DE102008004841A1

DE102008004841A1 - Mehrfunktionsdrehmomentwandler mit abgedichteter Betätigungskammer für die Pumpenkupplung und Verfahren zur Herstellung und zum Betrieb eines Mehrfunktionsdrehmomentwandlers

Info

Publication number: DE102008004841A1
Application number: DE102008004841A
Authority: DE
Inventors: Todd Sturgin; Vural Ari
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2008-09-04
Also published as: US20080202882A1; JP2008209005A; US9217498B2; JP5401697B2

Abstract

Drehmomentwandler, aufweisend: eine abgedichtete Kammer, die Flüssigkeit enthält; eine Pumpenkupplung und zumindest einen Kolben für die Kupplung, welcher einen Teil der Kammer bildet. Ein Drehmomentwandler, aufweisend: erste und zweite Fluid enthaltende Kammern; eine Drehmomentwandlerkupplung; eine Kolbenplatte für die Kupplung, die eine Einwegöffnung aufweist und einen Teil der ersten Kammer bildet. Die erste Kammer ist flüssigkeitsdicht für Druckniveaus, die größer als in der zweiten Kammer sind. Während des Drehmomentwandlermodus fließt Fluid von einem Torus durch die zweite Kammer und die Einwegöffnung in die erste Kammer. Ein Mehrfunktionsdrehmomentwandler, aufweisend: eine Pumpenkupplung; zumindest eine Pumpenkolbenplatte, eine Platte und eine Fluid enthaltende Kammer. Die Kammer wird zumindest teilweise durch eine Kombination aus einer oder mehreren der Pumpenplatten und der Platte gebildet, und die Kombination wird indirekt verbunden, um Axialkräfte auszugleichen, die durch die Druckbeaufschlagung der Kammer erzeugt werden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an Vorrichtungen zum Übertragen von Kräften zwischen einer drehenden Antriebseinheit, wie z. B. dem Motor eines Kraftfahrzeugs, und einer drehenden Abtriebseinheit, wie z. B. dem Schaltgetriebe des Kraftfahrzeugs. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Mehrfunktionsdrehmomentwandler mit einem abgedichteten Kolben einer Drehmomentwandlerkupplung und/oder einem abgedichteten Kolben einer Pumpenkupplung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1 stellt ein allgemeines Schaltbild dar, welches die Beziehung von Motor 7, Drehmomentwandler 10, Getriebe 8, und Differential/Achsaufbau 9 in einem üblichen Fahrzeug zeigt. Es ist allgemein bekannt, dass ein Drehmomentwandler zum Übertragen von Drehmoment von einem Motor auf ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs verwendet wird.
Die drei Hauptkomponenten des Drehmomentwandlers sind die Pumpe 37, die Turbine 38, und das Leitrad 39. Der Drehmomentwandler wird zu einer abgedichteten Kammer, wenn die Pumpe mit dem Deckel 11 verschweisst wird. Der Deckel wird mit der Flexplatte 41 verbunden, welche wiederrum mit der Kurbelwelle 42 des Motors 7 verschraubt wird. Der Deckel kann mit der Flexplatte unter Verwendung von an den Deckel geschweissten Nasen oder Stehbolzen befestigt werden. Die geschweisste Verbindung zwischen der Pumpe und dem Deckel überträgt das Motordrehmoment auf die Pumpe. Deshalb dreht sich die Pumpe immer mit Motordrehzahl. Die Aufgabe der Pumpe ist es, diese Drehbewegung zu nutzen, um das Fluid radial nach aussen und axial zur Turbine zu drücken. Daher ist die Pumpe eine Zentrifugalpumpe, welche das Fluid von einem kleinen radialen Einlass zu einem grossen radialen Auslass drückt, und die Energie im Fluid erhöht. Druck um Getriebekupplungen und die Drehmomentwandlerkupplung in Eingriff zu bringen wird durch eine zusätzliche Pumpe in dem Getriebe zur Verfügung gestellt, die von der Pumpennabe angetrieben wird.
Im Drehmomentwandler 10 wird ein Fluidkreislauf von der Pumpe, manchmal auch Impeller genannt, der Turbine und dem Leitrad, manchmal Reaktor genannt, erzeugt. Der Fluidkreislauf ermöglicht es dem Motor weiter zu drehen, wenn das Fahrzeug stillsteht, und das Fahrzeug auf Wunsch des Fahrers zu beschleunigen. Der Drehmomentwandler verstärkt das Motordrehmoment mit einem Drehmomentverhältnis, ähnlich einer Getriebeuntersetzung. Das Drehmomentverhältnis ist das Verhältnis von Ausgangsdrehmoment zu Eingangsdrehmoment. Das Drehmomentverhältnis ist bei geringen Turbinendrehzahlen, oder bei Stillstand der Turbine am höchsten. Drehmomentverhältnisse im Stillstand liegen üblicherweise in einem Bereich von 1,8 bis 2,2. Das bedeutet, dass das Ausgangsdrehmoment des Drehmomentwandlers 1,8- bis 2,2-mal grösser ist, als das Eingangsdrehmoment. Die Ausgangsdrehzahl ist jedoch wesentlich niedriger als die Eingangsdrehzahl, da die Turbine mit dem Ausgang verbunden ist, und sich nicht dreht, aber der Eingang sich mit Motordrehzahl dreht.
Die Turbine 38 nutzt Fluidenergie, welche sie aus der Pumpe 37 erhält, um das Fahrzeug anzutreiben. Das Turbinenrad 22 ist mit der Turbinennabe 19 verbunden. Die Turbinennabe 19 verwendet eine Keilwellenverbindung um das Turbinendrehmoment auf die Eingangswelle 43 des Getriebes zu übertragen. Die Eingangswelle ist mit den Rädern des Fahrzeugs durch Zahnräder und Wellen in dem Getriebe 8 und dem Achsdifferential 9 verbunden. Die Kraft des auf die Turbinenschaufeln auftreffenden Fluides wird von der Turbine als Drehmoment abgegeben. Axiale Drucklager 31 stützen die Bauteile gegen Axialkräfte ab, die durch das Fluid übertragen werden. Wenn das Ausgangsdrehmoment ausreicht, um die Trägheit des stehenden Fahrzeugs zu überwinden, dann beginnt das Fahrzeug sich zu bewegen.
Nachdem die Fluidenergie durch die Turbine in Drehmoment umgewandelt wird ist immer noch etwas Energie in dem Fluid vorhanden. Das Fluid, welches aus dem kleinen radialen Auslass 44 austritt, würde üblicherweise so in die Pumpe eintreten, dass es die Drehung der Pumpe behindert. Der Stator 39 wird verwendet, um das Fluid umzulenken, um dabei zu helfen die Pumpe zu beschleunigen und dadurch das Drehmomentverhältnis zu vergrössern. Der Stator 39 ist mit der Statorwelle 45 durch eine Freilaufkupplung 46 verbunden. Die Statorwelle ist mit dem Getriebegehäuse 47 verbunden und dreht sich nicht. Die Freilaufkupplung 46 hindert den Stator 39 daran sich bei geringen Drehzahlverhältnissen zu drehen, wenn sich die Pumpe schneller dreht, als die Turbine. Das Fluid, welches in den Stator von dem Turbinenauslass 44 eintritt wird von Statorschaufeln 48 gedreht, um in die Pumpe 37 in Drehrichtung einzutreten.
Die Eintrittswinkel und Austrittswinkel der Schaufeln, die Formen der Pumpen- und Turbinenräder, und der Gesamtdurchmesser des Drehmomentwandlers beeinflussen seine Leistung. Konstruktionsparameter enthalten das Drehmomentverhältnis, die Fähigkeit des Drehmomentwandlers, Motordrehmoment aufzunehmen, ohne es dem Motor zu ermöglichen „hochzudrehen". Dies geschieht, wenn der Drehmomentwandler zu klein ist, und die Pumpe den Motor nicht verlangsamen kann.
Bei geringen Drehzahlverhältnissen funktioniert der Drehmomentwandler gut und ermöglicht es dem Motor sich zu drehen, während das Fahrzeug stillsteht und das Motordrehmoment zur Leistungssteigerung zu verstärken. Bei. Drehzahlverhältnissen kleiner als 1 ist der Drehmomentwandler weniger als 100% wirksam. Das Drehmomentverhältnis des Drehmomentwandlers sinkt allmählich von einem Maximum von etwa 1,8 bis 2,2 auf ein Drehmomentverhältnis von ungefähr 1, wenn sich die Turbinendrehzahl an die Pumpendrehzahl annähert. Das Drehzahlverhältnis, wenn das Drehmomentverhältnis 1 erreicht, wird Kopplungspunkt genannt. An diesem Punkt braucht das in den Stator eintretende Fluid nicht länger umgelenkt zu werden, und die Einwegkupplung in dem Stator ermöglicht es ihm, sich in dieselbe Richtung, wie die Pumpe und die Turbine zu drehen. Da der Stator das Fluid nicht umlenkt, ist der Drehmomentausgang des Drehmomentwandlers genauso gross, wie der Drehmomenteingang. Der gesamte Fluidkreislauf dreht sich gemeinsam.
Der maximale Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers ist wegen der Verluste im Fluid auf 92 bis 93% begrenzt. Daher wird die Drehmomentwandlerkupplung 49 verwendet, um den Drehmomentwandlereingang mechanisch mit dem Ausgang zu verbinden, was den Wirkungsgrad auf 100% verbessert. Die Kupplungsdruckplatte 17 wird hydraulisch angedrückt, wenn dies durch die Getriebesteuerung angefordert wird. Die Kolbendruckplatte 17 wird mit der Turbinennabe 19 an ihrem Innendurchmesser mit dem O-Ring 18 und gegen den Deckel 11 an ihrem Aussendurchmesser mit dem Reibmaterialring 51 abgedichtet. Diese Dichtungen erzeugen eine Druckkammer und zwingen die Druckplatte 17 zum Eingriff mit dem Deckel 11. Diese mechanische Verbindung überbrückt den Fluidkreislauf des Drehmomentwandlers.
Die mechanische Verbindung der Drehmomentwandlerkupplung 49 überträgt wesentlich mehr Drehschwingungen auf den Antriebsstrang. Da der Antriebsstrang im Grunde genommen ein Feder-Massesystem ist, können Drehschwingungen von dem Motor Eigenfrequenzen des Systems anregen. Ein Dämpfer wird verwendet, um die Eigenfrequenzen des Antriebsstrangs aus dem Fahrbereich zu verlagern. Der Dämpfer enthält Federn 50 in Reihe mit dem Motor 7 und mit dem Getriebe 8, um die wirksame Federkenlinie des Systems abzusenken, und dabei die Eigenfrequenz abzusenken.
