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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines hydrodynamischen
Drehmomentwandlers und einer damit korrespondierenden Wandlerüberbrückungskupplung
einer Getriebeeinrichtung gemäß der im
Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Aus
der Praxis ist es hinlänglich
bekannt, Antriebsstränge
von Fahrzeugen mit als hydrodynamische Drehmomentwandler ausgeführten Anfahrelementen
auszubilden. Um hydraulische Verluste im Bereich der hydrodynamischen
Drehmomentwandler zu reduzieren bzw. zu eliminieren, ist dazu übergegangen
worden, den Drehmomentwandlern so genannte Wandlerüberbrückungskupplungen
zuzuordnen. In geschlossenem Zustand einer Wandlerüberbrückungskupplung
wird hierzu eine Drehmomentübertragung
in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges im Bereich eines Drehmomentwandlers überbrückt. Die
Drehmomentübertragung
erfolgt dann im Wesentlichen mit geringeren Verlusten über eine durch
Reibschluss hergestellte Verbindung.
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Grundsätzlich werden
zwei unterschiedliche Systemgruppen von Anfahreinrichtungen, die
einen Drehmomentwandler und eine damit korrespondierende Wandlerüberbrückungskupplung
umfassen, verwendet.
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Bei
einer ersten Systemgruppe ist die hydraulische Betätigung der
Wandlerüberbrückungskupplung
in den Hydraulikfluidkreislauf des damit korrespondierenden hydraulischen
Drehmomentwandlers integriert, wobei derartige Systeme als Zweileitungswandler
bezeichnet werden. Ein zur Betätigung
der Wandlerüberbrückungskupplung
vorgesehener und mit hydraulischem Druck beaufschlagbarer Wandlerkupplungskolben
eines Zweileitungswandlers ist als flexibler Teller ausgebildet,
dessen Nabe drehfest mit einer Turbine des hydrodynamischen Drehmomentwandlers
verbunden ist.
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Bei
geöffneter
Wandlerüberbrückungskupplung
wird der Wandlerkupplungskolben von einer von einer Zulaufseite
des hydrodynamischen Drehmomentwandlers ausgehenden Ölströmung, die
in Richtung einer Rücklaufseite
des hydrodynamischen Drehmomentwandlers strömt, beaufschlagt bzw. von dieser überströmt. Zum
Schließen
der Wandlerüberbrückungskupplung
wird ein Zulaufdruck des hydrodynamischen Drehmomentwandlers im
Wesentlichen auf Null reduziert bzw. geschaltet, so dass ein im
hydrodynamischen Drehmomentwandler vorliegender statischer Gesamtdruck
ebenfalls im Wesentlichen auf Null abfällt. Der in Schließrichtung
der Wandlerüberbrückungskupplung
angeforderte Wandlerkupplungskolben, der auf einer dem hydrodynamischen
Drehmomentwandler abgewandten Seite mit einem Reibbelag beschichtet
ist, wird bei dem letztgenannten Betriebszustand des hydrodynamischen
Drehmomentwandlers durch die Federeinrichtung des Wandlerkupplungskolbens
gegen das Gehäuse
der Pumpenseite des hydrodynamischen Drehmomentwandlers gedrückt.
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Um
die Übertragungsfähigkeit
der Wandlerüberbrückungskupplung
und damit auch das über
die Wandlerüberbrückungskupplung
führbare
Drehmoment zu erhöhen,
wird ein Zulaufdruck der Wandlerüberbrückungskupplung
angehoben. Die Erhöhung des
Zulaufdrucks der Wandlerüberbrückungskupplung
vergrößert die
Anpressung des Wandlerkupplungskolbens gegen das Gehäuse der
Pumpenseite des hydrodynamischen Drehmomentwandlers. Zudem verringert
der Wandlerkupplungskolben bei geschlossener Wandlerüberbrückungskupplung
die Ölströmung durch
den hydrodynamischen Drehmomentwandler auf ein vordefiniertes Minimum,
so dass dem Wandlerkupplungskolben der Wandlerüberbrückungskupplung im Wesentlichen
die Funktionalität eines
herkömmlichen
hydraulischen Rückschlagventils
zugrunde liegt.
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Zur
Vermeidung einer Beeinträchtigung
des Fahrkomforts wird die Wandlerüberbrückungskupplung vorzugsweise
lediglich in solchen Betriebszuständen des Antriebsstranges geschlossen,
während welchen
aus Drehungleichförmigkeiten
einer Brennkraftmaschine des Antriebsstranges resultierende und
akustisch von einem Fahrer wahrnehmbare Anregungen im Fahrzeug unterbleiben.
Im Gegensatz hierzu steht jedoch das Bestreben; die Wandlerüberbrückungskupplung
zur Reduzierung der bei geöffneter
Wandlerüberbrückungskupplung
im hydrodynamischen Drehmomentwandler auftretenden hydraulischen
Verlustleistung während
eines Anfahrvorganges möglichst
rasch zu schließen.
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Aus
der
DE 198 58 541
A1 ist eine elektronisch-hydraulische Steuereinrichtung
eines automatisch schaltenden Kraftfahrzeuggetriebes bekannt, welche
eine Vorrichtung zum Betreiben eines vorliegend der ersten Systemgruppe
zugeordneten Zweileitungswandlers, d. h. eines hydrodynamischen Drehmomentswandlers
und einer damit korrespondierenden Wandlerüberbrückungskupplung, umfasst.
