DE10131864A1

DE10131864A1 - Hydrodynamischer Drehmomentwandler und Betriebsverfahren für einen solchen Wandler

Info

Publication number: DE10131864A1
Application number: DE2001131864
Authority: DE
Inventors: Roland Nied
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-06-30
Filing date: 2001-06-30
Publication date: 2003-01-16
Anticipated expiration: 2021-07-01
Also published as: DE10131864B4

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Drehmomentwandler mit Pumpenrad und Turbinenrad in einem mit einem Fluid gefüllten Gehäuse, insbesondere als Teil eines Fahrzeugantriebs mit automatischer Schaltung. Um bei einem Antrieb mit einem solchen Drehmomentwandler manuell ausgelöste Schaltvorgänge direkter bewirken zu können und die Anfahrbeschleunigung zu verbessern, wird dem Pumpenrad eine stufenlos einstellbare saugseitige Drossel zugeordnet.

Description

Strömungsmaschinen in der Ausbildung als hydrodynamische Drehmomentwandler, worauf sich die vorliegende Erfindung bezieht, sind beispielsweise aus DE 44 33 482 A1 und DE 34 10 525 A1 bekannt. Bei ihnen sind in einem Gehäuse ein beschaufeltes Pumpenrad und ein beschaufeltes Turbinenrad angeordnet, wobei das Pumpenrad von einem Motor angetrieben wird, sodass im Gehäuse befindliches Öl nach außen verdrängt wird und in das Turbinenrad gelangt, um dort umgelenkt zu werden und in das Pumpenrad zurückzugelangen. Durch das auf diese Weise geförderte Öl wird das Turbinenrad zunehmend mitgenommen, bis die Drehzahlen von Pumpenrad und von Turbinenrad einander entsprechen.

Der unzulängliche Wirkungsgrad einer solchen Einrichtung bei niedrigen Drehzahlen wird dadurch ausgeglichen, dass das von der Turbine geförderte Öl zunächst einem Leitschaufelkranz zugeführt wird, ehe es wieder in das Pumpenrad gelangt. Sind die Drehzahlen von Pumpenrad und Turbinenrad weitgehend aneinander angeglichen, so ist der Wirkungsgrad nur noch durch den geringen Schlupf beeinträchtigt, der dadurch entsteht, dass das Turbinenrad stets etwas hinter dem Pumpenrad zurückbleibt.

Durch den Kupplungseffekt wird ein stoßfreies Anfahren einer von der Turbine angetriebenen Arbeitsmaschine erreicht. Wird eine solche Strömungsmaschine als Kupplung in Verbindung mit einem Getriebe als automatisch zu schaltender Fahrzeugantrieb eingesetzt, so ist ein stoßfreies Anfahren des Fahrzeuges möglich. Die vielfach als lästig empfundenen Kupplungsvorgänge, die einem Schaltvorgang mit einem üblichen mechanischen Getriebe stets vorausgehen müssen, entfallen. Andererseits sind zwar die bekannten Automatikgetriebe für den Kraftfahrzeugbetrieb im Stau zwar sehr bequem, vermitteln aber andererseits dem eher sportlich ambitionierten Kraftfahrzeuglenker den bekannten "Gummibandeffekt", weil eben die Verbindung nicht so direkt ist, wie bei rein mechanisch zu schaltenden Antrieben.

Die vorliegende Erfindung geht nun von dieser Situation aus, indem sie die bei modernen Automatikgetrieben für PKW im allgemeinen gebotenen Wahl zwischen zwei Fahrprogrammen mit einem vollautomatischen Modus einerseits und einer Betriebsart, in der die Fahrstufen manuell gewählt werden können (Switchtronik) andererseits hinnimmt, es sich aber zur Aufgabe macht, das Fahrverhalten im manuellen ("Sport") Modus dem eines handgeschalteten Fahrzeugs mit mechanischer Kupplung anzugleichen. Insbesondere soll die Anfahrbeschleunigung wesentlich verbessert werden.

Der Lösung der Aufgabe dient die Ausbildung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers gemäß Anspruch 1, der gemäß den Ansprüchen 2 bis 4 zweckmäßig auszugestalten ist, sowie der Betrieb eines solchen Drehmomentwandlers gemäß dem Verfahren nach Anspruch 5, das nach den Ansprüchen 6 bis 11 weiter ausgebildet werden kann.