Die Drehmomentwandlerkupplung 49 umfasst allgemein vier Komponenten: die Kolbenplatte 17, Abdeckplatten 12 und 16, Federn 15, und den Flansch 13. Die Abdeckplatten 12 und 16 übertragen Drehmoment von der Kolbenplatte 17 auf die Druckfedern 15. Die Fortsätze 52 der Abdeckplatte sind zur axialen Festlegung um die Federn 15 um die Federn 15 gebildet. Drehmoment von der Kolbenplatte 17 wird auf die Abdeckplatten 12 und 16 durch eine Nietverbindung übertragen. Die Abdeckplatten 12 und 16 bringen Drehmoment auf die Druckfedern 15 durch Anschlag an einer Kante eines Federfensters auf. Beide Abdeckplatten wirken zusammen, um die Feder auf beiden Seiten der Federmittelachse abzustützen. Die Federkraft wird auf den Flansch 13 durch Anschlag an einer Kante eines Flanschfederfensters übertragen. Manchmal weist der Flansch auch einen umlaufenden Fortsatz, oder einen Schlitz auf, der in einen Bereich der Abdeckplatte eingreift, um übermässiges Zusammenpressen der Federn bei Vorgängen mit hohem Drehmoment zu verhindern. Das Drehmoment wird von dem Flansch 13 auf die Turbinennabe 19 und auf die Eingangswelle 43 übertragen.
Energieaufnahme kann durch Reibung, manchmal Hysterese genannt, erreicht werden, wenn dies gewünscht wird. Hysterese enthält Reibung durch Eindrehen und Ausdrehen der Dämpferplatten, so dass das Doppelte des tatsächlichen Reibmoments auftritt. Das Hysteresepaket umfasst üblicherweise eine Tellerfeder 14, welche zwischen dem Flansch 13 und einer der Abdeckplatten 16 angebracht ist, um den Flansch 13 in Anschlag mit der anderen Abdeckplatte 12 zu bringen. Durch Steuern der Grösse der Kraft, die von der Tellerfeder 14 ausgeübt wird, kann auch die Grösse des Reibmoments gesteuert werden. Übliche Hysteresewerte liegen im Bereich von 10–30 Nm.
Die Verwendung eines nicht abgedichteten Pumpenkolbens in einem Drehmomentwandler ist bekannt. Jedoch sind die Steuerbarkeit und das Ansprechverhalten eines solchen Kolbens wegen hydrodynamischer Effekte von umgebenden Komponenten in dem Drehmomentwandler, die sich in fluidischer Verbindung mit dem Kolben befinden, verringert.
Axialkräfte werden in einem Drehmomentwandler durch Druckbeaufschlagung von Kammern zum Betrieb von Pumpen und Drehmomentwandlerkupplungen erzeugt. Leider können diese Axialkräfte Gehäusebauteile oder Lager in dem Drehmomentwandler beaufschlagen, und eine Erhöhung der Zuverlässigkeit oder Tragfähigkeit den Komponenten und Lager erfordern, was wiederum die Kosten, das Gewicht, und die Komplexität des Drehmomentwandlers in unerwünschter Weise steigert.
Während des Betriebs im Drehmomentwandlermodus eines Drehmomentwandlers mit einer Pumpenkupplung und einer Drehmomentwandlerkupplung, ist es erforderlich einen minimalen Druckunterschied am Kolben der Pumpenkupplung aufrechtzuerhalten, um die gewünschte Drehmomentübertragungskapazität an der Kupplung aufrechtzuerhalten. Weiterhin, ist es wünschenswert, die Kühlung des Torus zu verbessern. Leider kann das Erhöhen der Kühlung des Torus zu einer Verringerung des Druckunterschieds führen.
Daher, gibt es seit langem einen Bedarf für einen Drehmomentwandler, der eine Pumpenkupplung und eine Drehmomentwandlerkupplung aufweist: eine Einrichtung zum Verbessern der Steuerbarkeit und des Ansprechverhaltens einer Kolbenplatte der Pumpenkupplung; eine Einrichtung zum Schützen von Gehäusebauteilen und Lagern vor Axialkräften, die mit dem Betrieb von Kolbenplatten zusammenhängen; und eine Einrichtung zum Verbessern des Kühlstroms für einen Torus im Drehmomentwandlermodus, während ein entsprechender Druckunterschied für eine Pumpenkolbenplatte aufrechterhalten wird.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung umfasst allgemein einen Mehrfunktionsdrehmomentwandler, der folgendes aufweist: eine Pumpenkupplung, welche dazu eingerichtet ist, Drehmoment von einem Drehmomenteingang des Drehmomentwandlers an eine Pumpe des Drehmomentwandlers zu übertragen; zumindest eine Pumpenkolbenplatte für die Pumpenkupplung; und eine abgeschlossene, Fluid enthaltende Kammer, wobei die abgeschlossene Kammer flüssigkeitsdicht ist, mit Ausnahme eines Kanals, der zur Verbindung mit einer Pumpe eingerichtet ist. Die zumindest eine Pumpenkolbenplatte bildet einen ersten Bereich der abgeschlossenen Kammer. In einigen Ausführungsformen ist der Drehmomentwandler dazu eingerichtet, jeweils erste und zweite Axialkräfte auszugleichen, die durch die Druckbeaufschlagung der abgeschlossenen Kammer erzeugt werden. In einigen Ausführungsformen enthält der Mehrfunktionsdrehmomentwandler eine Platte, die Platte bildet einen zweiten Bereich der abgeschlossenen Kammer, und die Platte und die zumindest eine Pumpenplatte sind dazu eingerichtet, jeweils die ersten und zweiten Axialkräfte auszugleichen. In einigen Ausführungsformen enthält der Mehrfunktionsdrehmomentwandler ein Verbindungselement. Die Platte ist mit dem Verbindungselement verbunden, und die zumindest eine Pumpenplatte ist dazu eingerichtet, die zweite Axialkraft durch die Pumpenkupplung auf das Verbindungselement zu übertragen. In einigen Ausführungsformen umfasst die zumindest eine Pumpenplatte erste und zweite Pumpenplatten, die dazu eingerichtet sind, jeweils die ersten und zweiten Axialkräfte auszugleichen. In einigen Ausführungsformen enthält der Mehrfunktionsdrehmomentwandler entsprechende Mehrzahlen von Gehäusebauteilen und Lagern, und die Kammer ist dazu eingerichtet, die entsprechenden Mehrzahlen von Gehäusebauteilen und Lagern von Axialkräften zu isolieren, die vom Druck in der Kammer erzeugt werden.
In einigen Ausführungsformen enthält der Mehrfunktionsdrehmomentwandler einen Torus, zumindest eine Fluid enthaltende Kammer, und einen Fluidströmungspfad, der durch den Torus und die zumindest eine Fluid enthaltende Kammer führt. Im Drehmomentwandlermodus des Drehmomentwandlers wirkt ein Druckunterschied zwischen der abgeschlossenen Kammer und der zumindest einen Fluid enthaltenden Kammer, um die Pumpenkupplung mit einer bestimmten Drehmomentübertragungsfähigkeit zu schliessen, und der Drehmomentwandler ist dazu angeordnet, um den Druckunterschied aufrechtzuerhalten, wenn Fluid durch den Fluidkreislauf strömt. In einigen Ausführungsformen enthält der Mehrfunktionsdrehmomentwandler einen Fluidströmungspfad, der durch den Torus strömt, und der Fluidströmungspfad ist von der abgeschlossenen Kammer isoliert.
Die vorliegende Erfindung umfasst allgemein auch einen Mehrfunktionsdrehmomentwandler, aufweisend: eine Drehmomentwandlerkupplung, welche dazu eingerichtet ist, um Drehmoment von dem Drehmomenteingang auf eine Turbine des Drehmomentwandlers zu übertragen; eine Überbrückungskolbenplatte für die Drehmomentwandlerkupplung, wobei die Überbrückungskolbenplatte eine Einwegöffnung aufweist; eine erste Fluid enthaltende Kammer; und zumindest eine zweite Fluid enthaltende Kammer. Die erste Kammer ist flüssigkeitsdicht in Bezug auf eine Druckhöhe in der ersten Kammer, welche grösser ist als eine Druckhöhe in der zumindest zweiten Kammer, mit der Ausnahme eines Kanals, der zur fluidischen Verbindung mit einer Pumpe angeordnet ist. Die Überbrückungskolbenplatte bildet einen ersten Bereich der ersten Fluid enthaltenden Kammer, und während des Betriebs des Drehmomentwandlers im Drehmomentwandlermodus, fliesst Fluid von einem Torus des Drehmomentwandlers durch die zumindest eine zweite Kammer, und durch die Einwegöffnung in die erste Kammer. In einigen Ausführungsformen ist die Einwegöffnung ein Rückschlagventil.
In einigen Ausführungsformen enthält der Mehrfunktionsdrehmomentwandler eine Pumpenkupplung, welche dazu angeordnet ist, Drehmoment von dem Drehmomenteingang an eine Pumpe des Drehmomentwandlers zu übertragen, und zumindest ein Bereich der radialen Erstreckung der Drehmomentwandlerkupplung fluchtet axial mit der Pumpenkupplung. In einigen Ausführungsformen enthält der Drehmomentwandler eine Pumpenkolbenplatte für die Pumpenkupplung, und die erste Kammer ist dazu eingerichtet, um eine Axialkraft an der Pumpenplatte zu erzeugen, wenn diese mit Druck beaufschlagt wird, und einen Druckunterschied zwischen der ersten Kammer und der zumindest einen zweiten Kammer gleicht die Axialkraft aus. Allgemein enthält der Mehrfunktionsdrehmomentwandler entsprechende Mehrzahlen von Gehäusebauteilen und Lagern, und in einigen Ausführungsformen ist der Drehmomentwandler so eingerichtet, dass der Ausgleich der Axialkraft durch den Druckunterschied die entsprechenden Mehrzahlen von Gehäusebauteilen und Lagern von der Axialkraft isoliert.
Die vorliegende Erfindung weist weiterhin allgemein einen Mehrfunktionsdrehmomentwandler auf, der Folgendes aufweist: eine Pumpenkupplung, die dazu eingerichtet ist, Drehmoment von einem Deckel des Drehmomentwandlers an eine Pumpe des Drehmomentwandlers zu übertragen; zumindest eine Pumpenkolbenplatte für die Pumpenkupplung; eine Platte; und eine Fluid enthaltende Kammer. Die Kammer wird zumindest teilweise von einer Kombination von einer oder mehreren der zumindest einen Pumpenplatte und der Platte gebildet, wobei die Kammer dazu eingerichtet ist, bedrückt zu werden, um die Pumpenkupplung in Eingriff zu bringen, und die Kombination von einer oder mehreren der zumindest einen Pumpenplatte, und der Platte ist zumindest indirekt verbunden, um Axialkräfte auszugleichen, die durch die Bedrückung der Kammer erzeugt werden.
Die vorliegende Erfindung weist allgemein Verfahren zum Bilden und Betreiben eines Mehrfachfunktionsdrehmomentwandlers auf.
Es ist allgemein Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Mehrfunktionsdrehmomentwandler mit einer abgedichteten Pumpenkolbenplatte zur Verfügung zu stellen.
Es ist weiterhin allgemein Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Mehrfunktionsdrehmomentwandler zur Verfügung zu stellen, der Axialkräfte auf Grund des Betriebs der Kolbenplatten von den Gehäusebauteilen und den Lagern abhält.
Es ist ein anderes allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Mehrfunktionsdrehmomentwandler zur Verfügung zu stellen, der im Drehmomentwandlermodus einen ausreichenden Druckunterschied für die Pumpenkolbenplatte zur Verfügung stellt, während er einen erhöhten Kühlungsstrom für den Torus zur Verfügung stellt.
