DE102009010127A1

DE102009010127A1 - Drehmomentwandler Rückwärtskupplungssystem und Verfahren zum Betrieb eines Rückwärtskupplungssystems

Info

Publication number: DE102009010127A1
Application number: DE102009010127A
Authority: DE
Inventors: Gregory Wooster Heeke
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2009-09-17
Also published as: US20090229937A1; US8201675B2

Abstract

Ein Drehmomentwandler weist eine Kupplungsanordnung und einen Kanal auf. Die Kupplungsanordnung weist Folgendes auf: eine Rückwärtskupplung mit einer Kolbenplatte, wobei die Rückwärtskupplung ein Rückwärtsleitrad und eine Antriebsnabe steuerbar verbindet; eine Vorwärtskupplung mit einer Kolbenplatte, wobei die Vorwärtskupplung die Turbine und die Antriebsnabe steuerbar verbindet; einen Hohlraum, der teilweise von der Kolbenplatte gebildet wird. Der Kanal liefert Fluid an den Hohlraum oder lässt das Fluid aus dem Hohlraum ab und die Kolbenplatte ist als Reaktion auf den Fluiddruck in dem Hohlraum beweglich um den Betrieb der Rückwärts- und Vorwärtskupplungen zu steuern. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Kräfte die beim Betrieb der Rückwärtskupplung und der Vorwärtskupplung entstehen innerhalb der Kupplungsanordnung ausgeglichen. Der Drehmomentwandler weist auch eine Kupplung auf, die drehfest mit der Turbine und der Gehäuseabstützung verbunden ist und eine Freilaufkupplung, die drehfest mit dem Vorwärtsleitrad und der Gehäuseabstützung verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an Vorrichtungen zur Kraftübertragung 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 eine Kupplungsanordnung eines Drehmomentwandlers, der Vorwärts- und Rückwärtsleiträder aufweist, wobei die Anordnung unter Verwendung eines einzelnen Fluiddurchgangs betrieben wird. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Kupplungsanordnung, die ausgewuchtet ist.
Das U.S. Patent Nr. 6,974,048 legt einen Drehmomentwandler mit zwei Kupplungen offen, die von einem gemeinsamen Kolben betätigt werden. Leider bezieht sich dieses Patent auf Kupplungen, die das Drehmoment zwischen einem vorderen Deckel und einer Pumpen- oder Überbrückungskupplung steuern, was nicht auf Kupplungen zum Betrieb eines Drehmomentwandlers anwendbar ist, der ein Vorwärtsleitrad und ein Rückwärtsleitrad und eine Turbine aufweist. Leider werden die Kupplungen auch in einer Anwendung ausgeglichen, wo der Kolben nicht in dem vorderen Deckel eingebaut ist. Deshalb müssten hohe Axialkräfte aufgenommen werden. Weiterhin verwendet dieses System eine federbeaufschlagte Kupplung, die in einem Kupplungssystem für einen Drehmomentwandler mit einem Vorwärtsleitrad und einem Rückwärtsleitrad nicht gut funktioniert. Zum Beispiel würde beim Anlassen eine Kupplung beaufschlagt und beginnt mit der Kraftübertragung. Mit dem federbeaufschlagten System, währe es schwierig im Neutralbetrieb zu steuern, in dem keine der beiden Kupplungen beaufschlagt wird. Insbesondere müsste die Steueröldruckkammer 12 eine teilweise Federkraft und auch einen schwankenden Beaufschlagungsdruck ausgleichen.
Leider muss der Öldruck im Wandlerüberbrückungsbetrieb am höchsten sein, denn der Druck in der Kupplungskammer muss den Beaufschlagungsdruck überwinden, bevor die Kupplung mit der Drehmomentübertragung beginnen kann. Dann ist der wirksame Kupplungsdruck der Unterschied zwischen dem Beaufschlagungsdruck und dem Kupplungsbeaufschlagungsdruck. Dieser hohe Druck muss im Wandlerüberbrückungsbetrieb bei Reisegeschwindigkeit vorliegen und würde den Kraftstoffverbrauch nachteilig beeinflussen.
Leider gibt es in dem Patent keinen Drehmomentunterbrechungszustand. Die Kupplung „PK” wird zuerst beaufschlagt, dann wird in Folge die Kupplung „WK” beaufschlagt, was für die in dem Patent beschriebene Anwendung wünschenswert ist, da es nicht wünschenswert ist, eine Drehmomentunterbrechung zu erfahren, wenn die Überbrückungskupplung beaufschlagt wird.
Daher gibt es seit langem einen Bedarf für eine ausgewuchtete Kupplungsanordnung für einen Drehmomentwandler mit Vorwärts- und Rückwärtsleiträdern, die minimale axiale Bauraumanforderungen und ein vereinfachtes Fluidsteuersystem aufweisen.