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In
der
DE 10 2005 016 495.1 ist
ebenfalls ein hydraulisches Steuersystem für einen Zweileitungswandler
beschrieben, welches zur bedarfsgerechten Betätigung eines Zweileitungswandlers
ein Schaltventil und ein damit zusammenwirkendes Druckbegrenzungsventil
aufweist. Das Steuersystem ist mit einem Schaltventil und einem
damit wirkverbundenen druckvariablen Druckbegrenzungsventil ausgeführt, deren
Ventilschieber mit mit hydraulischem Druck beaufschlagbaren Wirkflächen ausgebildet sind,
jeweils mit einem Vorsteuerdruck entgegen einer Federeinrichtung
ansteuerbar sind.
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Zusätzlich sind
das Schaltventil und das Druckbegrenzungsventil mit mehreren mit
Steuerleitungen verbundenen Steuerzungen ausgestaltet, wobei die
Steuerleitungen zum Beaufschlagen des Drehmomentwandlers und der
Wandlerüberbrückungskupplung
mit Hydraulikfluid im Bereich ihrer der den Steuerzungen abgewandten
Enden mit dem Drehmomentwandler und der Wandlerüberbrückungskupplung verbindbar sind.
Eine mit Versorgungsdruck beaufschlagbare Versorgungssteuerzunge
des Schaltventils ist mit einer mit einer Zulaufseite des Drehmomentwandlers
verbindbaren Arbeitsdrucksteuerzunge des Schaltelementes in Wirkverbindung
bringbar.
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Zudem
liegt zwischen einen Steuerraum des Schaltventils, der mit der Versorgungssteuerzunge
in Deckung bringbar ist, begrenzenden Wirkflächen des Ventilsschiebers des
Schaltventils eine Differenz vor, um den Durchfluss durch den Drehmomentwandler bei
geöffneter
Wandlerüberbrückungskupplung
regeln zu können.
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Aus
der Automobiltechnischen Zeitschrift 97 (1995), Nr. 10, S. 698 bis
706, "Elektrohydraulische Steuerung
und äußere Schaltung
des automatischen Getriebes W5A 330/580 von Mercedes-Benz", ist eine Vorrichtung
zum Betreiben einer Anfahreinrichtung mit einem hydrodynamischen
Drehmomentwandler mit einer damit korrespondierenden Wandlerüberbrückungskupplung
bekannt. Die Betätigung der
Wandlerüberbrückungskupplung
ist vom Hydraulikfluidkreislauf des Drehmomentwandlers getrennt ausgeführt. Der
Kolbenraum der Wandlerüberbrückungskupplung
ist über
eine vom hydraulisch durchströmten
Bereich des Drehmomentwandlers getrennte Steuerleitung mit dem für die Betätigung der Wandlerüberbrückungskupplung
erforderlichen hydraulischen Betätigungsdruck
beaufschlagbar, während
die Wandlerüberbrückungskupplung
wie bei einem Zweileitungswandler räumlich in das Gehäuse des
Drehmomentwandlers integriert ist. Derartige Anfahreinrichtungen
werden in der Praxis als Dreileitungswandler bezeichnet und werden
vorliegend der zweiten Systemgruppe zugeordnet.
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Diese
Vorrichtung weist jedoch den systembedingten Nachteil auf, dass
der Druck im Drehmomentwandler, der dem Betätigungsdruck im Kolbenraum
der Wandlerüberbrückungskupplung
in Öffnungsrichtung
der Wandlerüberbrü ckungskupplung entgegenwirkt,
bei geschlossener Wandlerüberbrückungskupplung
undefiniert ist und eine gewünschte Übertragungsfähigkeit
der Wandlerüberbrückungskupplung
durch den Betätigungsdruck
aufgrund von Schwankungen des Druckes im Drehmomentwandler unter
Umständen
nicht über
den gesamten Betriebsbereich des Drehmomentwandlers eingestellt werden
kann. Schwankungen der Übertragungsfähigkeit
der Wandlerüberbrückungskupplung
führen zu
Unstetigkeiten im Verlauf des am Abtrieb anliegenden Abtriebsmomentes,
die einen Fahrkomfort negativ beeinflussen.
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Bei
weiteren aus der Praxis bekannten Ausgestaltungen von Anfahreinrichtungen,
die einen Drehmomentwandler und eine damit korrespondierende, jedoch
vom Drehmomentwandler getrennt hydraulisch betätigbare Wandlerüberbrückungskupplung
aufweisen und die vorliegend ebenfalls der zweiten Systemgruppe
zugeordnet werden, ist die Wandlerüberbrückungskupplung vom Drehmomentwandler
räumlich
getrennt an beliebig anderer Stelle im Antriebsstrang eines Fahrzeugs,
beispielsweise als Schaltkupplung oder als Bremse in einem Gehäuse einer
Getriebeeinrichtung, angeordnet. Derartige konstruktive Ausführungen
weisen gegenüber
Dreileitungswandlern den Vorteil auf, dass die Übertragungsfähigkeit
der Wandlerüberbrückungskupplung nicht
vom Innendruck des damit korrespondierenden Drehmomentwandlers beeinflusst
wird.