Diese und andere Aufgaben und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung und aus den beigefügten Zeichnungen und Ansprüchen ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Art und Funktionsweise der vorliegenden Erfindung wird nun in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung sichtbar, wenn diese zusammen mit den beigefügten Zeichnungsfiguren betrachtet wird, worin:
1 ist ein allgemeines Schaltbild des Leistungsflusses in einem Kraftfahrzeug, welches zur Erklärung der Beziehung und der Funktion eines Drehmomentwandlers in dem Antriebsstrang dienen soll;
2 ist eine Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers des Stands der Technik, der am Motor eines Kraftfahrzeugs befestigt gezeigt ist;
3 ist eine linke Ansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers, die allgemein entlang der Linie 3-3 in 2 aufgenommen ist;
4 ist eine Querschnittsansicht des in den 2 und 3 gezeigten Drehmomentwandlers, die allgemein entlang der Linie 4-4 in 3 aufgenommen ist;
5 ist eine erste Explosionsdarstellung des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers, wie aus der Perspektive von jemandem, der den zerlegten Drehmomentwandler von Links betrachtet;
6 ist eine zweite Explosionsansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers, wie aus der Perspektive von jemandem der den zerlegten Drehmomentwandler von Rechts betrachtet;
7A ist eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems, welches räumliche Begriffe vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden;
7B ist eine perspektivische Ansicht eines Gegenstands in dem Zylinderkoordinatensystem von 7A, das räumliche Begriffe vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden;
8 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers gemäss der vorliegenden Erfindung mit einem abgedichteten Rumpenkupplungskolben;
9 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers gemäss der vorliegenden Erfindung mit einem abgedichteten Pumpenkupplungskolben; und,
10 ist eine teilweise Querschnittsansicht des Drehmomentwandlers gemäss der vorliegenden Erfindung mit einem abgedichteten Drehmomentwandlerkupplungskolben.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eingangs ist festzuhalten, dass gleiche Bezugszahlen in verschiedenen Zeichnungsansichten gleiche, oder funktionsähnliche Bauteile der Erfindung kennzeichnen. Obgleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf derzeit bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wird, ist festzuhalten, dass die beanspruchte Erfindung nicht auf die offengelegten Ausführungsformen beschränkt ist.
Weiterhin ist festzuhalten, dass diese Erfindung nicht auf die betreffende Methodik, Werkstoffe, und Modifikationen beschränkt ist, und diese natürlich variiert werden können. Es ist ebenso festzuhalten, dass die hier verwendeten Bezeichnungen nur der Beschreibung einzelner Ausführungsformen dienen, und den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht einschränken, der nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt ist.
Falls nicht anderweitig bestimmt, haben alle technischen und wissenschaftlichen Ausdrücke, die hier verwendet werden, die gleiche Bedeutung, wie sie allgemein von einem Fachmann in der für die Erfindung relevanten Technik verstanden werden. Obgleich beliebige Verfahren, Vorrichtungen, oder Werkstoffe ähnlich oder gleich zu den hier Beschriebenen bei der Ausführung, oder beim Ausprobieren der Erfindung verwendet werden können, werden nun bevorzugte Verfahren, Vorrichtungen, und Werkstoffe beschrieben.
7A ist eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems 80, welches räumliche Begriffe vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden. Die vorliegende Erfindung wird zumindest teilweise im Zusammenhang mit einem Zylinderkoordinatensystem beschrieben. Das System 80 hat eine Längsachse 81, die als Bezug für die folgenden Richtungs- und räumlichen Bezeichnungen verwendet wird. Die Adjektive „axial", „radial", und „in Umfangsrichtung" beziehen sich jeweils auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, dem Radius 82, der orthogonal zur Achse 81 ist, oder auf den Umfang 83. Die Adjektive „axial", „radial", und „in Umfangsrichtung" beziehen sich auf eine Ausrichtung parallel zu den betreffenden Ebenen. Um die Ausrichtung der verschiedenen Ebenen zu verdeutlichen, werden die Gegenstände 84, 85, und 86 verwendet. Die Oberfläche 87 des Gegenstands 84 bildet eine axiale Ebene. Das bedeutet, die Achse 81 bildet eine Linie entlang der Oberfläche. Die Oberfläche 88 des Gegenstands 85 bildet eine radiale Ebene, d. h. der Radius 82 bildet eine Linie entlang der Oberfläche. Die Oberfläche 89 des Gegenstands 86 bildet eine Umfangsebene, d. h. der Umfang 83 bildet eine Linie entlang der Oberfläche. Als weiteres Beispiel ist die axiale Bewegung oder Anordnung parallel zur Achse 81, die radiale Bewegung oder Anordnung ist parallel zum Radius 82, und die umfängliche Bewegung oder Anordnung ist parallel zum Umfang 83. Eine Drehung bezieht sich auf die Achse 81.
Die Adverbien „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich jeweils auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82, oder zum Umfang 83. Die Adverbien „axial", „radial", und „in Umfangsrichtung" beziehen sich auf eine Ausrichtung parallel zu betreffenden Ebenen.
7B ist eine perspektivische Ansicht eines Gegenstands 90 in dem Zylinderkoordinatensystem 80 von 7A, welches die räumlichen Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden. Der zylindrische Gegenstand 90 steht für einen zylindrischen Gegenstand in einem Zylinderkoordinatensystem und schränkt die vorliegende Erfindung in keinster Weise ein. Der Gegenstand 90 weist eine axiale Oberfläche 91, eine radiale Oberfläche 92, und eine Umfangsfläche 93 auf. Die Oberfläche 91 ist Teil einer axialen Ebene, die Oberfläche 92 ist Teil einer radialen Ebene, und die Oberfläche 93 ist Teil einer Umfangsebene.
Die Ausdrücke „festgelegt" und „gleitend" beziehen sich auf eine Relativbewegung zwischen zwei Gegenständen, wobei „festgelegt" verwendet wird, um einen Zustand zu beschreiben, in dem zwei Gegenstände sich miteinander im Eingriff befinden, um eine Bewegung relativ zueinander zu verhindern. „Gleitend" wird verwendet um einen Zustand zu beschreiben, in dem sich zwei Gegenstände im Eingriff befinden, wobei sich die Gegenstände relativ zueinander bewegen, und während der Relativbewegung in Berührung bleiben. Der Ausdruck „drehfest" bezieht sich auf eine Relativdrehung, wobei eine Relativdrehung der beiden Gegenstände auf Grund der Berührung der beiden Gegenstände verhindert wird.
8 ist eine teilweise Querschnittsansicht des Drehmomentwandlers 100 gemäss der vorliegenden Erfindung mit einem abgedichteten Pumpenkupplungskolben. Der Drehmomentwandler 100 weist eine Pumpenkupplung 102 auf, eine Pumpenkolbenplatte 104, eine Drehmomentwandlerkupplung 106, und eine Überbrückungskolbenplatte 108. Die Kupplung 102 ist dazu eingerichtet, Drehmoment von einem Eingang des Drehmomentwandlers, z. B. der äusseren Deckelanordnung 110, auf die Pumpe 112 zu übertragen. Es ist festzuhalten, dass Drehmoment durch jede in der Technik bekannte Einrichtung auf den Wandler 100 übertragen werden kann. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen (nicht gezeigt) eine Flexplatte mit einem Drehmomentwandlerdeckel verbunden, und Drehmoment wird durch die Flexplatte auf den Deckel übertragen.
Der Wandler 100 enthält auch eine Kammer 114, wobei ein Bereich dieser Kammer von der Platte 104 gebildet wird. Die Kammer 114 ist eine abgedichtete Kammer mit Ausnahme des Fluidkanals 116. Das bedeutet, die Kammer 114 ist flüssigkeitsdicht mit Ausnahme des Kanals 116, der verwendet wird, um eine Flüssigkeitsströmung in und aus der Kammer zur Verfügung zu stellen, die Kammer zu füllen und zu entlüften. Die Kammer 114 ist mit einer Dichtung zwischen der Platte 120 und der äusseren Deckelanordnung 110, der Dichtung 124 zwischen der Platte 104 und der Nabe 126, und der Dichtung 128 zwischen den Platten 104 und 130 abgedichtet. Die Platte 130 ist fest an der Platte 120 durch in der Technik bekannte Einrichtungen angebracht, z. B. durch Schweissen oder Vernieten. Der Kanal 116 ist mit dem Kanal 132 verbunden, der zur Verbindung mit einer Pumpe ausgelegt ist, z. B. einer Pumpe in einem Getriebe, mit dem der Wandler verbunden ist. Die Platte 104 bildet einen Teil der abgedichteten Kammer. Es ist festzuhalten, dass ein abgedichteter Pumpenkolben für den Drehmomentwandler gemäss der vorliegenden Erfindung nicht auf die in den Figuren gezeigte Ausführung beschränkt ist, und dass andere Konfigurationen, welche die beschriebenen Funktionen ermöglichen, im Schutzumfang der beanspruchten Erfindung enthalten sind.
Die Kammer 133 wird teilweise von den Platten 104 und 108 gebildet. Die Kammer 133 wird hauptsächlich über die Fluidverbindung mit der Kammer 134 durch die Kupplung 106 abgelassen und gefüllt. Zum Beispiel, wie im Folgenden genauer beschrieben, ist die Kupplung 106 im Drehmomentwandlermodus offen und liefert eine vergleichsweise unbeschränkte Fluidverbindung zwischen den Kammern 133 und 134. Die Fluidströmung zu und von der Kammer 133 wird also durch den Kanal 135 zur Verfügung gestellt, wie im Folgenden weiter beschrieben. Fluid zu und von der Kammer 134 wird teilweise durch den Kanal 136 zur Verfügung gestellt, der teilweise mit dem Kanal 138 verbunden ist, der wie oben beschrieben zur Verbindung mit der Pumpe ausgelegt ist.
Es folgt nun eine Beschreibung des Betriebs des Wandlers 100 im Drehmomentwandlermodus. Im Drehmomentwandlermodus befindet sich die Kupplung 102 im Eingriff, und die Kupplung 106 befindet sich nicht im Eingriff. Die Pumpenkolbenplatte 104 ist dazu eingerichtet, die Pumpenkupplung zu betreiben. Die Kammer 114 wird gefüllt oder auf ein gewünschtes Druckniveau durch die Kanäle 116 und 132 mit Druck beaufschlagt, und der Druck in der Kammer 133 wird angepasst, so dass die Kammer 114 eine Axialkraft in Richtung 139 auf die Platte 104 ausübt, und der Druckunterschied zwischen den Kammern 114 und 133 so ist, dass die resultierende Axialkraft an der Platte 104 in Richtung 139 ausreicht, um eine gewünschte Drehmomentübertragungsfähigkeit an der Kupplung 102 herbeizuführen. Das bedeutet, die Platte 104 wird in Richtung 139 versetzt, um in das Segment 142 der Platte 104 einzugreifen, und in die Platten 140, 144, und 146, und in das Reibmaterial, welches sich zwischen den Platten 104, 140, 144, und 146 befindet. Das Reibmaterial 148 kann von jeder in der Technik bekannten Art sein, und kann zwischen den Platten 104, 140, 144, und 146 auf jeder in der Technik bekannter Art angeordnet sein. Drehmoment wird von der Anordnung 110 auf den Dämpfer 149 zu der Platte 104 durch die Kupplung 102 auf den Pumpenring 150 zum Pumpenrad 152 übertragen, welches die Pumpe 112 dreht. Wie im Folgenden weiter beschrieben, bleibt die Kupplung 106 offen. Festzuhalten ist, dass die Kupplung 102 nicht auf die Anzahl und Konfiguration von in den Figuren gezeigten Bauteilen beschränkt ist, und dass andere Anzahlen und Konfigurationen von Bauteilen im Schutzumfang der Erfindung enthalten sind.
