DE102008008468B4 - Fahrzeug mit Drehmomentwandler mit veränderlichem K-Faktor - Google Patents

Abstract

Fahrzeug (10), das umfasst: einen Motor mit einem messbaren Motordrehmoment und einem erfassbaren Drosselgrad (T); ein Getriebe (16); einen Drehmomentwandler (14), der betreibbar ist, um das Motordrehmoment an das Getriebe (16) zu übertragen, um das Fahrzeug (10) anzutreiben, und der eine Statoranordnung (44) mit einem ersten und einem zweiten Stator (45, 46) besitzt; eine wahlweise betätigbare Kupplung (40); und einen Controller (30), der für das wahlweise Betätigen der Kupplung (40) in Abhängigkeit von dem erfassbaren Drosselgrad (T) des Fahrzeugs (10) konfiguriert ist, wobei die Betätigung der Kupplung (40) den ersten Stator (45) mit dem zweiten Stator (46) verriegelt, um dadurch den K-Faktor des Drehmomentwandlers (14) zu verändern.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Drehmomentwandler, der zwei Statoren hat, die miteinander verriegelbar sind, um den K-Faktor des Drehmomentwandlers wahlweise zu verändern.
• In DE 102 48 254 A1 und US 3 461 670 A ist jeweils beschrieben ein steuerbarer hydrodynamischer Drehmomentwandler zur Verwendung in einem Fahrzeug, wobei der Drehmomentwandler einen ersten Stator mit einem ersten Austrittswinkel und einen zweiten Stator mit einem zweiten Austrittswinkel umfasst, und wobei der zweite Stator wahlweise mit dem ersten Stator in Eingriff gebracht werden kann, um den K-Faktor des Drehmomentwandlers zu verändern.
• In FR 1 148 668 A ist beschrieben ein hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einem ersten und einem zweiten Stator, wobei ein Austrittswinkel des ersten Stators kleiner als ein Austrittswinkel des zweiten Stators ist.
• Automatische Leistungsgetriebe, die in modernen Fahrzeugen verwendet werden, verwenden typischerweise eine Multifunktions-Turbomaschine oder eine Vorrichtung, die gewöhnlich als hydrodynamischer Drehmomentwandler bezeichnet wird. Ein hydrodynamischer Drehmomentwandler wird verwendet, um während Fahrzeug-Leerlaufzuständen eine sich drehende Motorkurbelwelle automatisch von einer Getriebeeingangswelle zu lösen und ohne Abwürgen ein Stoppen des Fahrzeugs und/oder ein Schalten zwischen Gängen zu ermöglichen. Außerdem wird der Drehmomentwandler als Drehmomentvervielfacher verwendet, um das Motordrehmoment in dem unteren Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich zu vervielfachen, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit der Motordrehzahl nahezu entspricht.
• In einem Drehmomentwandler ist eine Vielzahl speziell konstruierter innerer Komponenten kombiniert, um eine effiziente Fluidkupplungswirkung zwischen den sich ungleich drehenden Motor- und Getriebewellen zu ermöglichen. Insbesondere umfasst ein standardmäßiger oder herkömmlicher Drehmomentwandler eine motorbetriebene Pumpe oder ein motorbetriebenes Laufrad, die bzw. das das antreibende Element des Drehmomentwandlers ist, das den Anstoß für einen Strom von Hydraulikfluid gibt. Die Pumpe ist mit der Motorkurbelwelle verbunden und dreht sich daher im Einklang mit dem Motor, wodurch eine Zufuhr von Hydraulikfluid beschleunigt wird und das beschleunigte Fluid zu der zweiten Komponente, der Turbine, geleitet wird. Die Turbine, die durch das von der Pumpe abgegebene beschleunigte Fluid angetrieben wird, ist typischerweise mit einer Getriebeeingangswelle verzahnt und wandelt die durch den Fluidstrom vermittelte Fluidenergie in brauchbare mechanische Energie um, die auf die verzahnte Getriebeeingangswelle übertragen wird, um das Fahrzeug anzutreiben. Schließlich ist noch ein stationäres Element oder ein Stator in dem Drehmomentwandler aufgenommen, um den Fluidstrom zwischen der Pumpe und der Turbine umzulenken. Der Stator ist über eine Einwegkupplung, die einen Freilauf des Stator ermöglicht, wenn eine Drehmomentvervielfachung nicht länger möglich ist, mit einer festen Gegenwelle bzw. Statorwelle verbunden.