Zusammenfassend werden demnach das eingangs aufgezeigte Problem und die daraus resultierende obengenannte Aufgabe dadurch gelöst, dass dem Pumpenrad des Drehmomentwandlers eine stufenlos einstellbare saugseitige Drossel zugeordnet wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist diese Drossel als Irisblende ausgeführt. Bei vollständig geschlossener Ansaugöffnung des Pumpenrades fördert dieses kein Öl. Damit ist - analog zu einer mechanischen Kupplung - der Kraftfluß unterbrochen. Somit kann die zum Anfahren gewünschte Motordrehzahl frei gewählt werden. Ist diese erreicht, wird durch aktives Eingreifen des Fahrers (z. B. durch Lösen der Fahrzeugbremsen) die Ansaugöffnung freigegeben und damit eine wesentlich kraftvollere Anfahrbeschleunigung erzielt. Der Öffnungsvorgang selbst kann dabei von der Traktionskontrolle gesteuert werden. In weiterer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, die Wandlerüberbrückungskupplung zu schließen, sobald die Differenzdrehzahl zwischen Pumpenrad und Turbinenrad einen geringfügigen Betrag angenommen hat und diese während des Fahrbetriebes dauerhaft geschlossen zu halten. Damit wird der lästige "Gummibandeffekt" beseitigt, die manuell ausgelösten Schaltvorgänge erfolgen direkter.

Der bildlichen Erläuterung der Erfindung dient die beiliegende Zeichnung, die im Schnitt schematisch einen an sich bekannten Drehmomentwandler darstellt, dem, angesicht der schematischen Darstellung ausreichend dargestellt, eine verschließbare Öffnung im Wandlergehäuse erfindungsgemäß zugeordnet ist, durch die hindurch, wenn sie freigegeben ist, das Betriebsfluid, im allgemeinen Öl, zum Pumpenrad gelangt. Außerdem weist der Drehmomentwandler zusätzlich zu der bei der vorstehenden Schilderung des Standes der Technik angenommenen Leiapparates einen funktionsgleichen, d. h. das gleiche Ergebnis liefernden Freilauf auf.
Danach weist der hydraulische Drehmomentwandler als wesentliche Bestandteile das als Schwungrad ausgebildete Gehäuse 1 mit der vom Motor kommenden Antriebswelle 2, das Turbinenrad 3, das Pumpenrad 4, den Leitapparat 5, den Freilauf 6 und die Abtriebswelle 7 auf. Die saugseitige Öffnung des Pumpenrades, die verschließbar sein soll, ist symbolisch durch die Linie 8 dargestellt.

Claims

1. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einem ein hydraulisches Medium aufnehmenden Gehäuse, in dem als Drehmomentübertragungsmittel ein Pumpenrad und ein relativ zu diesem drehbares Turbinenrad drehbar gelagert sind, wobei das Pumpenrad auf eine saugseitige Einlaßöffnung für das hydraulische Medium folgt, dadurch gekennzeichnet, dass die saugseitige Einlaßöffnung des Pumpenrades verschließbar ausgeführt iws.

2. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließorgan zum Verschließen der Einlaßöffnung des Pumpenrades Teil einer stufenlos einstellbaren Drossel ist.

3. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließorgan zum Verschließen der Einlaßöffnung des Pumpenrades eine Irisblende ist.

4. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gekennzeichnet durch die hydraulische Betätigung des Verschlußmittels, insbesondere der Irisblende.

5. Verfahren zum Betreiben eines Drehmomentwandlers nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Kupplung eines Fahrzeugantriebes, dadurch gekennzeichnet, dass die saugseitige Einlaßlöffnung im Fahrzeugstillstand geschlossen ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlaßöffnung nach Erreichen einer gewünschten Drehzahl des Fahrzeugmotors freigegeben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlaßöffnung beim Lösen einer Fahrzeugbremse oder unmittelbar danach zwangsweise freigegeben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlaßöffnung durch eine Traktionskontrolle des Fahrzeuges gesteuert freigegeben wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugöffnung nach dem Anfahren des Fahrzeuges erneut geschlossen wird, wenn sich die Drehzahlen von Pumpenrad und Turbinenrad nur noch geringfügig unterscheiden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugöffnung nach dem Anfahren des Fahrzeuges erneut geschlossen wird, wenn die Drehzahl des Turbinenrades etwa 80% bis 90% der Drehzahl des Pumpenrades erreicht hat.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugöffnung nach Erreichen weitgehend aneinander der angenäherter Drehzahlen von Pumpen- und Turbinenrad geschlossen wird und im weiteren Betriebsablauf geschlossen bleibt.