In vorteilhafter Weise ist der Drehmomentwandler 100 dazu ausgelegt, die Axialkräfte auszugleichen, die mit der Druckbeaufschlagung der Kammer 114 zusammenhängen, z. B. die Axialkraft auf die Platte 104 in Richtung 139, und die Axialkraft auf die Platte 120 in Richtung 154, d. h. allgemein befinden sich die Platten 104 und 120 im Eingriff und sind zumindest indirekt verbunden, oder direkt verbunden, um die Axialkräfte auszugleichen. In einigen Ausführungsformen ist die Platte 120 mit dem Pumpenring 150 durch beliebige in der Technik bekannte Einrichtungen einschliesslich, aber nicht beschränkt auf eine Schweissnaht 156 verbunden. Der Ring 150 ist im Gegenzug mit der Pumpenwelle durch jede in der Technik bekannte Einrichtung verbunden, einschliesslich aber nicht beschränkt auf die Schweissnaht 158. Damit wird die Axialkraft, die auf die Platte 120 in der Richtung 154 ausgeübt wird, auf den Ring übertragen. Die Axialkraft, welche auf die Platte 104 in der Richtung 139 ausgeübt wird, wird durch die Kupplung 102 auf den Ring übertragen. Bekanntermassen erzeugt die Druckbeaufschlagung im Wesentlichen gleiche und entgegengesetzte Axialkräfte an den Platten 104 und 120. Damit wirken diese gleichgrossen und entgegengesetzten Kräfte beide auf den Pumpenring, und heben sich am Ring im Wesentlichen auf, wodurch die Kräfte ausgeglichen werden. Die Wirkung der Axialkräfte auf die Struktur der Komponenten in dem Drehmomentwandler ist dann auf einen sich schnell verändernden Zustand der Kammer 114 beschränkt.
Der Wandler 100 enthält entsprechende Mehrzahlen von Gehäusebauteilen und Lagern. Zum Beispiel enthalten in einigen Ausführungsformen die Gehäusebauteile Deckel 110 und 160, und die Lager enthalten Lager 162, 164, und 166. In vorteilhafter Weise sind die Gehäusebauteile und Lager von den Axialkräften isoliert, die durch Beaufschlagen der Kammer 114 und Ausgleichen der oben beschriebenen Axialkräfte erzeugt werden. Damit kann die Anordnung der Gehäusebauteilen weniger stabil ausgeführt werden, da die Komponenten nicht den oben beschriebenen Axialkräften ausgesetzt sind, was die Kosten und die Komplexität der Komponenten verringert. Weiterhin können die Kosten und die Komplexität der Lager verringert werden, da die Lager nicht den zusätzlichen Druckbelastungen ausgesetzt sind, die durch die Axialkräfte hervorgerufen werden. Das heisst, die Dauerfestigkeit der Lager kann verringert werden. Weiterhin, da die Axialkräfte über die Platten ausgeglichen sind, leiten die Belastungen keine unerwünschten Kraftvektoren ein, welche die Dynamik des Drehmomentwandlers beeinflussen können.
In dem Torus 168 des Wandlers wird während des Drehmomentwandlermodus erhebliche Wärme erzeugt, da sich die Pumpe und die Turbine 170 mit verschiedenen Drehzahlen drehen. In vorteilhafter Weise ist der Wandler 100 dazu eingerichtet, die Kühlung des Torus während des Betriebs im Drehmomentwandlermodus zu optimieren, während die gewünschte Drehmomentübertragungsfähigkeit der Pumpenkupplung aufrechterhalten wird. In einigen Ausführungsformen führt der Fluidkreislauf durch die Kammer 133, und über die Kupplung 106, welche offen ist, in die Kammer 134, und in den Torus. Aus dem Torus tritt der Pfad durch die Kanäle 136 und 138 an einen Kühler aus (nicht gezeigt). Fluid gelangt in die Kammer 133 durch die Kanäle 135 und 174. Wie oben dargestellt, ist ein minimaler Druckunterschied zwischen den Kammern 114 und 133 erforderlich, um die gewünschte Drehmomentübertragungskapazität für die Kupplung 102 zu erlangen. In vorteilhafter Weise stellt der Pfad 172 einen Kühlstrom an den Torus zur Verfügung, während er den gewünschten Druckunterschied aufrechterhält. Insbesondere verhindert die Anordnung des Pfads, dass sich Rückstaudruck in der Kammer 133 aufbaut, welcher den oben beschriebenen Druckunterschied in unerwünschter Weise verringern würde. Tatsächlich erzeugt die Strömung aus der Kammer 133 einen Vakuumeffekt in der Kammer 133, welcher den Druck in der Kammer 133 verringert, und den oben genannten Druckunterschied erhöht. Gleichzeitig wird der Druck in der Kammer 134 niedrig genug gehalten, um die Kupplung 106 offen zu halten.
In einigen Ausführungsformen, wenn zusätzliche Strömung für den Pfad 172 gewünscht wird, oder ein zusätzlicher Saugeffekt in der Kammer 133 gewünscht wird, wird der Pfad 172 durch Kanäle oder Nuten (nicht gezeigt) in dem Reibmaterial 148, dem Durchlass 176, der Kammer 178, und dem Rückschlagventil 180 vergrössert. Das bedeutet, Fluid strömt von der Kammer 133 durch die Nuten in dem Reibmaterial durch die Passage 176 und durch die Kammer 178 und das Rückschlagventil zu der Kammer 134. Innerhalb des Torus vereinigt sich die Fluidströmung mit dem oben beschriebenen Pfad. In vorteilhafter Weise kühlt die Strömung durch die Kupplung 102 die Kupplung und verbessert die Betriebsbedingungen und die Lebensdauer der Kupplung.
Um den Drehmomentwandler 100 im Überbrückungsmodus zu betreiben wird Druck in der Kammer 114 aufrechterhalten, um die Kupplung 102 im Eingriff zu halten, und der Druck in der Kammer 134 wird erhöht, während der Druck in der Kammer 133 abgelassen wird. Damit wird der Druckunterschied, welcher die Kupplung 102 in Eingriff bring, weiter erhöht und der Druckunterschied zwischen den Kammern 133 und 134 übt eine Axialkraft auf die Platte 108 in der Richtung 154 aus, welche die Kupplung 106 in Eingriff bringt. Die Kammer 134 wird teilweise durch die Dichtung 182 abgedichtet. In einigen Ausführungsformen ist die Reibverbindung 184, die mit dem Ring 150 oder der Platte 108 verbunden werden kann, mit Nuten versehen, um einen Strom von Kühlmittel durch die Reibverbindung zu ermöglichen, der die Betriebsbedingungen und die Lebensdauer der Kupplung verbessert. Auf Grund des Ablassens der Kammer 133 durch die Kanäle 135 und 174 in den Kühler wird Fluid von der Kammer 134 durch die Kupplung zur Kammer 133 gesaugt.
Um den Drehmomentwandler 100 im entkoppelten Leerlaufbetrieb zu betreiben, wird Fluid von der Kammer 114 durch die Kanäle 116 und 132 abgeleitet, was den Druck in der Kammer verringert, während der Druck in der Kammer 133 hoch bleibt. Die Kammer 134 wird durch die Kanäle 136 und 138 abgelassen. Damit wird die Platte 104 in Richtung 154 verlagert und die Platte 108 wird in die Richtung 139 verlagert, wodurch die Kupplungen 102 und 106 geöffnet werden.
9 ist eine teilweise Querschnittsansicht des Drehmomentwandlers 200 gemäss der vorliegenden Erfindung mit einem abgedichteten Pumpenkupplungskolben. Der Drehmomentwandler 200 weist eine Pumpenkupplung 202, Pumpenkupplungsplatten 204 und 205, eine Drehmomentwandlerkupplung 206, und eine Überbrückungskolbenplatte 208 auf. Die Kupplung ist dazu eingerichtet, Drehmoment von einem Eingang für den Wandler, z. B. der äusseren Deckelanordnung 210, an die Pumpe 212 zu übertragen. Festzuhalten ist, dass das Drehmoment auf den Wandler 200 durch jede in der Technik bekannte Einrichtung aufgebracht werden kann. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen (nicht gezeigt) eine Flexplatte für den Drehmomentwandler mit dem Deckel verbunden, und Drehmoment wird durch die Flexplatte auf den Deckel übertragen.
Der Wandler 200 enthält auch eine Kammer 214, wobei ein Bereich davon durch die Platten 204 und 205 gebildet wird. Die Kammer 214 ist mit Ausnahme des Fluidkanals 216 eine abgeschlossene Kammer. Das bedeutet, die Kammer 214 ist flüssigkeitsdicht mit Ausnahme des Kanals 216, der verwendet wird, um eine Fluidströmung in die Kammer und aus der Kammer (Füllen und Ablassen der Kammer) zur Verfügung zu stellen. Die Kammer 214 wird durch die Dichtung 218 zwischen der Platte 204, die äussere Deckelanordnung 210, der Dichtung 219 zwischen der Platte 205 und der Nabe 226, und der Dichtung 228 zwischen den Platten 204 und 230 abgedichtet. Die Platte 230 ist fest an der Platte 205 durch jede in der Technik bekannte Einrichtung angebracht, z. B. durch eine Schweissnaht oder eine Nietung. Der Kanal 216 ist mit dem Kanal 282 verbunden, der zur Verbindung mit einer Pumpe (nicht gezeigt), z. B. einer Pumpe in einem Getriebe, mit dem der Wandler verbunden ist, eingerichtet. Die Platten 204 und 205 bilden einen Bereich der abgeschlossenen Kammer. Festzuhalten ist, dass ein abgedichteter Pumpenkolben für einen Drehmomentwandler gemäss der vorliegenden Erfindung nicht auf den in den Figuren gezeigten Aufbau beschränkt ist, und dass andere Anordnungen, welche die beschriebenen Funktionen ermöglichen, innerhalb des Schutzbereichs der beanspruchten Erfindung eingeschlossen sind.
Die Kammer 233 wird teilweise von den Platten 205 und 208 gebildet. Die Kammer 232 wird hauptsächlich über die Fluidverbindung mit der Kammer 234 durch die Kupplung 206 entlüftet und gefüllt. Zum Beispiel, wie im Folgenden weiter beschrieben, ist die Kupplung 206 offen und liefert eine vergleichsweise unbeschränkte Fluidverbindung zwischen den Kammern 233 und 234. Fluid zu und von der Kammer 234 wird teilweise durch den Kanal 236 zur Verfügung gestellt, der mit dem Kanal 238 verbunden ist, der zur Verbindung mit der Pumpe wie oben beschrieben eingerichtet ist. Die Kammer 239 wird zumindest teilweise von der Platte 204 und dem Deckel 240 gebildet, und wird durch den Kanal 241 beaufschlagt und abgelassen, der mit dem Kanal 232 verbunden ist.