• Drehmomentwandler sind so entworfen, dass sie bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten schlupfen, um zu ermöglichen, dass sich das Getriebe mit einer langsameren Rate als der gekoppelte Motor dreht, wobei die Schlupfrate mit der Beschleunigung des Fahrzeugs allmählich abnimmt.
• Tatsächlich hält der Drehmomentwandler die Motordrehzahl nahezu konstant, womit ermöglicht wird, dass die Getriebedrehzahl mit der Beschleunigung des Fahrzeugs allmählich die Motordrehzahl erreicht oder sich dieser nähert. Die Drehmomentwandler-Eingangsdrehzahl, die gleich der Motordrehzahl ist und in Umdrehungen pro Minute angegeben wird, wird durch den Austrittswinkel des Stators wesentlich beeinflusst. Der Austrittswinkel ist in erster Linie durch die Konfiguration oder Konstruktion mehrerer Statorschaufeln in dem Stator bestimmt. Jedoch hängt die Drehmomentwandler-Eingangsdrehzahl zum großen Teil von dem Motorausgangsdrehmoment ab, weshalb eine bezeichnendere Variable, der K-Faktor, verwendet wird, um einen jeweiligen Drehmomentwandler zu klassifizieren oder zu beschreiben. Der K-Faktor bezieht sich auf die Eingangsdrehzahl, dividiert durch die Quadratwurzel des Motordrehmoments, gemessen an irgendeinem Drehmomentwandler-Arbeitspunkt. Der Arbeitspunkt eines Drehmomentwandlers wird am zweckmäßigsten durch das Verhältnis zwischen der Ausgangsdrehzahl und der Eingangsdrehzahl des Drehmomentwandlers definiert. Dieser Parameter oder diese Variable ist als Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis bekannt.
• Die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und die Leistung des Fahrzeugs werden verbessert, wenn die Betriebs- oder Leistungskennlinie eines gegebenen Drehmomentwandlers automatisch optimiert wird. Obwohl ein Stator mit veränderlichem Schaufelwinkel verwendet werden kann, bei dem einzelne kolbenbetätigte Statorschaufeln an Wellen, die von der Schale zum Kern verlaufen, schwenken können, um die Statorschaufelposition und den Statorschaufelwinkel einzustellen, neigen solche veränderlichen Entwürfe dazu, kompliziert und daher teilweise wegen ihrer relativ hohen Kosten und ihrer Komplexität weniger als optimal zu sein.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hinsichtlich Kraftstoffwirtschaftlichkeit und Leistung verbessertes Fahrzeug mit einem zwei miteinander verriegelbare Statoren aufweisenden Drehmomentwandler bereitzustellen.
• Dies wird mit einem Fahrzeug gemäß Anspruch 1 erreicht. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
• Es wird ein steuerbarer hydrodynamischer Drehmomentwandler zur Verwendung in einem Fahrzeug geschaffen, wobei der Drehmomentwandler zwei Statoren besitzt, wovon jeder mit einem anderen Austrittswinkel konfiguriert ist, wobei der zweite Stator wahlweise in Bezug auf den ersten Stator in Eingriff gebracht werden kann, um in Abhängigkeit von der Drosselstellung den Drehmomentwandler-K-Faktor zu verändern.