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Nachteilig
ist jedoch, dass der Drehmomentwandler durch die vom Drehmomentwandler
räumlich
getrennte Wandlerüberbrückungskupplung
nur mit hohem konstruktivem Aufwand überbrückbar ist, der im Bereich des
Getriebeeingangs einer Getriebeeinrichtung zudem umfangreiche Maßnahmen
bezüglich
der Abdichtung des Getriebeinnenraumes erfordert.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Betreiben eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers und einer
damit korrespondierenden Wandlerüberbrückungskupplung
zur Verfü gung
zu stellen, mittels welcher konstruktiv einfach ausgestaltete Dreileitungswandler
ohne Beeinträchtigungen
des Fahrkomforts betreibbar sind.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches
1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Betreiben eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers und einer
damit korrespondierenden Wandlerüberbrückungskupplung
einer Getriebeeinrichtung umfasst ein Schaltventil und ein damit
wirkverbundenes druckvariables Druckbegrenzungsventil, deren Ventilschieber
mit mit hydraulischem Druck beaufschlagbaren Wirkflächen ausgeführt sind
und jeweils mit einem Vorsteuerdruck entgegen einer Federeinrichtung
ansteuerbar sind. Zudem sind das Schaltventil und das Druckbegrenzungsventil
mit mehreren mit Steuerleitungen verbundenen Steuerzungen ausgebildet.
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Die
Steuerleitungen sind zum Beaufschlagen des Drehmomentwandlers und
der Wandlerüberbrückungskupplung
mit Hydraulikfluid im Bereich ihrer der den Steuerzungen abgewandten
Enden mit dem Drehmomentwandler und der Wandlerüberbrückungskupplung verbindbar.
Eine mit Versorgungsdruck beaufschlagbare Versorgungssteuerzunge
des Schaltventils ist mit einer mit einer Zulaufseite des Drehmomentwandlers
verbindbaren Arbeitsdrucksteuerzunge des Schaltelementes in Wirkverbindung bringbar.
Zwischen einen Steuerraum des Schaltventils, der mit der Versorgungssteuerzunge
und der Arbeitsdrucksteuerzunge des Schaltventils in Deckung bringbar
ist, begrenzenden Wirkflächen
des Ventilsschiebers des Schaltventils liegt zusätzlich eine Flächendifferenz
vor, um den Durchfluss durch den Drehmomentwandler regeln zu können.
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Erfindungsgemäß ist eine
Rücklaufseite
des Drehmomentwandlers mit einer Rücklaufsteuerzunge des Schaltventils
verbunden, die bei ventilschieberseitig gesperrter Versorgungssteuerzunge
mit einem weiteren Druckbegren zungsventil verbunden ist, und eine
Versorgungssteuerzunge des druckvariablen Druckbegrenzungsventils
ist mit einer Arbeitsdrucksteuerzunge des Druckbegrenzungsventils
in Wirkverbindung bringbar, die wiederum mit einem zum Betätigen der
Wandlerüberbrückungskupplung mit
Hydraulikfluid beaufschlagbaren Kolbenraum der Wandlerüberbrückungskupplung
verbindbar ist.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist ein Dreileitungswandler auf einfache Art und Weise ohne Beeinträchtigung
des Fahrkomforts betreibbar, da der Druck im Innenraum des Drehmomentwandlers
sowohl in geöffnetem
Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung,
während
dem der Durchfluss durch den Drehmomentwandler aufgrund der ventilschieberseitig
geöffneten
Versorgungsteuerzunge hoch ist, als auch in geschlossenem Zustand
der Wandlerüberbrückungskupplung,
während
dem der Durchfluss durch den Drehmomentwandler aufgrund der ventilschieberseitig
gesperrten Versorgungssteuerzunge niedrig ist, mittels der Flächendifferenz
im Bereich des mit der Versorgungssteuerzunge und der Arbeitsdrucksteuerzunge
des Schaltventils in Deckung bringbaren Steuerraumes oder über das
weitere Druckbegrenzungsventil geregelt einstellbar ist.
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Das
bedeutet, das der Druck im Inneren des Drehmomentwandlers über den
gesamten Betriebsbereich des Drehmomentwandlers bekannt ist und die Übertragungsfähigkeit
der Wandlerüberbrückungskupplung,
ohne Unstetigkeiten im Verlauf eines am Abtrieb eines Fahrzeuges
anliegenden Abtriebsmomentes zu bewirken, betriebszustandsabhängig exakt
einstellbar ist.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den Patentansprüchen
und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen
Ausführungsbeispiel.
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Es
zeigt:
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1 eine
stark schematisiert dargestellte und als Dreileitungswandler ausgeführte Anfahreinrichtung
eines Antriebstranges eines Fahrzeugs;
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2 ein
stark schematisiertes Schaltschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die mit einem Dreileitungswandler gekoppelt ist; und
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3 eine
Ventilkennlinie des Schaltventils und eine Ventilkennlinie des druckvariablen
Druckbegrenzungsventils der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 2.
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In 1 ist
eine stark schematisierte Darstellung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers 1 mit
einer geregelten Wandlerüberbrückungskupplung 2 dargestellt,
welcher in an sich bekannter Art und Weise mit einem Turbinenrad 3,
einem Pumpenrad 4 und einem Leitrad 5 ausgebildet ist.