Es folgt nun eine Beschreibung des Betriebs des Wandlers 200 im Drehmomentwandlermodus. Im Drehmomentwandlermodus befindet sich die Kupplung 202 im Eingriff und die Kupplung 206 befindet sich nicht im Eingriff. Die Pumpenkolbenplatten 204 und 205 sind dazu ausgelegt, um die Pumpenkupplung zu betätigen. Die Kammer 214 wird durch den Kanal 216 auf ein gewünschtes Druckniveau beaufschlagt. Betreffende Drücke in den Kammer 233 und 239 werden angepasst, so dass die Kammer 214 eine Axialkraft in Richtung 242 auf die Platte 204 ausübt, und eine entgegengesetzte Axialkraft auf die Platte 205 in Richtung 243. Die entsprechenden Druckunterschiede, zwischen der Kammer 214 und den Kammern 232 und 239 sind jeweils so gross, dass die resultierenden Axialkräfte auf die Platten 204 und 205, jeweils in den Richtung 242 und 243 ausreichen, um eine gewünschte Drehmomentübertragungskapazität auf die Kupplung 202 aufzubringen. Das bedeutet, die Platten 204 und 205 werden verschoben, um jeweils in Pumpenringe 244 und 246 einzugreifen, und in das Reibmaterial 248, welches zwischen den Platten 204 und 205 angeordnet ist, und in die Ringe 244 und 246. Das Reibmaterial kann von jeder in der Technik bekannten Art sein, und kann zwischen den Platten 204 und 205 und zwischen den Ringen 244 und 246 auf jede in der Technik bekannte Weise angeordnet sein. Drehmoment wird von der Anordnung 210 auf den Dämpfer 249, zur Platte 205, welche mit der Platte 204 an einer äusseren Verbindung der Platte festgelegt ist, durch die Kupplung 202 an die Kupplungsringe zum Pumpenrad 252 übertragen, welches die Pumpe 212 dreht. Wie im Folgenden weiter beschrieben, bleibt die Kupplung 206 offen. Festzuhalten ist, dass die Kupplung 202 nicht auf die Anzahl und die Anordnung von Komponenten beschränkt ist, die in den Figuren gezeigt ist, und dass andere Anzahlen und Konfigurationen von Komponenten im Schutzumfang der beanspruchten Erfindung enthalten sind.
In vorteilhafter Weise ist der Drehmomentwandler 200 dazu eingerichtet, die Axialkräfte auszugleichen, die durch die Druckbeaufschlagung der Kammer 214 entstehen, z. B. die Axialkraft auf die Platte 204 in der Richtung 242, und die Axialkraft auf die Platte 205 in der Richtung 243. Das heisst, allgemein befinden sich die Platten 204 und 205 im Eingriff, sind verbunden, oder zumindest indirekt verbunden, um die Axialkräfte auszugleichen. Der Pumpenring 244 ist mit dem Ring 246 durch beliebige in der Technik bekannte Einrichtungen verbunden, einschliesslich aber nicht beschränkt auf, eine Schweissnaht 256. Der Ring 246 ist andererseits mit dem Pumpengehäuse 252 durch eine beliebige in der Technik bekannte Vorrichtung einschliesslich, aber nicht beschränkt auf, eine Schweissnaht verbunden. Somit bilden Ringe 244 und 246 eine fest verbundene Einheit. Eine auf die Platte 205 in Richtung 243 ausgeübte Axialkraft wird auf den Ring 246 übertragen, und die auf die Platte 204 in Richtung 242 ausgeübte Axialkraft wird auf den Ring 244 übertragen. Bekanntermassen ruft die Druckbeaufschlagung der Kammer 214 im Wesentlichen gleiche und entgegengesetzte Axialkräfte an den Platten 204 und 205 hervor. Damit wirken diese gleichgrossen und entgegengesetzten Kräfte beide auf die Pumpenringe und heben einander im Wesentlichen an den Ringen auf. Die Wirkung der Axialkräfte auf die Struktur der Bauteile in dem Drehmomentwandler ist dann auf einen schnellen Druckanstieg in der Kammer 214 beschränkt.
Der Wandler 200 enthält entsprechende Mehrzahlen von Gehäusebauteilen und Lagern. Zum Beispiel, enthalten die Gehäusebauteile in einigen Ausführungsformen Deckel 240 und 260, und die Lager enthalten Lager 262, 264, und 266. In vorteilhafter Weise sind die Axialkräfte, welche durch Druckbeaufschlagung der Kammer 214 erzeugt werden, von den Gehäusebauteilen und Lagern durch Ausgleich der oben beschriebenen Axialkräfte isoliert. Damit kann die Ausbildung der Gehäusebauteile mit geringerer Festigkeit ausgeführt werden, da die Komponenten nicht den oben beschrieben Axialkräften ausgesetzt sind, was die Kosten und die Komplexität der Komponenten verringert. Weiterhin können die Kosten und die Komplexität der Lager verringert werden, da die Lager nicht den zusätzlichen Schubkräften ausgesetzt sind, die durch die Axialkräfte erzeugt würden. Das heisst, die Tragkraft der Lager kann verringert werden. Weiterhin, da die Axialkräfte über die Platten ausgeglichen sind, bringen die Lasten keine unerwünschten Kraftvektoren auf, welche die Dynamik des Drehmomentwandlers beeinflussen könnten.
In dem Torus 268 des Wandlers wird während des Drehmomentwandlermodus erhebliche Wärme erzeugt, da die Pumpe und die Turbine 270 sich mit verschiedener Geschwindigkeit drehen. In vorteilhafter Weise ist der Wandler 200 dazu eingerichtet, die Kühlung des Torus während des Drehmomentwandlermodus zu optimieren. In einigen Ausführungsformen tritt der Fluidkreislauf 272 durch die Kammer 239, durch die Passage 273, durch die Kupplung 202, durch Nuten (nicht gezeigt) in dem Reibmaterial 248, durch den Durchgang 274, durch die Kupplung 206 (welche offen ist) in die Kammer 234 und den Torus. In vorteilhafter Weise kühlt die Strömung durch die Kupplung 202 die Kupplung und verbessert die Betriebsbedingungen und die Lebensdauer der Kupplung.
Aus dem Torus tritt der Pfad durch die Kanäle 236 und 238 in einen Kühler (nicht gezeigt) aus. Fluid tritt in die Kammer 239 durch den Kanal 241 und 232 ein. Wie oben angemerkt, ist ein minimaler Druckunterschied jeweils zwischen der Kammer 214 und den Kammern 233 und 239 erforderlich, um die gewünschte Drehmomentübertragungsfähigkeit für die Kupplung 202 zu erreichen. In vorteilhafter Weise liefert der Pfad 272 für den Torus eine Kühlströmung, während er den gewünschten Druckunterschied aufrechterhält. Insbesondere, verhindert die Anordnung des Pfads den Aufbau von Rückstahldruck in den Kammern 233 und 239, welcher den oben erwähnten Druckunterschied in unerwünschter Weise verringert. Tatsächlich erzeugt die Strömung aus den Kammern 233 und 239 in den Torus einen Vakuumeffekt in den Kammern 233 und 239, welcher den Druck in den Kammern 233 und 239 verringert, und den oben erwähnten Druckunterschied erhöht. Gleichzeitig wird der Druck in der Kammer 234 niedrig genug gehalten, um die Kupplung 206 offenzuhalten.
In einigen Ausführungsformen sind die Durchlässe 273 und 274 nicht enthalten, und Fluid tritt von der Kammer 239 in die Kammer 233 durch Nuten im Reibmaterial 248.
Um den Drehmomentwandler 200 im Überbrückungsbetrieb zu betreiben, wird der Druck in der Kammer 214 aufrechterhalten, um die Kupplung 202 im Eingriff zu halten, und der Druck in der Kammer 234 wird erhöht, während der Druck in der Kammer 233 abgelassen wird (durch die Kupplung 202, Kammer 239 und Kanal 241). Damit wird der Druckunterschied, welcher die Kupplung 202 in Eingriff bringt, weiter erhöht und der Druckunterschied zwischen den Kammern 233 und 234 übt eine Axialkraft auf die Platte 208 in der Richtung 242 aus, und bring die Kupplung 206 in Eingriff. Die Kammer 234 ist teilweise mit der Dichtung 276 abgedichtet. In einigen Ausführungsformen ist die Reibverbindung 284, welche mit dem Ring 246, oder der Platte 208 verbunden werden kann, mit Nuten versehen, um einen Kühlstrom durch die Reibverbindung zu ermöglichen, was die Betriebsbedingungen und die Lebensdauer der Kupplung verbessert. Auf Grund des Ablassens der Kammer 233 wird Fluid durch die Kammer 234 durch die Kupplung 206 zur Kammer 233 abgezogen.
Um den Drehmomentwandler 200 im entkoppelten Leerlaufbetrieb zu betreiben, wird Fluid in der Kammer 214 durch den Kanal 216 abgelassen, was den Druck in der Kammer reduziert. Die Kammer 239 wird durch die Kanäle 241 und 232 mit Druck beaufschlagt, um den Druck in der Kammer 232 zu steigern. Fluid strömt durch die Kupplung 202 und die Öffnungen 273 und 274, wenn diese vorhanden sind, um auch die Kammer 233 mit Druck zu beaufschlagen. Fluid tritt aus der Kammer 234 durch die Kanäle 236 und 238 aus. Damit werden die Platten 204 und 205 jeweils in den Richtungen 243 und 242 versetzt, womit sie die Kupplung 202 öffnen, und die Platte 208 wird in Richtung 243 versetzt, was die Kupplung 206 öffnet.
10 ist eine teilweise Querschnittsansicht des Drehmomentwandlers 300 gemäss der vorliegenden Erfindung mit einem abgedichteten Drehmomentwandlerkupplungskolben. Der Drehmomentwandler 300 enthält eine Pumpenkupplung 302, eine Pumpenkolbenplatte 304, eine Drehmomentwandlerkupplung 306, und eine Überbrückungskolbenplatten 308. Die Kupplung 302 ist dazu eingerichtet, um Drehmoment von einem Eingang des Wandlers, z. B. der äusseren Deckelanordnung 310, auf die Pumpe 312 zu übertragen. Festzuhalten ist, dass Drehmoment in den Wandler 300 durch jedes in der Technik bekannte Mittel eingebracht werden kann. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen (nicht gezeigt) eine Flexplatte für den Drehmomentwandler mit dem Deckel verbunden, und Drehmoment wird durch die Flexplatte an den Deckel übertragen.