• In einem Aspekt kann der zweite Stator mittels einer Kupplung wahlweise in Eingriff gebracht werden, wenn der erfassbare Drosselgrad Leerlauf oder einer weit geöffneten Drossel entspricht.
• In einem weiteren Aspekt ist der erste Austrittswinkel des ersten Stators wenigstens 5 Grad kleiner als der zweite Austrittswinkel des zweiten Stators, wobei der erste Austrittswinkel aus dem Bereich von 10 bis 65 Grad ausgewählt ist und der zweite Austrittswinkel aus dem Bereich von 25 bis 75 Grad ausgewählt ist.
• In einem Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug geschaffen, das einen Motor mit einem Motordrehmoment und einem erfassbaren Drosselgrad, ein Getriebe, einen Drehmomentwandler, der betreibbar ist, um das Motordrehmoment auf das Getriebe zu übertragen und der außerdem eine Statoranordnung mit einem ersten und einem zweiten Stator besitzt, eine wahlweise steuerbare Kupplung und einen Controller, der für das wahlweise Betätigen der Kupplung in Abhängigkeit von dem erfassten Drosselgrad konfiguriert ist, umfasst, wobei die Betätigung der Kupplung den ersten und den zweiten Stator verriegelt, um dadurch den K-Faktor des Drehmomentwandlers zu verändern.
• Die obigen Aufgaben, Merkmale und Vorteile sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Art zum Ausführen der Erfindung schnell deutlich, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen aufgenommen wird.
• KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• 1 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs mit einem steuerbaren Drehmomentwandler mit doppeltem Stator und veränderlichem K-Faktor gemäß der Erfindung;
• 2 ist eine aufgeschnittene Seitenansicht des Drehmomentwandlers der Erfindung;
• 3 ist eine schematische Darstellung der Statorschaufeln mit tiefem bzw. flacherem und hohem bzw. steilerem Winkel, die mit dem Drehmomentwandler mit veränderlichem K-Faktor der Erfindung verwendbar sind;
• 4 ist eine Leistungskurve eines Drehmomentwandlers bei niedrigem K-Faktor und bei hohem K-Faktor; und
• 5 ist eine Tabelle, die die drei Fahrzeugbetriebsarten oder Drosselstellungen bezüglich des Betriebs von Kupplung und Doppelstator der Erfindung beschreibt.
• BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
• In 1, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche Komponenten hinweisen, ist ein Fahrzeug 10 gezeigt, das mehrere Räder 26, die an einem Paar Achsen 22 und 24 angeordnet oder positioniert sind, einen Motor oder ein Energieumwandlungssystem 12, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 14 und ein Leistungsgetriebe 16 mit einem drehbaren Eingangselement (nicht gezeigt) und einem drehbaren Ausgangselement 18 besitzt. Das Energieumwandlungssystem 12 ist vorzugsweise ein Benzin- oder Diesel-Verbrennungsmotor des an sich bekannten Typs und betreibbar, um eine Drehkraft oder ein Drehmoment zu erzeugen, die bzw. das geeignet ist, eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) zu drehen, die wahlweise durch den Drehmomentwandler 14 mit der Eingangswelle des Getriebes 16 in Verbindung oder in Eingriff gebracht werden kann. Jedoch ist jede Energieumwandlung, die zum Antreiben des Fahrzeugs 10 fähig ist, ebenso mit der Erfindung verwendbar, beispielsweise Brennstoffzellen.
• Mittels des Drehmomentwandlers 14 wird das Drehmoment von dem Energieumwandlungssystem sanft auf das Getriebe 16 und schließlich auf die Räder 26 für den Antrieb des Fahrzeugs 10 übertragen. Der Drehmomentwandler 14 ist vorzugsweise durch einen Controller 30, der vorzugsweise Teil eines eingebauten Getriebesteuersystems ist, das auch für das Erfassen einer Drosselstellung oder eines Drosselgrades, der in 1 als ”T” und in 5 als ”Drosselstellung” dargestellt ist, konfiguriert ist, automatisch steuerbar und geeignet, das Energieumwandlungssystem 12 wahlweise mit der Eingangswelle (nicht gezeigt) des Getriebes 16 in Eingriff zu bringen, wobei er außerdem falls erforderlich, vor allem bei niedrigen oder reduzierten Fahrzeuggeschwindigkeiten, als Drehmomentvervielfacher wirkt, wie im Folgenden näher erläutert wird.