Des Weiteren ist ein Wandlerkupplungskolben 6 vorgesehen,
der drehfest mit einem Gehäuse 9 des Drehmomentwandlers 1 verbunden
ist. Zusätzlich
ist der Wandlerkupplungskolben 6 in Bezug auf das Turbinenrad 3 in
axialer Richtung verschieblich ausgeführt, wobei sich eine axiale
Position des Wandlerkupplungskolbens 6 in Abhängigkeit
einer an dem Wandlerkupplungskolben 6 an greifenden und
gegen die Schließrichtung
der Wandlerüberbrückungskupplung 2 wirkenden
Federeinrichtung 7, einem Zulaufdruck p_WD_zu des Drehmomentwandlers 1 und
eines Zulaufdruckes p_WK_zu der Wandlerüberbrückungskupplung 2,
d. h. in Abhängigkeit
einer aus diesen drei Kraftkomponenten resultierenden und an dem
Wandlerkupplungskolben 6 angreifenden Gesamtkraftkomponente,
einstellt.
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Bei
geschlossener Wandlerüberbrückungskupplung 2 kommt
der Wandlerkupplungskolben 6 mit einem auf seiner dem Turbinenrad 3 zugewandten
Seite angeordneten Reibbelag 8 an einem mit dem Turbinenrad 3 fest
verbun denen weiteren Reibbelag 10 zur Anlage, wobei das
Gehäuses 9 drehfest mit
dem Pumpenrad 4 verbunden ist. Im Gegensatz dazu liegt
der Wandlerkupplungskolben 6 bei geöffneter Wandlerüberbrückungskupplung 2 nicht
an dem weiteren Reibbelag 10 des Turbinenrades 3 an.
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Die
Wandlerüberbrückungskupplung 2 ist
mit einem vom Innenraum des Drehmomentwandlers 1 getrennt
ausgeführten
Kolbenraum 27 ausgebildet. Die vorliegend als so genannter
Dreileitungswandler ausgeführte
Anfahreinrichtung wird über
eine in 2 dargestellte Vorrichtung 100 zum
Betreiben des Drehmomentwandlers 1 und der Wandlerüberbrückungskupplung 2 betrieben,
welche ein Schaltventil WDV, das nachfolgend als Wandlerdruckventil bezeichnet
wird, und ein druckvariables Druckbegrenzungsventil WKV, welches
nachfolgend als Wandlerkupplungsventil bezeichnet wird, aufweist.
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Zum
Betreiben des Drehmomentwandlers 1 wird der Drehmomentwandler 1 mit
einem über
das Wandlerdruckventil WDV eingestellten Zulaufdruck p_WD_zu beaufschlagt,
wobei das über
den Drehmomentwandler 1 geführte Hydraulikfluid mit einem Rücklaufdruck
p_WD_ab in Abhängigkeit
der hydrodynamischen Verhältnisse
im Drehmomentwandler 1 mit entsprechend gewandelter Höhe aus dem
Drehmomentwandler 1 ausströmt.
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Des
Weiteren ist der Drehmomentwandler 1 in 2 stark
schematisiert in Form einer Drosselstelle dargestellt, wobei der
hydrodynamische Drehmomentwandler 1 über den gesamten Betriebsbereich
durch das Wandlerdruckventil WDV, das mit mehreren Steuerzungen
WDV_1 bis WDV_8, einer Federeinrichtung WDV_F und einem Ventilschieber WDV_S
ausgeführt
ist, angesteuert wird. Die geregelte Wandlerüberbrückungskupplung 2 wird über ihren
gesamten Betriebsbereich vom Wandlerkupplungsventil WKV angesteuert,
das ebenfalls mit mehreren Steuerzungen WKV_1 bis WKV_6, einer Federeinrichtung
WKV_F und einem Ventilschieber WKV_S ausgebildet ist.
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Das
Wandlerdruckventil WDV und das Wandlerkupplungsventil WKV werden über eine Steuerleitung
L1 eines Leitungssystems 20, welches auf einer dem Wandlerdruckventil
WDV und dem Wandlerkupplungsventil WKV zugewandten Seite einer Systemgrenze 21 der
Vorrichtung 100 angeordnet ist, von einem nicht näher dargestellten
Drucksteuerventil eines Vorsteuersystems mit einem über ein
nicht näher
dargestelltes elektrisches Getriebesteuergerät in an sich bekannter Art
und Weise eingestellten Vorsteuerdruck p_VS an Stirnflächen der Ventilschieber
WDV_S und WKV_S, die mit den Vorsteuerdrucksteuerzungen WDV_1 und
WKV_1 in Verbindung stehen, entgegen den in den Federraumsteuerzungen
WDV_8 und WKV_6 angeordneten Federeinrichtungen WDV_F und WKV_F
beaufschlagt, wobei in Abhängigkeit
des über
die Steuerleitung L1 an dem Wandlerdruckventil WDV bzw. an dem Wandlerkupplungsventil
WKV anliegenden Vorsteuerdruckes p_VS jeweils der Zulaufdruck p_WD_zu
des Drehmomentwandlers 1 und der Zulaufdruck p_WK_zu der
Wandlerüberbrückungskupplung 2 in
der in 3 dargestellten Art und Weise einstellbar sind.