Der Wandler 300 enthält auch eine Kammer 314, wobei ein Bereich davon durch die Platten 304 und 308 gebildet wird. Die Kammer 314 ist eine abgeschlossene Kammer mit Ausnahme des Fluidkanals 316. Das bedeutet, die Kammer 314 ist flüssigkeitsdicht mit Ausnahme des Kanals 316, welcher dazu verwendet wird, um eine Fluidströmung in und aus der Kammer zur Verfügung zu stellen (Druckbeaufschlagung und Ablassen der Kammer). Die Kammer 314 ist durch die Dichtung 318 zwischen der Platte 304 und der äusseren Deckelanordnung, der Dichtung 319 zwischen der Platte 308 und der Nabe 326, und der Dichtung 328 zwischen den Platten 304 und 308 abgedichtet. Der Kanal 316 ist mit dem Kanal 332 verbunden, der zur Verbindung mit einer Pumpe (nicht gezeigt) eingerichtet ist, z. B. eine Pumpe in einen Getriebe, mit welchem der Wandler verbunden ist. Die Platten 304 und 308 bilden einen Bereich der abgeschlossenen Kammer. Festzuhalten ist, dass ein abgedichteter Pumpenkolben oder Wandlerkolben für einen Drehmomentwandler gemäss der vorliegenden Erfindung nicht auf die in den Figuren gezeigte Anordnung beschränkt ist, und dass andere Anordnungen, welche die beschriebenen Funktionen ermöglichen, innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung eingeschlossen sind.
Die Kammer 333 wird teilweise von den Platten 308 und dem Turbinendeckel 335 gebildet. Die Kammer 333 wird hauptsächlich durch die Verbindung mit der Kammer 334 durch die Kupplung 306 abgelassen und mit Druck beaufschlagt. Die Kammern 333 und 334 befinden sich in fluidischer Verbindung. Fluid zu und von der Kammer 334 wird teilweise durch den Kanal 336 zur Verfügung gestellt, welcher mit dem Kanal 338 verbunden ist, welcher zur Verbindung mit der Pumpe wie oben beschrieben eingerichtet ist. Die Kammer 339 wird zumindest teilweise von der Platte 304 und dem Deckel 340 gebildet und wird, durch den Kanal 341, der mit dem Kanal 342 verbunden ist, mit Druck beaufschlagt und abgelassen.
Es folgt nun die Beschreibung des Betriebs des Wandlers 300 im Drehmomentwandlermodus. Im Drehmomentwandlermodus befindet sich die Kupplung 302 im Eingriff und die Kupplung 306 ist offen. Die Platte 304 ist dazu eingerichtet, die Pumpenkupplung zu betätigen. Die Kammer 314 wird aufgeladen, oder bis zu einem gewünschten Druckniveau durch den Kanal 316 mit Druck beaufschlagt. Der Druck in der Kammer 339 wird abgelassen, so dass die Kammer 314 eine Axialkraft in Richtung 343 auf die Platte 304 ausübt. Der Druck in den Kammern 333 und 334 wird höher gehalten und der Druck in der Kammer 333 ist im Wesentlichen gleich dem Druck in der Kammer 314 und hält die Kupplung 306 offen. Der entsprechende Druckunterschied zwischen der Kammer 314 und der Kammer 339 ist so gross, dass die resultierende Axialkraft auf die Platte 304 in Richtung 343 jeweils ausreicht, um eine gewünschte Drehmomentübertragungsfähigkeit auf die Kupplung 302 zu übertragen. Das heisst, die Platte 304 wird verlagert, um den Pumpenring, die Platten 345 und 346, und das Reibmaterial 348, welches sich zwischen den Platten 304, 345 und 346, und dem Ring 344 befindet, in Eingriff zu bringen. Das Reibmaterial kann von jeder in der Technik bekannten Art sein, und kann zwischen den Platten 304, 345 und 346 und dem Ring 344 auf jede in der Technik bekannte Weise angebracht sein. Drehmoment wird von der Anordnung 310 auf den Dämpfer 349 auf die Kupplung 302 und den Ring 344 auf das Pumpenrad 352 übertragen, welches die Pumpe 312 dreht. Der Pumpenring 344 ist mit dem Rad 352 durch beliebige in der Technik bekannte Einrichtungen verbunden, einschliesslich der Schweissnaht 354, aber nicht darauf beschränkt. Wie im Folgenden weiter beschrieben bleibt die Kupplung 306 offen. Festzuhalten ist, dass die Kupplung 302 nicht auf die Anzahl und Anordnung von Komponenten beschränkt ist, die in den Figuren gezeigt ist, und dass andere Anzahlen und Anordnungen von Komponenten im Schutzumfang der beanspruchten Erfindung enthalten sind.
In vorteilhafter Weise ist der Drehmomentwandler 300 dazu ausgelegt, die Axialkräfte auszugleichen, welche im Betrieb des Drehmomentwandlers im Drehmomentwandlermodus entstehen. Zum Beispiel, erzeugt das Beaufschlagen der Kammer 314 mit Druck eine Axialkraft an der Platte 304 in der Richtung 343. Weiterhin, wie oben angemerkt, wird die Kammer 339 abgelassen, und der Druck in den Kammern 333 und 334 wird hochgehalten. Damit drückt der Druckunterschied zwischen den Kammern 333 und 334, und der Kammer 339, das Pumpenrad 352 in die Richtung 353. Der Pumpenring 344 ist mit dem Rad 352 durch jede in der Technik bekannte Einrichtung verbunden, z. B. durch eine Schweissnaht 354. Damit wird die Axialkraft auf der Platte 304 auf den Ring 344 durch die Kupplung 302 übertragen. Wie oben angemerkt, schiebt der Druckunterschied zwischen den Kammern 333 und 334 und der Kammer 339 das Pumpenrad 352 in Richtung 353 und erzeugt eine gleichgrosse und entgegengesetzte Kraft mit Bezug auf die Platte 304 an dem Ring 352 aufgebrachten Axialkräfte. Damit werden die Kraft an der Platte 305 und die Kraft, welche durch den Druckunterschied zwischen den Kammern 333 und 334 und der Kammer 339 erzeugt wird, beide auf den Ring 352 aufgebracht, und heben einander am Ring auf.
In einigen Ausführungsformen wird die Platte 308 axial und gleitend mit der Platte 304 in Eingriff gebracht, z. B. das Segment 356 der Platte 308 ist axial und gleitend mit dem Segment 357 der Platte 304 im Eingriff. Damit haben die Platten eine bestimmte Fähigkeit, sich relativ zueinander zu bewegen, wenn der Druck in der Kammer 314 verändert wird. Jedoch ist die betreffende axiale Bewegung der Platten beschränkt. In einigen Ausführungsformen enthält der Drehmomentwandler 300 einen Sprengring 358 auf der Platte 304. Der Ring 358 blockiert die Bewegung der Platte 308 in der Richtung 353.
Der Wandler 300 enthält mehrere Gehäusebauteile und Lager. Zum Beispiel enthalten die Gehäusebauteile in einigen Ausführungsformen Deckel 340 und 360 und die Lager enthalten Lager 362, 364, 366 und 367. In vorteilhafter Weise werden die Axialkräfte, welche durch Aufladen der Kammer 314 erzeugt werden, von den Gehäusebauteilen und Lagern isoliert, dadurch, dass die oben beschriebenen Axialkräfte ausgeglichen werden. Damit kann die Anordnung der Gehäusebauteile mit geringerer Festigkeit ausgeführt werden, da die Komponenten nicht mit den oben beschriebenen Axialkräften beaufschlagt werden, was die Kosten und die Komplexität der Komponenten verringert. Weiterhin, können die Kosten und die Komplexität der Lager verringert werden, da die Lager nicht den zusätzlichen Schubkräften ausgesetzt sind, die von den Axialkräften aufgebracht werden. Das heisst, die Tragkraft der Lager kann verringert werden. Weiterhin, da die Axiallasten über die Platten ausgeglichen sind, bringen die Lasten keine unerwünschten Kraftvektoren auf, welche die Dynamik des Drehmomentwandlers beeinflussen können.
Beträchtliche Wärme wird in dem Torus 368 des Wandlers während des Drehmomentwandlermodus erzeugt, da der Impeller und die Turbine 370 sich mit verschiedener Geschwindigkeit drehen. In vorteilhafter Weise ist der Drehmomentwandler dazu angeordnet, die Kühlung des Torus während des Betriebs im Drehmomentwandlermodus zu optimieren. In einigen Ausführungsformen strömt der Fluidkreislauf 372 von dem Torus durch die Kammer 333 durch die Einwegöffnung 374 in der Kupplung in die Kammer 314. Die Öffnung 374 lässt eine Strömung aus der Kammer 334 in die Kammer 314 zu, und blockiert die Strömung aus der Kammer 314 in die Kammer 334. Der Pfad 372 tritt in den Torus aus den Kanälen 338 und 336 ein, und der Pfad tritt aus der Kammer 314 durch die Kanäle 316 und 332 aus. Die Öffnung 374 kann jede Einwegöffnung sein, die in der Technik bekannt ist. In einigen Ausführungsformen ist die Öffnung 374 ein Rückschlagventil.
Wie oben angemerkt ist ein minimaler Druckunterschied zwischen den Kammern 334 und 339 erforderlich, um die gewünschte Drehmomentübertragungsfähigkeit für die Kupplung 302 zu erreichen. In vorteilhafter Weise liefert der Pfad 372 eine Kühlströmung an den Torus, während der gewünschte Druckunterschied aufrechterhalten wird. Gleichzeitig wird der Druck in der Kammer 334 hoch genug gehalten, um die Kupplung 306 offenzuhalten.
Um den Drehmomentwandler 300 im Überbrückungsmodus zu betreiben, wird der Druck in der Kammer 314 erhöht, der Druck in der Kammer 339 wird abgelassen, und der Druck in der Kammer 334 wird grösser gemacht, als der Druck in der Kammer 339 und kleiner als der Druck in der Kammer 314. Damit wird der Druckunterschied, welcher die Kupplung 302 in Eingriff bringt, weiter erhöht, und der Druckunterschied zwischen den Kammern 314 und 334 übt eine Axialkraft auf die Platte 308 in die Richtung 353 aus, welche die Kupplung 306 in Eingriff bringt. In einigen Ausführungsformen wird die Reibfläche 348 mit Nuten versehen, um eine Kühlströmung durch die Reibfläche zu ermöglichen, was die Betriebsbedingungen und die Lebensdauer der Kupplung verbessert. Auf Grund des Ablassens der Kammer 339 wird Fluid von der Kammer 334 durch die Kupplung 302 zu der Kammer 339 geleitet.
Um den Drehmomentwandler 300 im entkoppelten Leerlaufbetrieb zu betreiben wird Fluid in der Kammer 314 durch die Kanäle 316 und 332 abgeleitet, was den Druck in der Kammer verringert. Die Kammer 339 wird durch Kanäle 341 und 342 aufgeladen, um den Druck in der Kammer zu steigern, und die Kammer 334 wird durch die Kanäle 336 und 338 aufgeladen, um den Druck in der Kammer zu steigern. Damit werden die Platten 304 und 308 jeweils in Richtung 353 und 343 verschoben, wodurch die Kupplung 302 und 306 geöffnet werden. In einigen Ausführungsformen hindert ein axialer Anschlag (nicht gezeigt) an dem Kolben 304 die Platte 304 daran die Kupplung 306 im entkoppelten Leerlaufbetrieb anzudrücken.