• In Abhängigkeit davon, ob eine Vorderrad-, Hinterrad- oder Allradantriebskonfiguration verwendet wird, können eine oder beide Achsen 22 und 24 ferner zur Verwendung als Antriebsachsen beschaffen sein, die für das Antreiben des Fahrzeugs 10 geeignet sind. Dazu kann ein Vorderachsdifferential und/oder ein Hinterachsdifferential 20F bzw. 20R verwendet werden, um das Ausgangsdrehmoment von dem Getriebe 16 auf eine oder beide der Achsen 22, 24 zu übertragen und/oder das Ausgangsdrehmoment längs einer gemeinsamen Achse 22 oder 24 zu verteilen, um beispielsweise ein Schleudern auf schlüpfrigem Pflaster oder während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs 10 zu verhindern.
• In 2 ist der hydrodynamische Drehmomentwandler 14 der Erfindung in einer aufgeschnittenen Seitenansicht mit einer äußeren Schale oder Abdeckung 32 gezeigt, die an einer Motorflexplatte (nicht gezeigt) angeschraubt, angeschweißt oder anderweitig starr angebracht oder vorzugsweise durch eine Zugschraube mit dieser verbunden ist und eine Mittelachse der Drehbewegung 11 besitzt. Die Motorflexplatte ist schließlich an der Motorkurbelwelle (nicht gezeigt) angebracht. Der Drehmomentwandler 14 umfasst ein Laufrad oder eine Pumpe 50, eine Turbine 52 mit einer Nabe 33 und eine Statoranordnung 44, die mittels einer Einweg-Kupplungsvorrichtung 19 mit einer festen Statorwelle (nicht gezeigt) wahlweise verbindbar ist. Die Einwegkupplung 19 ist betätigbar, um das Drehmoment in einer Richtung zu halten, und kann beispielsweise die Form einer mechanischen Diode, einer Sperre oder einer anderen geeigneten Einweg-Kupplungsvorrichtung besitzen. Die Pumpe 50 umfasst ein Pumpengehäuse 34, das mit der Drehmomentwandlerabdeckung 32 vorzugsweise durch eine Zugschraube 21 oder eine andere geeignete Befestigungsvorrichtung oder ein anderes geeignetes Befestigungsverfahren wie etwa Schweißen starr verbunden ist, so dass sich die Pumpe 50 zusammen mit dem Energieumwandlungssystem 12 (siehe 1) und mit der Geschwindigkeit von diesem dreht. Der Drehmomentwandler 14 umfasst vorzugsweise eine mechanische Überbrückungskupplung 27 (siehe 2), um wahlweise Leistung von dem Energieumwandlungssystem 12 zu dem Getriebe 16 zu leiten, wenn die Drehmomentwandlerfunktion wie beispielsweise während Perioden relativ hoher Fahrzeuggeschwindigkeiten unerwünscht ist. Die Abdeckung 32 und das Gehäuse 34 können je nach Entwurfsanforderungen unter Verwendung irgendeiner geeigneten Kombination aus Eisen- und/oder Nichteisenmaterialien konstruiert sein.