Zudem werden die Zulaufdrücke p_WD_zu
und p_WK_zu in Abhängigkeit
eines über eine
Steuerleitung L2 des Leitungssystems 20 und über ein
in an sich bekannter Art und Weise als Druckbegrenzungsventil ausgebildetes
und in der Zeichnung nicht näher
dargestelltes Systemdruckventil eingestellten Systemdrucks p_sys über das Wandlerdruckventil
WDV und das Wandlerkupplungsventil WKV geregelt eingestellt.
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Der
Systemdruck p_sys liegt über
die Steuerleitung L2 an einer Versorgungssteuerzunge WDV_2 des Wandlerdruckventils
WDV an, die über eine
Steuerleitung L3 des Leitungssystems 20 und eine Hydraulikleitung
HL3 eines Hydraulikleitungssystems 22 der Vorrichtung 100,
welches auf der dem Wandlerdruckventil WDV und dem Wandlerkupplungsventil
WKV abgewandten Seite der Systemgrenze 21 der Vorrichtung 100 angeordnet
ist, mit der Zulaufseite des Drehmomentwandlers 1 verbunden
ist. Der Rücklauf
des Drehmomentwandlers 1 ist über eine Hydraulikleitung HL4
des Hydraulikleitungssystems 22 über eine Steuerleitung L9 des
Leitungssystems 20 mit einer Rücklaufsteuerzunge WKV_6 des
Wandlerdruckventils WDV verbunden.
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Zusätzlich ist
das Wandlerdruckventil WDV mit einer Befüllsteuerzunge WDV_4 ausgebildet,
die über
eine zur Steuerleitung L2 parallel verlaufende weitere Steuerleitung
L5, die zusätzlich
mit einer Drossel 17 ausgeführt ist, mit einem gegenüber dem Systemdruck
p_sys gedrosselten Versorgungsdruck beaufschlagt wird. Eine Entlastungssteuerzunge WDV_7
des Wandlerdruckventils WDV ist mit dem Druckbegrenzungsventil 11 verbunden,
mittels welchem im Leitungssystem 20 und im Hydraulikleitungssystem 22 gemäß 2 ein
vordefiniertes Druckniveau p_0 niemals unterschritten wird. Das weitere
Druckbegrenzungsventil 11 ist vorliegend als Plattenventil
ausgebildet, welches eine gegen den statischen Druck im hydrodynamischen
Drehmomentwandler 1 angefederte Federplatte 12 und
eine Federeinrichtung 13 aufweist.
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Darüber hinaus
ist eine Schmier- und Kühlölsteuerzunge
WDV_5 mit einem stark schematisiert dargestellten Schmier- und Kühlölkreislauf 14 einer Getriebevorrichtung
des Antriebsstranges verbunden, um den Schmier- und Kühlölkreislauf 14 bei
entsprechender Stellung des Ventilschiebers WDV_S des Wandlerdruckventils
WDV mit der für
die Schmierung und Kühlung
der Getriebekomponenten der Getriebevorrichtung erforderlichen Schmier-
und Kühlölmenge zu
versorgen.
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Das
Wandlerkupplungsventil WKV ist mit einer bei entsprechender Stellung
des Ventilschiebers WKV_S des Wandlerkupplungsventils WKV mit der Arbeitsdrucksteuerzunge
WKV_3 verbindbaren Entlastungssteuerzunge WKV_2 ausgeführt, die über eine
Steuerleitung L8 und eine im Bereich der Systemgrenze 20 mit
der Steuerleitung L8 verbundene Hydraulikleitung HL8 mit einem drucklosen
Hydraulikreservoir 28 verbunden ist.
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Eine
Rücklaufsteuerzunge
WDV_6 des Wandlerdruckventils ist bei entsprechender Stellung des
Ventilschiebers WDV_S des Wandlerdruckventils mit der Entlastungssteuerzunge
WDV_7 des Wandlerdruckventils verbunden, womit der vom Rücklauf des
Drehmomentwandlers 1 in Richtung des Wandlerdruckventils
WDV fließende
Hydraulikfluidvolumenstrom über
das Hydraulikleitungssystem 22 und das Steuerleitungssystem 20 in
ein stromab des weiteren Druckbegrenzungsventils 11 angeordnetes
Hydraulikfluidreservoir 28 bzw. einen Ölsumpf einer Getriebeeinrichtung
führbar
ist.
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Ist
die Rücklaufsteuerzunge
WDV_6 des Wandlerdruckventils WDV ventilschieberseitig gegenüber der
Entlastungssteuerzunge WDV_7 des Wandlerdruckventils WDV gesperrt
und mit der Schmier- und Kühlölsteuerzunge
WDV_5 verbunden, wird der über
den Drehmomentwandler 1 geführte Hydraulikvolumenstrom über die
Hydraulikleitung HL4, die Rücklaufsteuerzunge
WDV_6 und die Schmier- und Kühlölsteuerzunge
WDV_5 in Richtung des Schmier- und Kühlölkreislaufes 14 geleitet,
wobei das aus dem Drehmomentwandler 1 austretende Hydraulikfluid
auf dem vorbeschriebenen Weg durch den Drehmomentwandler die Systemgrenze 20 zwischen
dem Leitungssystem 20 und dem Hydraulikleitungssystem 22 zweimal
kreuzt.
