null-Anschluß verbindet. Dadurch fällt der Be- tätigungsdruck bei geöffneter Uberbrückungskupplung auf Null ab.
Um den Ringkolben schnell mit Schließdruck be¬ aufschlagen zu können, ist ein Bypass-Steuerventil vorgesehen, das eine ungedrosselte Verbindung zum Schließdruckraum am Ringkolben ermöglicht.
Es ist ferner ein hydrodynamischer Wandler ande¬ rer Gattung bekannt, DE-C2 31 30 871, bei dem eine Uberbrückungskupplung in Schließrichtung vom Wandler¬ innendruck beaufschlagt wird. Dieser ist somit gleich dem Schließdruck und damit von diesem abhängig. Der Zulaufdruck des Druckmittels zum Wandler wird in Ab¬ hängigkeit vom Ansaugdruck und der Drehzahl einer Antriebsmaschine sowie von der Ausgangsdrehzahl und der Schmieröltemperatur geregelt. Da sich der Wandler- innendruck mit dem Belastungszustand des Wandlers, der Temperatur und Viskosität ändert sowie von den Fertigungstoleranzen abhängig ist, stellen sich trotz eines gleichen Zulaufdrucks, je nach Betriebsverhält¬ nissen, unterschiedliche Schließdrücke ein.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen hydrodynamischen Wandler der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, dessen Uberbrückungskupplung bei geringem Energieauf- wand schnell und über weite Betriebsbereiche präzise angesteuert werden kann. Sie wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils in Ver¬ bindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von An¬ spruch 1 gelöst.
Nach der Erfindung wird der Schließdruck der Kupplung nicht auf Null abgesenkt, sondern nur um einen vorgebbaren Betrag, so daß er niedriger ist als der Innendruck des Wandlers und die Kupplung aus- reichend öffnet. Dadurch bleibt der Schließdruckraum am Ringkolben mit Druckmittel gefüllt, so daß die Uberbrückungskupplung mit geringer Druckmittelzufuhr schnell anspricht, wenn sie wieder zugeschaltet wird.
Da der Schließdruck in Abhängigkeit vom Wandlerinnen¬ druck geregelt wird, werden betriebsbedingte Verände¬ rungen sowie Fertigungstoleranzen, die in der Serien¬ fertigung entstehen, berücksichtigt und weitgehend selbsttätig ausgeglichen. Die vorgebbare Druckdiffe¬ renz kann durch die Auslegung der Regelfedern bestimmt werden. Sie ist somit nicht von dem veränderlichen Innendruck des Wandlers abhängig.
Da der Wandlerinnendruck als solcher schwer er¬ faßbar ist, können zur Regelung andere Referenzdrücke verwendet werden, z. B. ein VergleichsSteuerdruck, der aus dem Wandlerzulaufdruck und dem Wandlerablaufdruck gebildet wird oder nur der Ausgangsdruck des Wandlers, der eine gute Näherung ergibt.
Aus Komfortgründen und um Schwingungen zu dämp¬ fen reicht es in vielen Fällen nicht aus, die Uber¬ brückungskupplung bei allen Betriebszuständen mit dem gleichen Schließdruck zuzuschalten. Es wird daher ge¬ mäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß sowohl der Ausgangsdruck des Wandlers als auch ein in Abhängigkeit von anderen Betriebsparametern modulierter Steuerdruck als Vorsteuerdruck auf das vorgesteuerte Regelventil wirken. Solche Betriebs¬ parameter sind unter anderem z. B. die Motordrehzahl, die Abtriebsdrehzahl, das Antriebsmoment, Betriebs¬ mittel- und Umgebungstemperaturen, die Fahrbahn¬ neigung, Querbewegungen, Lenkeinschlagwinkel, Brems- druck usw. Selbstverständlich können neben diesen unmittelbaren Betriebsparametern entsprechende ge¬ messene oder berechnete Referenzparameter sowie deren
n'te Ableitung nach der Zeit verwendet werden, wobei n eine ganze Zahl zwischen eins und unendlich ist.