• Wenn sich die Pumpe 50 zusammen mit dem Energieumwandlungssystem 12 dreht, wird ein Fluid 15 wie etwa Hydrauliköl oder ein anderes geeignetes Fluid durch die Pumpe 50 beschleunigt und in die Turbine 52 abgegeben oder ausgestoßen. Die Turbine 52 ist mittels einer verzahnten Turbinennabe 33 mit einer Getriebeeingangswelle (nicht gezeigt) wirksam verbunden und konfiguriert, um die Fluidenergie, die von dem von der Pumpe 50 abgegebenen Fluid 15 vermittelt wird, in mechanische Energie umzuwandeln, die zum Antreiben oder Drehen der Getriebeeingangswelle geeignet ist. Diese Umwandlung in mechanische Energie wird verstärkt, wenn die Schaufeln (nicht gezeigt) der Turbine 52 so konfiguriert sind, dass sie das Fluid 15 mit einer Drehgeschwindigkeit abgeben, die zu jener der Pumpe 50 entgegengerichtet ist. Zwischen dem Einlass 71 der Pumpe 50 und dem Auslass 72 der Turbine 72 ist eine Statoranordnung 44 positioniert, um das von der Turbine 52 abgegebene Fluid 15 zu empfangen und es zum Einlass der Pumpe 50 zurückzuleiten oder umzuleiten. Die Statoranordnung 44 ist ferner so konfiguriert, dass sie das zwischen der Pumpe 50 und der Turbine 52 strömende Fluid 15 variabel und steuerbar umlenkt und mehr oder weniger Drehgeschwindigkeit in der Richtung jener der Pumpe 50 vermittelt, um dadurch den Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers 14 zu verbessern und die Drehmomentvervielfachung zu verstärken.
• Die Statoranordnung 44 umfasst einen ersten Stator 45, einen zweiten Stator 46 und einen Kupplungsmechanismus oder eine Kupplung 40, wobei der erste Stator 45 und der zweite Stator 46 nach Bedarf mittels der Kupplung 40 wahlweise und automatisch in Eingriff miteinander oder in Verbindung zueinander gebracht werden können. Der erste Stator 45 ist mittels einer Einwegkupplung 19, die ermöglicht, dass sich die Statoranordnung 44 im Freilauf bewegt, wenn keine Umlenkung von Fluid 15 notwendig ist, mit einer festen Statorwelle (nicht gezeigt) wirksam verbunden. Die Kupplung 40 ist vorzugsweise ein steuerbarer, hydraulisch betätigter Kolben oder eine andere geeignete Kupplungsvorrichtung, die geeignet ist, den ersten Stator 45 und den zweiten Stator 46 wahlweise miteinander in Eingriff zu bringen, zu verriegeln oder zu verbinden, um das Fluid 15 steuerbar und variabel zwischen der Pumpe 50 und der Turbine 52 umzulenken und dadurch die Leistung des Drehmomentwandlers 14 zu beeinflussen, wie nachstehend ausführlicher erläutert wird.
• Gemäß der Erfindung bewegt sich durch die Statoranordnung 44 strömendes Fluid durch den ersten Stator 45 und anschließend durch den zweiten Stator 46. Das Fluid 15, das in die Statoranordnung 44 eintritt, wird dazu gezwungen, seine Richtung zu ändern, und tritt nach dem Verlassen des ersten Stators 45 in den zweiten Stator 46 ein, wobei es in der Drehrichtung der Pumpe 50 strömt. In Abhängigkeit von der Stellung oder dem Betätigungszustand der Kupplung 50 kann das Fluid 15 zu einer höheren Drehgeschwindigkeit in derselben Richtung wie die Pumpe 50 gezwungen werden und dadurch mehr oder weniger Leistung bewahren.
• Die Kupplung 40 wird vorzugsweise durch das Druckfluid bei 17, das von dem Fluid 15 isoliert oder getrennt ist und der Kupplung 40 durch einen inneren Fluiddurchgang oder Fluidkanal 48 von einer steuerbaren Druckquelle wie etwa einer Verdrängerpumpe (nicht gezeigt) oder einer anderen geeigneten steuerbaren Druckquelle zugeführt wird, gespeist oder betätigt. Der Kanal 48 besitzt vorzugsweise eine zylindrische Form und eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsfläche und ist so beschaffen, dass er Öl oder ein anderes Hydraulikfluid effizient leitet oder lenkt, und kann beispielsweise die Form verschiedener druck- oder sandgegossener Kanäle oder Durchgänge besitzen.