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Im
Bereich des Steuerleitungssystems 20 zweigt zwischen der
Systemgrenze 21 und der Arbeitsdrucksteuerzunge WKV_3 des
Wandlerkupplungsventils WKV von der Steuerleitung L4 eine weitere
Steuerleitung L10 ab, die mit einer Rückführsteuerzunge WKV_5 des Wandlerkupplungsventils
WKV verbunden ist. Damit besteht die Möglichkeit, den Rücklaufdruck
p_WD_ab des Drehmomentwandlers 1 bzw. den Zulaufdruck p_WK_zu
der Wandlerüberbrückungskupplung 2 im
Bereich der Rückführsteuerzunge
WKV_5 des Druckbegrenzungsventils WKV am Ventilschieber WKV_S des
Wandlerkupplungsventils WKV anzulegen, der zu dem im Bereich der Vorsteuerdrucksteuerzunge
WKV_1 des druckvariablen Druckbegrenzungsventils WKV am Ventilschieber
WKV_S des Wandlerkupplungsventils WKV anliegenden Vorsteuer druck
p_VS entgegengerichtet wirkt. Damit ist der Zulaufdruck p_WK_zu
der Wandlerüberbrückungskupplung 2 auf
einfache Art und Weise regelbar.
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Um
den Zulaufdruck p_WD_zu des Drehmomentwandlers bei geöffneter
Wandlerüberbrückungskupplung 2 regeln
zu können,
weist der Ventilschieber WDV_S des Wandlerdruckventils WDV zwischen
einen Steuerraum 24 des Wandlerdruckventils WDV, der mit
der Versorgungssteuerzunge WDV_2 und der Arbeitsdrucksteuerzunge
WDV_3 des Wandlerdruckventils WDV in Deckung bringbar ist, begrenzenden
Wirkflächen 25, 26 eine
Flächendifferenz
auf. Über
die Flächendifferenz
zwischen den Wirkflächen 25 und 26 des
Ventil schiebers WDV_S des Wandlerdruckventils WDV wird der Zulaufdruck
p_WD_zu des Drehmomentwandlers 1 bei geöffneter Wandlerüberbrückungskupplung
auf einfache Art und Weise in Abhängigkeit des Vorsteuerdruckes
p_VS und der Federeinrichtung WDV_F des Wandlerdruckventils WDV
geregelt.
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Die
Wandlerüberbrückungskupplung 2 ist ausgehend
von der Versorgungssteuerzunge WKV_4 des Wandlerkupplungsventils
bei ventilschieberseitig geöffneter
Verbindung zu der Arbeitsdrucksteuerzunge WKV_3 des Wandlerkupplungsventils WKV über die
Steuerleitung L4 und eine im Bereich der Systemgrenze 21 damit
verbundene Hydraulikleitung HL9 des Hydrauliksystems 22 der
Vorrichtung 100 direkt mit dem Kolbenraum 27 der
Wandlerüberbrückungskupplung 2 verbunden.
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Die
Steuerleitung L6 und die Steuerleitung L7 des Leitungssystems 20 der
Vorrichtung 100 sind vorliegend als so genannte Blindleitungen
ausgeführt und
sind auf der dem Leitungssystem 20 abgewandten Seite der
Systemgrenze 21 im Bereich des Hydraulikleitungssystems 22 verschlossen.
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Die
Steuerleitung L8, welche mit der Entlastungssteuerzunge WKV_2 des
Wandlerkupplungsventils WKV verbunden ist, ist im Bereich der System grenze 21 mit
der Hydraulikleitung HL8 verbunden, und steht mit dem stromab des
weiteren Druckbegrenzungsventils 11 angeordneten drucklosen
Hydraulikfluidreservoir bzw. dem Ölsumpf einer Getriebevorrichtung
in Verbindung, so dass im geregelten Betrieb des Wandlerkupplungsventils
WKV ein zu hoher Zulaufdruck p_WK_zu der Wandlerüberbrückungskupplung 2 durch
ventilschieberseitige Öffnung
der Verbindung zwischen der Arbeitsdrucksteuerzunge WKV_3 und der
Entlastungssteuerzunge WKV_2 des Wandlerkupplungsventils WKV in
Richtung des drucklosen Hydraulikfluidreservoirs 28 reduzierbar
ist.
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In 3 ist
eine Ventilkennlinie V_WDV des Wandlerdruckventils WDV und eine
Ventilkennlinie V_WKV des Wandlerkupplungsventils WKV der Vorrichtung 100 während der
Ansteuerung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 1 und
der damit korrespondierenden Wandlerüberbrückungskupplung 2 gemäß 1 dargestellt,
welche sich aufgrund der Anordnung des weiteren Druckbegrenzungsventils 11 stromab
der Entlastungssteuerzunge WDV_7 des Wandlerdruckventils WDV einstellen. Dabei
entsprechen die Ventilkennlinien V_WDV und V_WKV des Wandlerdruckventils
WDV und des Wandlerkupplungsventils WKV jeweils den Zulaufdrücken p_WD_zu
und p_WK_zu des Drehmomentwandlers 1 und der Wandlerüberbrückungskupplung 2.