Der Ausgangsdruck des Wandlers sorgt als Vor- Steuerdruck dafür, daß zwischen dem Schließdruck und dem Innendruck des Wandlers eine für die Öffnungs- stellung ausreichende Druckdifferenz besteht, während der von den anderen Betriebsparametern modulierte Steuerdruck den Schließdruck so weit erhöht, bis die Uberbrückungskupplung schlupft oder ganz schließt, entsprechend dem Vorliegen der Betriebsparameter.
Als vorgesteuertes Regelventil eignet sich be¬ sonders ein Regelventil nach Anspruch 3. Die druckbe- aufschlagten Wirkflächen sind mit den Ventilfedern so abgestimmt, daß bei ausgeschalteter Uberbrückungs¬ kupplung der Schließdruck um einen bestimmten Betrag kleiner als der Ausgangsdruck des Wandlers ist und daß bei Beginn der Drehmomentübertragung der Schließ- druck gleich dem Ausgangsdruck des Wandlers ist.
Um den Steuerstrom in Abhängigkeit von anderen Betriebsparametern über einen weiten Betriebsbereich modulieren zu können, ohne daß große Steuerströme entstehen und einen entsprechenden Energieverlust verursachen, ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein Konstantstromventil vorgesehen, das den Druckmittelstrom des modulierten Steuerdrucks kon¬ stant auf niedrigem Niveau und somit die Leckverluste gering hält.
In den Ansprüchen sind Merkmalskombinationen zur Lösung der gestellten Aufgabe angegeben. Der Fachmann
wird im Hinblick auf die Beschreibung ohne weiteres weitere sinnvolle Kombinationen der Merkmale zur Lösung der gestellten Aufgabe in Betracht ziehen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 den schematischen Aufbau eines hydro- dynamischen Wandlers mit der dazuge¬ hörenden Ansteuerung,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein vorge¬ steuertes Regelventil nach Fig. 1.
Ein hydrodynamischer Wandler 1 hat eine mit einer nicht näher dargestellten Antriebsmaschine trieblich verbundene Pumpe 2, ein Leitrad 3 und eine Turbine 4. Wandler dieser Bauart sind weit verbreitet und im allgemeinen dem Fachmann bekannt.
Zwischen der Turbine 4 und der Pumpe 2 ist eine Uberbrückungskupplung 5 angeordnet, die von einem Ringkolben 6 betätigt wird. Dieser schließt mit einem Pumpengehäuse 7 einen Schließdruckraum 8 ein.
Über eine Zuführleitung 11 und eine Abführlei- tung 12 wird der Wandler 1 mit Druckmittel versorgt. Entsprechend dem Druck in der Zuführleitung 11 und dem Druck am Ausgang des Wandlers 1, Ausgangsdruck, stellt sich im Wandler 1 in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen, Temperaturen und der Viskosität des Betriebsmittels sowie den Fertigungstoleranzen
ein Wandlerinnendruck ein, der auch eine erste Wirk¬ fläche 9 des Ringkolbens 6 beaufschlagt. Über eine Druckleitung 13 wirkt ein Schließdruck auf eine zweite Wirkfläche 10 des Ringkolbens 6. Der Schließ- druck wird von einem vorgesteuerten Regelventil 14 in Abhängigkeit vom Ausgangsdruck des Wandlers 1 und eines von anderen Betriebsparametern modulierten Steuerdrucks geregelt, die als Vorsteuerdrücke das Regelventil 14 beaufschlagen. Durch ein elektromagne- tisch betätigbares Steuerdruckventil 15, das in üb¬ licher Weise von einer nicht dargestellten elektro¬ nischen Auswerteeinheit angesteuert wird, wird der Steuerdruck in Abhängigkeit von Betriebsparametern moduliert. Der Steuerstrom wird von einer Hauptdruck- mittelleitung 16 abgezweigt und durch ein Konstant¬ stromventil 17 in üblicher Bauweise konstant gehal¬ ten. Das Konstantstromventil 17 enthält eine Dämp¬ fungsdrossel 18 und eine Konstantdrossel 19. Der Druckabfall an der Konstantdrossel 19 wird bestimmt durch eine Regelfeder 20 des Konstantstromventils 17. Durch den konstant geregelten Druckabfall an der Festdrossel 19 ergibt sich ein konstanter Druckmit¬ telstrom in einer Steuerleitung 22, die zum Steuer¬ druckventil 15 führt.