• In 3 sind nun mehrere erste und zweite Statorschaufeln 60 bzw. 62 in entwickelten Abschnitten gezeigt. Die Statorschaufeln 60 sind innerhalb des ersten Stators 45 angeordnet, während die Statorschaufeln 62 innerhalb des zweiten Stators 46 angeordnet sind. Jede der Schaufeln 60, 62 ist so gestaltet, dass sie die Drehrichtung des Fluids 15 mit seinem Eintritt in die Statoranordnung 44 im Wesentlichen umkehrt. Das durch die Statoranordnung 44 (siehe 2) strömende Fluid 15 bewegt sich durch den ersten Stator 45 und wirkt auf die Schaufeln 60 ein. Das Fluid 15 bewegt sich nach dem Verlassen des Stators 45 oder Austreten aus diesem durch den Stator 46. Wenn die Kupplung 40 betätigt oder eingerückt ist, wirkt das Fluid 15 auf die Schaufeln 62 ein. Wenn die Kupplung 40 nicht betätigt oder eingerückt ist, sind die Schaufeln 62 entlastet und können sich bei vernachlässigbarer Wirkung auf das Fluid 15 im Freilauf bewegen. Wenn das Fluid 15 auf die Schaufeln 62 einwirkt, wird es entsprechend der Geometrie und der Konstruktion der Schaufeln 62 umgelenkt.
• Gemäß der Erfindung besitzen die Schaufeln 60 und 62 unterschiedliche jeweilige geometrische Abschnitte und physikalische Merkmale, die so gewählt sind, dass sie die Leistung des Drehmomentwandlers 14 unter verschiedenen Fahrzeugbetriebszuständen, beispielsweise während des Leerlaufs, einer geringfügig bis mäßig geöffneten oder wenig/teilweise geöffneten Drossel und einer weit geöffneten Drossel, optimieren. Die Statorschaufeln 60 des ersten Stators 45 sind so konstruiert oder gestaltet, dass sie einen relativ tiefen bzw. flachen Fluidaustrittswinkel, der hier mit ”L” für ”tief” bezeichnet wird und in 3 als θ_L dargestellt ist, bereitstellen. Ähnlich sind die Statorschaufeln 62 des zweiten Stators 46 so konstruiert oder gestaltet, dass sie einen relativ hohen bzw. steilen Fluidaustrittswinkel, der hier mit ”H” für ”hoch” bezeichnet wird und in 3 als θ_H dargestellt ist, bereitstellen. Die Statorschaufeln 62 des zweiten Stators 46 sind vorzugsweise so konstruiert oder gestaltet, dass sie ein Abgeben oder Ausstoßen des Fluids 15 von bzw. aus dem ersten Stator 45 bei im Wesentlichen demselben Winkel, d. h. θ_L, zulassen und dadurch die Verluste minimieren und den Wirkungsgrad verbessern. Mit anderen Worten, der Eintrittswinkel des zweiten Stators 46 sollte mit dem Austrittswinkel des ersten Stators übereinstimmen. Das Fluid 15 wird, sobald es in den zweiten Stator 46 gelassen ist, bei dem relativ hohen bzw. steilen Austrittswinkel θ_H umgelenkt, wobei die sich Ausdrücke ”relativ tief/relativ hoch” auf die Winkelbeziehung zwischen den Variablen θ_L und θ_H beziehen.