Die nun folgende Erörterung bezieht sich auf die 8 bis 10. Wie oben festgehalten, haben nicht abgedichtete Kolben für Kupplungen in einem Drehmomentwandler Probleme mit der Steuerbarkeit. Weiterhin, werden abgedichtete Kammern in einem Drehmomentwandler gemäss der vorliegenden Erfindung eingesetzt, um eine genauere und besser reproduzierbare Steuerung der betreffenden Kupplungen zu ermöglichen. Zum Beispiel sind die Kammern 114, 214, und 314 jeweils in den 8, 9, und 10 abgedichtet, und erlauben jeweils eine genauere Steuerung der Kupplung 102, 202, und 302. Genauer, da das Volumen der abgeschlossenen Kammer bekannt ist, können die Druckänderungen in der Kammer wegen eines Fluides mit einem spezifischen Volumen bei einem bestimmten Druck genau vorhergesagt werden. Weiterhin, und in vorteilhafter Weise, können hydrodynamische Auswirkungen der umgebenden Komponenten, die sich in fluidischer Verbindung mit der Kammer befinden würden, wenn die Kammer nicht abgedichtet wäre, aufgehoben werden. Zum Beispiel, können diese Auswirkungen nicht einfach vorhersagbar sein, was die Ausführung der entsprechenden Fluidsteuerung behindert, und sogar wenn vorhersagbar, können diese Auswirkungen die Betätigung der Kupplung in unerwünschter Weise. verlangsamen.
Die oben beschriebene Kühlung für die Kupplungen 102, 202, und 302 kann besonders vorteilhaft während Anfahrvorgängen oder Kupplungssteuerungsvorgängen sein, welche ein Durchrutschen, oder einen teilweisen Eingriff einer Kupplung beinhalten. Zum Beispiel werden solche Vorgänge oder Steuerungsabläufe in der im gleichen Eigentum befindlichen, und daher nicht zitierbaren U.S. Patentanmeldung Nr. 11/637,639 „Method and System for controlling engine speed, engine torque, and output from a Torque Converter", angemeldet am 12. Dezember 2006, und in der im gemeinsamen Eigentum befindlichen und daher nicht zitierbaren U.S. Provisional Patentanmeldung Nr. 60/876,650 mit dem Titel „Method of Operating a Clutch during a Vehicle Launch", angemeldet am 22 Dezember 2006, beschrieben.
Die vorliegende Erfindung enthält ein Verfahren zum Herstellen und Betreiben eines Mehrfunktionsdrehmomentwandlers. Ein erster Schritt bildet einen ersten Bereich einer abgedichteten, Fluid enthaltenden Kammer mit mindestens einer Pumpenkolbenplatte für eine Pumpenkupplung, und ein zweiter Schritt beaufschlagt die abgedichtete Kammer mit Druck, um die Pumpenkupplung in Eingriff zu bringen. Allgemein enthält der Drehmomentwandler entsprechende Mehrzahlen von Gehäusebauteilen und Lagern, und der zweite Schritt erzeugt eine Mehrzahl von Axialkräften. Dann isoliert ein dritter Schritt die entsprechenden Mehrzahlen von Gehäusebauteilen und Lagern von der Mehrzahl von Axialkräften, oder ein vierter Schritt gleicht die Mehrzahl von Axialkräften aus. In einigen Ausführungsformen weist der Drehmomentwandler eine Platte auf, und ein fünfter Schritt bildet einen zweiten Bereich der abgeschlossenen Kammer mit der Platte, der zweite Schritt erzeugt jeweils erste und zweite entgegengesetzte Axialkräfte an der Platte und der zumindest einen Pumpenplatte, und der vierte Schritt enthält das Ausgleichen der ersten und zweiten Axialkräfte über die Platte, und die zumindest eine Pumpenplatte.
In einigen Ausführungsformen weist der Drehmomentwandler ein Verbindungselement auf, ein sechster Schritt verbindet die Platte mit dem Verbindungselement und der vierte Schritt enthält das Übertragen der zweiten Axialkraft durch die Pumpenkupplung auf das Verbindungselement. In einigen Ausführungsformen enthält die zumindest eine Pumpenplatte erste und zweite Pumpenplatten, ein siebter Schritt bildet einen dritten Bereich der abgedichteten Kammer mit der ersten und der zweiten Pumpenplatte, und der vierte Schritt gleicht die ersten und zweiten Kräfte entlang der ersten und zweiten Pumpenplatten aus.
Allgemein enthält der Drehmomentwandler einen Torus, und enthält in einigen Ausführungsformen auch zumindest eine Fluid enthaltende Kammer. Dann bedrückt ein achter Schritt die abgedichtete Kammer und die zumindest eine Fluid enthaltende Kammer, um einen Druckunterschied zwischen der abgedichteten Kammer und der zumindest einen Fluid enthaltenden Kammer zu erzeugen, wobei der Druckunterschied einen Wert, oder eine Höhe aufweist, die notwendig ist, um die Pumpenkupplung mit einer gewünschten Drehmomentübertragungskapazität zu betreiben, und ein neunter Schritt zirkuliert Fluid durch den Torus, und die zumindest eine Fluid enthaltende Kammer, um den Torus zu kühlen während es den Druckunterschied aufrechterhält. In einigen Ausführungsformen isoliert der neunte Schritt das umlaufende Fluid von der abgedichteten Kammer.
Die vorliegende Erfindung enthält ein anderes Verfahren zum Bilden und Betreiben eines Mehrfunktionsdrehmomentwandlers. Ein erster Schritt bildet einen ersten Bereich einer Fluid enthaltenden Kammer aus einer Überbrückungskolbenplatte für eine Drehmomentwandlerkupplung. Ein zweiter Schritt formt einen Bereich einer zweiten Fluid enthaltenden Kammer mit der Überbrückungsplatte. Ein dritter Schritt dichtet die erste Kammer flüssigkeitsdicht für ein erstes Druckniveau innerhalb der ersten Kammer ab, welches grösser ist, als das zweite Druckniveau in der zweiten Kammer, mit Ausnahme eines Kanals, der zur fluidischen Kommunikation mit einer Pumpe angeordnet ist. Ein vierter Schritt passt den Druck in der ersten Kammer einem dritten Druckniveau an, welches dem Betrieb des Drehmomentwandlers im Drehmomentwandlermodus zugeordnet ist. Ein fünfter Schritt zirkuliert Fluid von einem Torus des Drehmomentwandlers durch die zweite Kammer und die Überbrückungsplatte zu der ersten Kammer. Der sechste Schritt hält den Druck in der ersten Kammer auf dem dritten Druckniveau.
In einigen Ausführungsformen weist der Drehmomentwandler eine Pumpenkupplung auf, und ein siebter Schritt richtet radial zumindest die Drehmomentwandlerkupplung und die Pumpenkupplung aus, so dass die Pumpenkupplung zumindest axial mit der Pumpenkupplung ausgerichtet ist. In einigen Ausführungsformen enthält die Pumpenkupplung eine Pumpenkolbenplatte und ein achter Schritt bildet einen zweiten Bereich der ersten Kammer mit der Pumpenkolbenplatte, ein neunter Schritt bringt eine Axialkraft auf die Pumpenkolbenplatte durch Einstellen des Drucks in der ersten Kammer auf, ein zehnter Schritt stellt den Druck in der zumindest einen zweiten Kammer ein, um einen Druckunterschied zwischen der ersten Kammer und der zumindest einen zweiten Kammer zu erzeugen, und ein zehnter Schritt gleicht die Axialkraft mit dem Druckunterschied aus. Allgemein enthält der Drehmomentwandler entsprechende Mehrzahlen von Gehäusebauteilen und Lagern, und Schritt 10 weist das Isolieren der entsprechenden Mehrzahlen von Gehäusebauteilen und Lagern gegenüber der Axialkraft auf.
Die vorliegende Erfindung weist ein weiteres Verfahren zum Bilden und Betreiben eines Mehrfunktionsdrehmomentwandlers auf. Ein erster Schritt bildet zumindest einen Teil einer Fluid enthaltenden Kammer mit einer Kombination von einer oder mehreren der zumindest einen Kolbenplatte für eine Pumpenkupplung und eine Platte. Ein zweiter Schritt beaufschlagt die Kammer mit Druck, um die Pumpenkupplung in Eingriff zu bringen. Ein dritter Schritt verbindet die Kombination einer oder mehrere der zumindest einen Pumpenplatte und der Platte zumindest indirekt. Ein vierter Schritt gleicht die Axialkräfte zwischen der Kombination einer oder mehrere der zumindest einen Pumpenplatte und der Platte aus, die durch Druckbeaufschlagung der Kammer erzeugt wurden.
Daraus wird ersichtlich, dass die Ziele der vorliegenden Erfindung effizient erreicht werden, obwohl Modifikationen und Änderungen an der Erfindung für Fachleute einfach ersichtlich sind, wobei diese Modifikationen sich innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung befinden. Festzuhalten ist auch, dass die vorgehende Beschreibung beispielhaft darstellend ist, und die vorliegende Erfindung nicht einschränkt. Daher sind andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich, ohne über den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung hinauszugehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- „Method and System for controlling engine speed, engine torque, and output from a Torque Converter", angemeldet am 12. Dezember 2006 [0079]
- „Method of Operating a Clutch during a Vehicle Launch", angemeldet am 22 Dezember 2006 [0079]

Claims

Mehrfunktionsdrehmomentwandler aufweisend: eine Pumpenkupplung, die dazu eingerichtet ist, Drehmoment von einem Drehmomenteingang des Drehmomentwandlers an eine Pumpe des Drehmomentwandlers zu übertragen; zumindest eine Pumpenkolbenplatte für die Pumpenkupplung; und eine abgedichtete, Fluid enthaltende Kammer, wobei die Kammer flüssigkeitsdicht abgedichtet ist mit der Ausnahme eines Kanals, der zur Verbindung mit einer Pumpe angeordnet ist, wobei die zumindest eine Pumpenkolbenplatte einen ersten Bereich der abgedichteten Kammer bildet.
Mehrfunktionsdrehmomentwandler nach Anspruch 1, wobei der Drehmomentwandler eingerichtet ist, um jeweils erste und zweite Axialkräfte auszugleichen, die durch Druckbeaufschlagung der abgedichteten Kammer erzeugt werden.
Mehrfunktionsdrehmomentwandler nach Anspruch 2, weiterhin aufweisend eine Platte, wobei die Platte einen zweiten Bereich der abgedichteten Kammer bildet, und die Platte und die zumindest eine Pumpenplatte dazu eingerichtet sind, jeweils die ersten und zweiten Axialkräfte auszugleichen.
Mehrfunktionsdrehmomentwandler nach Anspruch 3, weiterhin aufweisend ein Verbindungselement, wobei die Platte mit dem Verbindungselement verbunden ist, und die zumindest eine Pumpenplatte dazu eingerichtet ist, die zweite Axialkraft durch die Pumpenkupplung auf das Verbindungselement zu übertragen.
Mehrfunktionsdrehmomentwandler nach Anspruch 2, wobei die zumindest eine Pumpenplatte erste und zweite Pumpenplatten aufweist, die dazu eingerichtet sind, jeweils die ersten und zweiten Axialkräfte auszugleichen.
Mehrfunktionsdrehmomentwandler nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend entsprechende Mehrzahlen von Gehäusebauteilen und Lagern, wobei die Kammer dazu eingerichtet ist, entsprechende Mehrzahlen von Gehäusebauteilen und Lagern von den durch Druck in der Kammer erzeugten Axialkräften zu isolieren.