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Die
Ventilkennlinie V_WKV des Wandlerkupplungsventils WKV der Vorrichtung 100 weist über dem
gesamten Vorsteuerbereich eine proportionale Abhängigkeit vom Vorsteuerdruck
p_VS auf, wobei der Zulaufdruck p_WK_zu der Wandlerüberbrückungskupplung 2 ausgehend
von einem ersten Vorsteuerdruckwert p_VS_0, der vorliegend wenigstens
annähernd
Null bar entspricht, von einem minimalen Ansteuerdruck im Kolbenraum 27 der
Wandlerüberbrückungskupplung 2 linear
in Richtung eines maximalen Druckwertes ansteigt.
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Zum
ersten Vorsteuerdruckwert p_VS_0 weist der Zulaufdruck p_WD_zu des
Drehmomentwandlers 1 seinen maximalen Druckwert auf. Zwischen
einem zweiten Vorsteuerdruckwert p_VS_1 und dem ersten Vorsteuerdruckwert
p_VS_0 sinkt der Zulaufdruck p_WD_zu des Drehmomentwandlers 1 vom
maximalen Druckwert auf ein Druckniveau p_0 ab, welches über das
weitere Druckbegrenzungsventil 11 eingestellt ist. Anschließend verbleibt der
Verlauf V_WDV der Ventilkennlinie des Wandlerdruckventils WDV konstant
auf dem Druckniveau p_0.
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Das
durch die Anordnung des weiteren Druckbegrenzungsventils 11 im
Leitungssystem 20 der Vorrichtung 100 eingestellte
Druckniveau p_0 bewirkt, dass die im Hydraulikfluid gelöste Luft
im Hydraulikfluid in gelöster
Form verbleibt und Kavitation über
den gesamten Betriebsbereich des Drehmomentwandlers 1 vermieden
wird.
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Durch
die Anordnung des Druckbegrenzungsventils 11 zwischen dem
drucklosen Hydraulikfluidreservoir 28 bzw. dem Ölsumpf einer
Getriebevorrichtung und dem Wandlerdruckventil WDV sinkt der Zulaufdruck
p_WD_zu des Drehmomentwandlers 1 niemals unterhalb des
vordefinierten Druckniveaus p_0 ab.
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Das
Druckniveau p_0 ist von der leitungssystemseitig mit hydraulischem
Druck beaufschlagbaren Plattenwirkfläche der Ventilplatte 12 sowie
der Federkraft der Federeinrichtung 13 des Druckbegrenzungsventils 11 abhängig und
ist beispielsweise durch Variation dieser beiden Parameter in Abhängigkeit
des jeweils vorliegenden Betriebszustandes der Vorrichtung 100 veränderbar.
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Nachfolgend
wird die Funktionsweise der Vorrichtung 100 gemäß 2 in
Verbindung mit der Darstellung gemäß 3 ausgehend
vom ersten Vorsteuerdruckwert p_VS_0 näher beschrieben.
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Bei
Vorliegen des ersten Vorsteuerdruckwerts p_VS_0 ist der Ventilschieber
WDV_S des Wandlerdruckventils WDV durch die am Ventilschieber WDV_S
in entgegengesetzter Richtung zu dem Steuerdruck p_VS am Ventilschieber
WDV_S angreifende Federeinrichtung WDV_F umgeschoben und der Zulaufdruck
p_WD_zu des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 1 ist maximal.
Dies resultiert aus der Tatsache, dass der Systemdruck p_sys über den
sich in völlig
umgeschobener Stellung befindlichen Ventilschieber WDV_S des Wandlerdruckventils
WDV vom Wandlerdruckventil WDV auf einen Maximalwert eingestellt
wird, welcher über
die Flächendifferenz
zwischen den Wirkflächen 25 und 26 des
Ventilschiebers WDV_S und die Federkraft der Federeinrichtung WDV_F
des Wandlerdruckventils WDV eingestellt wird.
-
Gleichzeitig
ist die Entlastungssteuerzunge WDV_7 von der Rücklaufsteuerzunge WDV_6 des Wandlerdruckventils
WDV in der Druck regelnden Stellung des Ventilschiebers WDV_S getrennt,
so dass der Rücklauf
des Drehmomentwandlers 1 zunächst vom stromab des weiteren
Druckbegrenzungsventils 11 vorgesehenen drucklosen Ölsumpf getrennt
ist. Die Druckregelung im Bereich der Arbeitsdrucksteuerzunge WDV_3
des Wandlerdruckventils WDV findet über die so genannten Modulationssteuerkanten
des Wandlerdruckventils WDV zwischen der Versorgungssteuerzunge
WDV_2 und der Befüllsteuerzunge
WDV_4 statt, wobei der Druck im Bereich der Arbeitsdrucksteuerzunge
WDV_3 größer ist
als das über
das Druckbegrenzungsventil 11 vordefinierte Druckniveau
p_0.
-
Da
das Wandlerkupplungsventil WKV bei Anliegen des ersten Vorsteuerdruckwertes
p_VS_0 durch die am Ventilschieber WKV_S angreifende Federeinrichtung
WKV_F und den gleichgerichtet an einer Wirkfläche 15 des Ventilschiebers
WKV_S des Wandlerkupplungsventils WKV angreifenden Zulaufdruck p_WK_zu
der Wandlerüberbrückungskupplung WKV
vollständig
umgeschoben wird, ist die Versorgungssteuerzunge WKV_4 von der Arbeitsdrucksteuerzunge
WKV_3 des Wandlerkupplungsventils WKV getrennt und der über die
Steuerleitung L2 des Leitungssystems 20 am Wandlerkupplungsventil WKV
anliegende Systemdruck p_sys wird nicht in Richtung der geregelten
Wandlerüberbrückungskupplung 2 geführt.