Das Regelventil 14 umfaßt ein Ventilgehäuse 23 mit Verschlußplatten 24 und 25. In dem Ventilge¬ häuse 23 ist ein Schieber 26 axial verschiebbar ge¬ führt. Der Schieber 26 hat Steuerbünde 27 und 28, die mit Steuernuten 29, 30 und 31 zusammenarbeiten. Die
Steuernut 31 steht mit der Hauptdruckmittelleitung 16, die Steuernut 30 mit der Druckmittelleitung 13 zum
Schließdruckraum 8 und die Steuernut 29 mit einem Sumpf 32 in Verbindung.
In dem Schieber 26 sind zwei gleiche Kolben 33 und 34 koaxial geführt. Der erste Kolben 33 wird von einer ersten Regelfeder 35 gegen die Verschlu߬ platte 25 und der zweite Kolben 34 von einer zweiten Regelfeder 36 gegen die Verschlußplatte 24 gedrückt. Eine Wand 37 im Schieber 26 stützt die Regelfedern 35 und 36 ab und trennt ihre Räume voneinander. Der zur ersten Regelfeder 35 gehörende erste Federraum 38 ist über eine Drosselbohrung 39 mit einer Nut 40 zwischen den Steuerbünden 27 und 28 verbunden. Der zur zweiten Regelfeder 36 gehörende zweite Federraum 41 steht über eine Bohrung 42 ständig mit dem Anschluß einer Steuerleitung 43, die zum Ausgang 44 des Wandlers 1 führt, in Verbindung. Der modulierte Druck in der Steuerleitung 22 wirkt über eine Nut 45 im Schie¬ ber 26 auf den zweiten Kolben 34, entgegen der zweiten Regelfeder 36 und einer den zweiten Kolben umgebenden Wirkfläche 46 am Schieber 26.
Zu Beginn des Betriebs steht der Schieber 26 in der gezeichneten Stellung, da die erste Regelfeder 35 stärker ausgelegt ist als die zweite Regelfeder 36 und der auf die Stirnflächen wirkende Druck Null oder sehr gering ist. Mit steigendem Druck am Ausgang 44 des Wandlers 1 steigt der Druck im zweiten Feder¬ raum 41 und der Schieber 26 wird, entgegen der Kraft der ersten Regelfeder 35, nach links verschoben, so daß über die Nut 40 die Hauptdruckmittelleitung 16 mit der Druckmittelleitung 13 verbunden wird. Dabei wirkt über die Drosselbohrung 39 der Druck der
Druckmittelleitung 13 im ersten Federraum 38 auf den Schieber 26. Sind die Wirkflächen in den Feder¬ räumen 38 und 39 gleich, schließt der Schieber 26 die Hauptdruckmittelleitung wieder, sobald der Druck in der Druckmittelleitung 13 und die Federkraft der ersten Regelfeder gleich dem Druck am Ausgang 44 des Wandlers 1 plus der Federkraft der zweiten Regel- t feder 36 und dem Steuerdruck in der Leitung 22 ist. Der Steuerdruck und die Differenz der Federkräfte der Regelfedern 35 und 36 ergeben einen Differenzdruck, um den der Druck in der Druckleitung 13 geringer ist als in der Steuerleitung 43. Unabhängig davon, wie sich der Ausgangsdruck in Abhängigkeit von der je¬ weiligen Betriebssituation ändert, bleibt diese Druckdifferenz stets erhalten.