Mehrfunktionsdrehmomentwandler nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend einen Torus, zumindest eine Fluid enthaltende Kammer und einen Fluidzirkulationspfad, der durch den Torus und die zumindest eine Fluid enthaltende Kammer führt, wobei im Drehmomentwandlermodus des Drehmomentwandlers ein Druckunterschied zwischen der abgedichteten Kammer und der zumindest einen Fluid enthaltenden Kammer das Schliessen der Pumpenkolbenkupplung mit einer bestimmten Drehmomentübertragungskapazität bewirkt, und der Drehmomentwandler dazu eingerichtet ist, den Druckunterschied aufrechtzuerhalten, wenn Fluid durch den Fluidzirkulationspfad strömt.
Mehrfunktionsdrehmomentwandler nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend einen Torus und einen Fluidzirkulationspfad, der durch den Torus führt, und wobei der Fluidzirkulationspfad von der abgedichteten Kammer isoliert ist.
Mehrfunktionsdrehmomentwandler aufweisend: eine Drehmomentwandlerkupplung, welche dazu eingerichtet ist, Drehmoment von dem Drehmomenteingang auf eine Turbine des Drehmomentwandlers zu übertragen; eine Überbrückungskolbenplatte für die Drehmomentwandlerkupplung, wobei die Überbrückungskolbenplatte eine Einwegöffnung aufweist; eine Pumpenkupplung, welche dazu eingerichtet ist, Drehmoment von dem Drehmomenteingang an eine Pumpe des Drehmomentwandlers zu übertragen; eine erste Fluid enthaltende Kammer; und zumindest eine zweite Fluid enthaltende Kammer, wobei die erste Kammer flüssigkeitsdicht ist in Bezug auf ein Druckniveau in der ersten Kammer, welches grösser ist, als ein Druckniveau in der zumindest einen zweiten Kammer, mit Ausnahme eines Kanals, der zur fluidischen Verbindung mit einer Pumpe eingerichtet ist, wobei die Überbrückungskolbenplatte einen ersten Bereich der ersten Fluid enthaltenden Kammer bildet, und während des Betriebs des Drehmomentwandlers im Drehmomentwandlermodus Fluid von einem Torus des Drehmomentwandlers durch zumindest eine zweite Kammer und durch die Einwegöffnung in die erste Kammer strömt.
Mehrfunktionsdrehmomentwandler nach Anspruch 9, wobei die Einwegöffnung ein Rückschlagventil ist.
Mehrfunktionsdrehmomentwandler nach Anspruch 9, wobei zumindest ein Bereich der radialen Erstreckung der Drehmomentwandlerkupplung axial mit der Pumpenkupplung ausgerichtet ist.
Mehrfunktionsdrehmomentwandler nach Anspruch 11, weiterhin aufweisend eine Pumpenkolbenplatte für die Pumpenkupplung, wobei die Pumpenplatte einen zweiten Bereich der ersten Kammer bildet, wobei die Kammer dazu eingerichtet ist, eine Axialkraft an der Pumpenplatte zu erzeugen, wenn sie mit Druck beaufschlagt wird, und wobei der Druckunterschied zwischen der ersten Kammer und der zumindest einen zweiten Kammer die Axialkraft ausgleicht.
Mehrfunktionsdrehmomentwandler nach Anspruch 12, weiterhin aufweisend betreffende Mehrzahlen von Gehäusebauteilen und Lagern, wobei der Drehmomentwandler so eingerichtet ist, dass der Ausgleich der Axialkraft durch den Druckunterschied die Mehrzahlen von Gehäusebauteilen und Lagern von der Axialkraft isoliert.
Verfahren zum Herstellen und Betreiben eines Mehrfunktionsdrehmomentwandlers, welches die folgenden Schritte aufweist: Bilden eines ersten Bereiches einer Fluid enthaltenden Kammer mit zumindest einer Pumpenkolbenplatte für eine Pumpenkupplung; und Beaufschlagen der abgedichteten Kammer mit Druck, um die Pumpenkupplung in Eingriff zu bringen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Drehmomentwandler weiterhin entsprechende Mehrzahlen von Gehäusebauteilen und Lagern aufweist, und das Bedrücken der abgedichteten Kammer weiterhin das Erzeugen einer Mehrzahl von Axialkräften aufweist; und das Verfahren weiterhin das Isolieren der betreffenden Mehrzahlen von Gehäusebauteilen und Lagern von einer Mehrzahl von Axialkräften aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Beaufschlagen der Kammer mit Druck weiterhin das Erzeugen einer Mehrzahl von Axialkräften aufweist; und das Verfahren weiterhin den Ausgleich der Mehrzahl von Axialkräften aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Drehmomentwandler weiterhin eine Platte aufweist; und das Verfahren weiterhin das Bilden eines zweiten Bereichs der abgedichteten Kammer mit der Platte aufweist; und das Erzeugen von Axialkräften weiterhin jeweils das Erzeugen von ersten und zweiten axial gegeneinander gerichteten Kräften jeweils an der Platte und an der zumindest einen Pumpenplatte aufweist, und das Ausgleichen der Mehrzahl von Axialkräften das Ausgleichen der ersten und zweiten Axialkräfte über die Platte und die zumindest eine Pumpenplatte aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Drehmomentwandler weiterhin ein Verbindungselement aufweist, und das Verfahren weiterhin das Verbinden der Platte mit dem Verbindungselement aufweist, und wobei das Ausgleichen der ersten und zweiten Axialkräfte über die Platte und die zumindest eine Pumpenplatte weiterhin das Übertragen der zweiten Axialkraft durch die Kolbenkupplung auf das Verbindungselement aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die zumindest eine Kolbenplatte weiterhin erste und zweite Kolbenplatten aufweist; und das Verfahren weiterhin das Bilden eines dritten Bereichs der abgedichteten Kammer mit den ersten und zweiten Pumpenplatten aufweist; und wobei das Ausgleichen der Mehrzahl von Axialkräften weiterhin das Ausgleichen der ersten und zweiten Axialkräfte über die ersten und zweiten Pumpenplatten aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Drehmomentwandler weiterhin einen Torus und zumindest eine Fluid enthaltende Kammer aufweist, und das Verfahren weiterhin aufweist: Beaufschlagen der abgedichteten Kammer und der zumindest einen Fluid enthaltenden Kammer mit Druck, um einen Druckunterschied zwischen der abgedichteten Kammer und der zumindest einen Fluid enthaltenden Kammer zu erzeugen, wobei der Druckunterschied einen Wert aufweist, der notwendig ist, um die Pumpenkupplung mit der gewünschten Drehmomentübertragungskapazität zu betreiben; und Zirkulieren von Fluid durch den Torus und die zumindest eine Fluid enthaltende Kammer, um den Torus zu kühlen während der Druckunterschied aufrechterhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Zirkulieren des Fluides durch den Torus und die zumindest eine Kammer weiterhin das Isolieren des zirkulierenden Fluides von der abgedichteten Kammer aufweist.
Verfahren zum Herstellen und Betreiben eines Mehrfunktionsdrehmomentwandlers, die folgenden Schritte umfassend: Bilden eines ersten Bereichs einer ersten Fluid enthaltenden Kammer aus einer Überbrückungskolbenplatte für eine Drehmomentwandlerkupplung; Bilden eines Bereichs zumindest einer zweiten Fluid enthaltenden Kammer mit der Überbrückungsplatte; Abdichten der ersten Kammer, so dass sie fluiddicht ist für ein Druckniveau in der ersten Kammer, welches grösser ist als das zweite Druckniveau in der zumindest einen zweiten Kammer, mit Ausnahme eines Kanals, der zur Fluidverbindung mit einer Pumpe angeordnet ist; Einstellen des Drucks in der ersten Kammer auf ein drittes Druckniveau, das dem Betrieb des Drehmomentwandlers im Drehmomentwandlermodus zugeordnet ist; Zirkulieren von Fluid von einem Torus des Drehmomentwandlers durch die zumindest eine zweite Kammer und die Überbrückungsplatte zu der ersten Kammer; und Aufrechterhalten des Drucks in der ersten Kammer auf dem dritten Druckniveau, wobei der Drehmomentwandler zusätzlich eine Pumpenkupplung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 22, weiterhin aufweisend radiales Ausrichten zumindest einer aus Drehmomentwandlerkupplung und Pumpenkupplung, so dass zumindest ein Bereich der radialen Erstreckung der Drehmomentkupplung axial mit der Pumpenkupplung ausgerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Pumpenkupplung weiterhin eine Pumpenkolbenplatte aufweist, und das Verfahren weiterhin das Bilden eines zweiten Bereichs der ersten Kammer mit der Pumpenkolbenplatte aufweist; und das Einstellen des Drucks in der ersten Kammer, weiterhin das Aufbringen einer Axialkraft auf die Pumpenkolbenplatte aufweist; und das Verfahren weiterhin aufweist: Einstellen des Drucks in der zumindest einen zweiten Kammer, um einen Druckunterschied zwischen der ersten Kammer und der zumindest einen zweiten Kammer zu erzeugen; und Ausgleichen der Axialkraft durch den Druckunterschied.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Drehmomentwandler weiterhin entsprechende Mehrzahlen von Gehäusebauteilen und Lagern aufweist, und das Ausgleichen der Axialkraft mit dm Druckunterschied weiterhin das Isolieren der Mehrzahl von Gehäusebauteilen und Lagern von der Axialkraft aufweist.
Mehrfunktionsdrehmomentwandler aufweisend: eine Pumpenkupplung, welche dazu eingerichtet ist Drehmoment von einem Deckel des Drehmomentwandlers auf eine Pumpe des Drehmomentwandlers zu übertragen; zumindest eine Pumpenkolbenplatte für die Pumpenkupplung; eine Platte; und eine Fluid enthaltende Kammer, wobei die Kammer zumindest teilweise durch eine Kombination von einer oder mehreren aus der zumindest einen Pumpenplatte und der genannten Platte gebildet wird, wobei die Kammer dazu eingerichtet ist, bedrückt zu werden, um die Pumpenkupplung in Eingriff zu bringen, wobei die Kombination aus einer oder mehreren aus der zumindest einen Pumpenplatte und der Platte zumindest indirekt verbunden ist, um Axialkräfte ausgleichen, die durch die Beaufschlagung der Kammer mit Druck erzeugt werden.
Verfahren zum Herstellen und Betreiben eines Mehrfunktionsdrehmomentwandlers, die folgenden Schritte aufweisend: Bilden zumindest eines Bereichs einer Fluid enthaltenden Kammer mit einer Kombination aus einer oder mehreren von zumindest einer Kolbenplatte für eine Pumpenkupplung und einer Platte; Beaufschlagen der Kammer mit Druck, um die Pumpenkupplung in Eingriff zu bringen; zumindest indirektes Verbinden der Kombination aus einer oder mehreren der zumindest einen Pumpenplatte und der Platte; und Ausgleichen der Axialkräfte an der Kombination aus einer oder mehreren der zumindest einen Pumpenplatte und der Platte, welche durch die Beaufschlagung der Kammer mit Druck erzeugt werden.