-
Mit
steigendem Vorsteuerdruck p_VS werden sowohl der Ventilschieber
WDV_S des Wandlerdruckventils WDV als auch der Ventilschieber WKV_S
des Wandlerkupplungsventils WKV entgegen der in Abhängigkeit
der Federrate der Federeinrichtung WDV_F bzw. WKV_F am Ventilschieber WDV_S
bzw. WKV_S anliegenden Federkraft und dem am Ventilschieber WKV_S
des Wandlerkupplungsventils WKV anliegenden Zulaufdruck p_WK_zu
der Wandlerüberbrückungskupplung 2 derart
verschoben, dass der Zulaufdruck p_WD_zu des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 1 und der
Zulaufdruck p_WK_zu der Wandlerüberbrückungskupplung 2 in
der in 3 dargestellten Art und Weise verändert werden.
-
Da
der Wandlerkupplungskolben 6 über die Federeinrichtung 7 der
Wandlerüberbrückungskupplung 2 gegen
die Schließrichtung
der Wandlerüberbrückungskupplung 2 angefedert
ist, ist zum Schließen
der Wandlerüberbrückungskupplung 2 im
Kolbenraum 27 ein Zulaufdruck p_WK_zu der Wandlerüberbrückungskupplung 2 einzustellen,
der die Summe aus Federkraft der Federeinrichtung 7 der
Wandlerüberbrückungskupplung 2 und
Innendruck des Drehmomentwandlers 1 übersteigt, da der Wandlerkupplungskolben 6 mit
dem im Innenraum des Drehmomentwandlers 1 vorliegenden
hydraulischen Druck in Öffnungsrichtung
der Wandlerüberbrückungskupplung 2 beaufschlagt
wird.
-
Aus
diesem Grund liegt der Reibbelag 8 des Wandlerkupplungskolbens 6 vorliegend
bereits mit Erreichen des zweiten Vorsteuerdruckwertes p_VS_1 am
weiteren Reibbelag 10 an, wobei die Wandlerüberbrückungskupplung 2 zu
diesem Vorsteuerdruckwert im Wesentlichen noch kein Drehmoment überträgt. Mit
zunehmendem Anstieg des Vorsteuerdruckes p_VS und dem damit einhergehenden Anstieg
des Zulaufdruckes p_WK_zu der Wandler überbrückungskupplung 2 wird
die Wandlerüberbrückungskupplung 2 zunehmend
geschlossen, wobei die Wandlerüberbrückungskupplung
vorliegend zum Vorsteuerdruckwert p_VS_2 geschlossen ist und Drehmoment über die
Wandlerüberbrückungskupplung 2 führbar ist.
Mit weiter steigendem Vorsteuerdruck p_VS steigt die Übertragungsfähigkeit
der Wandlerüberbrückungskupplung 2 weiter
an, bis sie ihre volle Übertragungsfähigkeit
aufweist.
-
- 1
- hydrodynamischer
Drehmomentwandler
- 2
- geregelte
Wandlerüberbrückungskupplung
- 3
- Turbinenrad
- 4
- Pumpenrad
- 5
- Leitrad
- 6
- Wandlerkupplungskolben
- 7
- Federeinrichtung
der Wandlerüberbrückungskupplung
- 8
- Reibbelag
- 9
- Gehäuse
- 10
- weiterer
Reibbelag
- 11
- Druckbegrenzungsventil
- 12
- Ventilplatte
- 13
- Federeinrichtung
des Druckbegrenzungsventils
- 14
- Schmier-
und Kühlölkreislauf
- 15
- Wirkfläche
- 16
- Stirnfläche des
Ventilschiebers des Wandlerkupplungsventils
- 17
- Drossel
- 20
- Leitungssystem
- 21
- Systemgrenze
- 22
- Hydraulikleitungssystem
- 24
- Steuerraum
- 25,
26
- Wirkflächen des
Ventilschiebers des Wandlerdruckventils
- 27
- Kolbenraum
- 28
- Hydraulikfluidreservoir
- 100
- Vorrichtung
- HL3,
HL4, HL6, HL8, HL9
- Hydraulikleitung
- L1
bis L10
- Steuerleitung
- p_sys
- Systemdruck
- p_VS
- Vorsteuerdruck
- p_VS_0
bis p_VS_2
- Vorsteuerdruckwert
- p_WD_zu
- Zulaufdruck
Drehmomentwandler
- p_WD_ab
- Rücklaufdruck
des Drehmomentwandlers
- p_WK_zu
- Zulaufdruck
der Wandlerüberbrückungskupplung
- WDV
- Wandlerdruckventil
- WDV_1
bis WDV_8
- Steuerzunge
- WDV_F
- Federeinrichtung
- WDV_S
- Ventilschieber
- WKV
- Wandlerkupplungsventil
- WKV_1
bis WKV_6
- Steuerzunge
- WKV_F
- Federeinrichtung
- WKV_S
- Ventilschieber