Soll nun die Uberbrückungskupplung 6 in Abhän¬ gigkeit von weiteren Betriebsparametern geschlossen werden, wird der Schließdruck in der Druckmittel- leitung 13 dadurch erhöht, daß durch das Steuerdruck¬ ventil 15 der Steuerdruck in der Steuerleitung 22 er¬ höht wird. Dieser wirkt auf den Schieber 26 in der Weise, daß die Druckmittelleitung 13 so lange mit der Hauptdruckmittelleitung 16 verbunden wird, bis sich ein entsprechend höherer Schließdruck eingestellt hat,
Verringert sich der Druck am Ausgang 44 des Wandlers 1 oder wird der Steuerdruck in der Steuer¬ druckleitung 22 reduziert, wird die Druckmittellei- tung 13 so lange mit dem Sumpf verbunden, bis sich wieder eine gewünschte Druckdifferenz zwischen dem Schließdruck und dem Wandlerinnendruck eingestellt hat. Dadurch ist es möglich, unabhängig von Serien-
Streuungen in der Fertigung, die Schließkräfte der Uberbrückungskupplung 6 in engen Toleranzen zu regeln und mit einfachen Steuermitteln schnell an die je¬ weiligen Betriebserfordernisse anzupassen. Für die Ansteuerung der Uberbrückungskupplung 6 wird nur sehr wenig Druckmittel benötigt, da der Schließdruckraum 8 bei geöffneter Uberbrückungskupplung stets gefüllt bleibt und der Schließdruck auf einem vorgebbaren Niveau unter dem Innendruck des Wandlers 1 gehalten wird. Von diesem Niveau aus regelt das Steuerdruck¬ ventil 15. Es kann daher für einen kleinen Regelbe¬ reich ausgelegt werden, der dem zusätzlich zu regeln¬ den Differenzdruck zwischen dem maximalen und mini¬ malen Schließdruck entspricht.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Ansteue¬ rung einer Uberbrückungskupplung so vorzunehmen, daß der Schließdruck der Kupplung auf einen vorgebbaren Wert abgesenkt wird. Dieser Wert liegt unterhalb einer Schwelle, bei der die Kupplung schließt. Somit ist sichergestellt, daß die Kupplung geöffnet bleibt. Der Schließdruckraum der Kupplung bleibt mit einem vorbestimmten Betrag an Druckmittel gefüllt. Es ist nur ein geringer Betrag an zusätzlichem Druckmittel erforderlich, um den Schließdruck über die Schwelle hinaus zu erhöhen und die Kupplung zu schließen. Die Kupplung kann somit bei einer geringen Druckmittelzu¬ fuhr schnell ansprechen.
Eine entsprechende Ansteuerung ist auch für andere Arten von Kupplungen möglich.
Unter Kupplung soll im folgenden jede Art von lösbarer Verbindung verstanden werden, die durch Zu¬ führung von pneumatischem oder hydraulischem Druck¬ mittel geschlossen oder geöffnet werden kann, bei- spielsweise Schaltkupplungen.
Bei derartigen Kupplungen wird beispielsweise in gleicher Art der Schließdruck gesenkt, wenn die Kupplung geöffnet wird. Entsprechend kann auch der Öffnungsdruck gesenkt werden, wenn die Kupplung ge¬ schlossen wird. Im Druckraum für die Kupplungsbetäti¬ gung bleibt gerade so viel Druckmittel vorhanden, daß die Kupplung ihren aktuellen Schaltzustand nicht verändert. Es ist sichergestellt, daß der verblei- bende Betrag an Druckmittel die Kupplung sicher im aktuellen Schaltzustand hält.
Soll der Schaltzustand der Kupplung geändert werden, so ist nur ein geringer Betrag an weiterem Druckmittel erforderlich, um die Kupplung zu schal¬ ten. Dadurch wird ein schnelles Ansprechen der Kupp¬ lung erreicht.
Bezugszeichen