• 4 zeigt nun einen repräsentativen Satz von Kurven 70, die gemeinsam den Drehmomentwandlerwirkungsgrad, das Drehmomentverhältnis, d. h. das Ausgangsdrehmoment, dividiert durch das Eingangsdrehmoment, und den K-Faktor, der bereits oben erläutert worden ist, hinsichtlich ihres Drehzahlverhältnisses, d. h. der Ausgangsdrehzahl, dividiert durch die Eingangsdrehzahl, beschreiben. Allgemein ausgedrückt ist dann, wenn der Austrittswinkel eines Stators wie etwa bei θ_H der Schaufeln 62 (siehe 3) relativ steil ist, besitzt der Drehmomentwandler 14 einen proportional höheren K-Faktor. Ein solcher Drehmomentwandler wird auch als ”lockerer” Drehmomentwandler bezeichnet, oder anders gesagt, ein lockerer Drehmomentwandler besitzt einen relativ hohen K-Faktor. Lockere Drehmomentwandler vervielfachen außerdem im Allgemeinen das Drehmoment auf ein relativ hohes Drehzahlverhältnis. Lockere Drehmomentwandler reduzieren im Allgemeinen den Kraftstoffverbrauch bei Leerlauf, indem sie den Betrag an Motorleistung, der durch den Drehmomentwandler absorbiert wird, als Folge des relativ hohen K-Faktors reduzieren und dabei die Fahrzeugleistung durch Vervielfachung des Drehmoments auf eine höhere Fahrzeuggeschwindigkeit steigern.
• Wenn umgekehrt der Austrittswinkel eines Stators wie etwa bei θ_L der Schaufeln 60 relativ flach ist, ist auch der K-Faktor relativ niedrig. Ein solcher Drehmomentwandler wird auch als ”fester” Drehmomentwandler, d. h. als Drehmomentwandler mit einem niedrigen K-Faktor, bezeichnet. Feste Drehmomentwandler verbessern die Kraftstoffwirtschaftlichkeit während einer Beschleunigung bei teilweise geöffneter Drossel, indem sie die Motordrehzahl als Folge des relativ niedrigen K-Faktors reduzieren. Dementsprechend sind lockere und feste Drehmomentwandler jeweils unter unterschiedlichen zugrunde liegenden Fahrzeugbetriebsbedingungen optimal.
• Wie in 4 gezeigt ist, beschreibt der mit dem tiefgestellten Index ”L” bezeichnete Satz von Leistungskurven die Grundleistung eines oben beschriebenen ”lockeren” Drehmomentwandlers, während der mit dem tiefgestellten Index ”T” bezeichnete Satz von Leistungskurven die Grundleistung eines oben beschriebenen ”festen” Drehmomentwandlers beschreibt. In den 1, 4 und 5 wird während der Betriebsart 1, d. h. dann, wenn die Drosselstellung oder der Drosselgrad T (siehe 1), die bzw. der von dem Controller 30 erfasst wird, einen Fahrzeug-”Leerlaufzustand” angibt, die Kupplung 40 automatisch betätigt oder eingerückt (d. h. ”x” in 4), wodurch der zweite Stator 46 in Bezug auf den ersten Stator 45 verriegelt wird. Der veränderliche K-Faktor der Statoranordnung 44 wird auf den Wert der ”lockeren” oder L-Kurve (siehe 4) erhöht, womit der Leerlauf-Kraftstoffverbrauch des Energieumwandlungssystems 12 reduziert wird.
• Während der Betriebsart 2, d. h. dann, wenn die Drosselstellung oder der Drosselgrad T Fahrzustände bei leicht oder wenig/teilweise geöffneter Drossel angibt, ist die Kupplung 40 gelöst oder ausgerückt, wodurch sich der zweite Stator 46 ohne Wirkung frei drehen oder sich im Freilauf bewegen kann. Mit anderen Worten, der Drehmomentwandler 14 arbeitet, als wäre der zweite Stator 46 nicht vorhanden, und verhält sich somit längs der ”T”-Kurve, die gemeinsam durch das Drehmomentverhältnis_T, den Wirkungsgrad oder E_T und den K-Faktor_T in 4 beschrieben wird, wie ein fester Wandler. Das Energieumwandlungssystem 12 (siehe 1) arbeitet bei einer reduzierten Drehzahl, wodurch der motorbremsenspezifische Kraftstoffverbrauch (BFSC) gesenkt wird und die Kraftstoffeinsparung erhöht wird.
• Schließlich wird während der Betriebsart 3, d. h. dann, wenn die Drosselstellung oder der Drosselgrad T einen Fahrzustand bei ”hoher” Drossel angibt, die Kupplung 40 noch einmal eingerückt, um den zweiten Stator 46 mit dem ersten Stator 45 zu verriegeln, was dazu führt, dass der Drehmomentwandler 14 noch einmal auf der ”lockeren” oder L-Kurve arbeitet. Das Fahrzeug 10 beschleunigt dann auf Grund der stärkeren Drehmomentvervielfachung, die durch die Drehmomentverhältnis-L-Kurve bei höheren Drehzahlverhältnissen verliehen wird, und der zusätzlichen Motorleistung, die durch die höhere Motordrehzahl als Folge der L-Kurve mit höherem K-Faktor erlaubt wird, mit einer schnelleren Rate. In dieser Weise wird die Leistung des Drehmomentwandlers 14 optimiert, da zugelassen wird, dass der Drehmomentwandler 14 über alle drei Betriebsarten oder Drosselstellungen, Drosselgrad oder Drosselzustände hinweg an seinem wirksamsten Punkt arbeitet.
• Obwohl die besten Arten zum Ausführen der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, erkennen jene, die mit dem Fachgebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, vertraut sind, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen zum Praktizieren der Erfindung im Umfang der beigefügten Ansprüche.

Claims (5)

1. Fahrzeug (10), das umfasst: einen Motor mit einem messbaren Motordrehmoment und einem erfassbaren Drosselgrad (T); ein Getriebe (16); einen Drehmomentwandler (14), der betreibbar ist, um das Motordrehmoment an das Getriebe (16) zu übertragen, um das Fahrzeug (10) anzutreiben, und der eine Statoranordnung (44) mit einem ersten und einem zweiten Stator (45, 46) besitzt; eine wahlweise betätigbare Kupplung (40); und einen Controller (30), der für das wahlweise Betätigen der Kupplung (40) in Abhängigkeit von dem erfassbaren Drosselgrad (T) des Fahrzeugs (10) konfiguriert ist, wobei die Betätigung der Kupplung (40) den ersten Stator (45) mit dem zweiten Stator (46) verriegelt, um dadurch den K-Faktor des Drehmomentwandlers (14) zu verändern.
2. Fahrzeug (10) nach Anspruch 1, wobei der erfassbare Drosselgrad (T) aus der Gruppe Leerlauf, wenig bis teilweise geöffnete Drossel und weit geöffnete Drossel ausgewählt ist und wobei die Betätigung der Kupplung (40) während des Leerlaufs und bei weit geöffneter Drossel erfolgt.
3. Fahrzeug (10) nach Anspruch 1, wobei der erste Stator (45) einen ersten Austrittswinkel (θ_L) besitzt und der zweite Stator (46) einen zweiten Austrittswinkel (θ_H) besitzt und wobei der erste Austrittswinkel (θ_L) wenigstens etwa 5 Grad kleiner als der zweite Austrittswinkel (θ_H) ist.
4. Fahrzeug (10) nach Anspruch 3, wobei der erste Austrittswinkel (θ_L) etwa 10 bis 65 Grad beträgt und wobei der zweite Austrittswinkel (θ_H) etwa 25 bis 75 Grad beträgt.
5. Fahrzeug (10) nach Anspruch 2, wobei die Kupplung (40) hydraulisch betätigt wird und wobei der Drehmomentwandler (14) wenigstens einen inneren Fluidkanal (48) aufweist, der geeignet ist, eine Zufuhr von Druckfluid zu der Kupplung (40), um diese zu betätigen, zu liefern.

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