Die vorliegende Erfindung weist allgemein einen Drehmomentwandler auf, der eine Kupplungsanordnung und einen Kanal aufweist. Die Kupplungsanordnung weist Folgendes auf: eine Rückwärtskupplung mit einer Kolbenplatte, wobei die Rückwärtskupplung ein Rückwärtsleitrad und eine Antriebsnabe gesteuert verbindet; eine Vorwärtskupplung, welche die Kolbenplatte enthält, wobei die Vorwärtskupplung eine Turbine und die Antriebsnabe steuerbar verbindet; und einen Hohlraumraum, der teilweise von der Kolbenplatte gebildet wird. Der Kanal liefert Fluid an den Hohlraum und um Fluid aus dem Hohlraum abzulassen ist die Kolbenplatte als Reaktion auf Fluiddruck in dem Hohlraum beweglich, um den Betrieb der Rückwärts- und Vorwärtskupplungen zu steuern. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Kräfte, die mit dem Betrieb der Rückwärts- und Vorwärtskupplungen zusammenhängen innerhalb der Kupplungsanordnung ausgeglichen.
In einer ersten Ausführungsform weist der Drehmomentwandler einen Torus auf und die Kolbenplatte ist durch eine erste Kraft auf Grund von Fluiddruck in dem Hohlraum, die im Wesentlichen gleich einer zweiten Kraft auf der Kolbenplatte auf Grund des Fluiddrucks in dem Torus ist, so beweglich, dass sowohl die Vorwärtskupplung, als auch die Rückwärtskupplung gelöst werden. Der Drehmomentwandler weist auch Folgendes auf: eine Kupplung, die drehfest mit einer Turbine in dem Torus und mit einer Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet; und eine Freilaufkupplung, die drehfest mit einem Vorwärtsleitrad und der Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet. Die Kupplung und die Freilaufkupplung sind so beweglich, dass die Kupplung gelöst wird, um die Drehung der Turbine zu ermöglichen, die Freilaufkupplung befindet sich im Eingriff, oder ist gelöst und das Rückwärtsleitrad ist in Rückwärtsrichtung und Vorwärtsrichtung entgegengesetzt zur Rückwärtsrichtung drehbar. In einer Ausführungsform sind die Kupplung und die Freilaufkupplung jeweils Rutschkupplungen. In einer anderen Ausführungsform sind die Kupplung und die Freilaufkupplung jeweils Reibkupplungen.
In einer zweiten Ausführungsform weist der Drehmomentwandler einen Torus auf, und die Kolbenplatte ist in axialer Richtung durch eine erste Kraft auf die Kolbenplatte aufgrund des Fluiddrucks in der Kammer, welche geringer ist als eine zweite Kraft auf die Kolbenplatte, aufgrund des Fluiddrucks in dem Torus, verschieblich um die Vorwärtskupplung in Eingriff zu bringen und die Rückwärtskupplung zu lösen. Der Drehmomentwandler weist auch Folgendes auf: eine Kupplung, die drehfest mit einer Turbine in dem Torus und mit einer Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit der Kammer und dem Torus befindet; und eine Freilaufkupplung, die drehfest mit einem Vorwärtsleitrad und einer Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet. Die Kupplung und die Freilaufkupplung sind so verschieblich, dass die Kupplung gelöst werden kann, um die Drehung der Turbine zu ermöglichen. Die Freilaufkupplung wird in Eingriff gebracht, um das Vorwärtsleitrad in Rückwärtsrichtung zu verriegeln, und das Rückwärtsleitrad ist in Rückwärtsrichtung drehbar und in Vorwärtsrichtung, die entgegengesetzt zu der Rückwärtsrichtung ist. In einer Ausführungsform sind die Kupplung und die Freilaufkupplung jeweils Rutschkupplungen. In einer anderen Ausführungsform sind die Kupplung und die Freilaufkupplung jeweils Reibkupplungen.
In einer dritten Ausführungsform weist der Drehmomentwandler einen Torus auf und die Kolbenplatte ist auf Grund einer ersten Kraft, die auf die Kolbenplatte durch den Fluiddruck in dem Hohlraum ausgeübt wird, die grösser ist als die zweite Kraft auf die Kolbenplatte auf Grund des Fluiddrucks in dem Torus, in axialer Richtung verschieblich, um die Vorwärtskupplung zu lösen und die Rückwärtskupplung in Eingriff zu bringen. Der Drehmomentwandler weist auch Folgendes auf: eine Kupplung, die drehfest mit einer Turbine in dem Torus und mit einer Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet; und eine Freilaufkupplung, die drehfest mit dem Vorwärtsleitrad und der Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet. Die Kupplung und die Freilaufkupplung sind so verschieblich, dass die Kupplung gelöst wird um die Drehung der Turbine zu ermöglichen, die Freilaufkupplung in Eingriff gebracht wird um das Vorwärtsleitrad in Rückwärtsrichtung drehfest zu verriegeln, und das Rückwärtsleitrad ist in Rückwärtsrichtung und auch in Vorwärtsrichtung drehbar die zu der Rückwärtsrichtung entgegengesetzt ist. In einer Ausführungsform sind die Kupplung und die Freilaufkupplung jeweils Rutschkupplungen. In einer anderen Ausführungsform sind die Kupplung und die Freilaufkupplung jeweils Reibkupplungen.
In einer vierten Ausführungsform weist der Drehmomentwandler ein Pumpenrad auf, einen hinteren Deckel und eine Pumpenkupplung welche dazu eingerichtet ist, das Pumpenrad drehfest mit dem hinteren Deckel zu verbinden. In einer fünften Ausführungsform weist der Drehmomentwandler einen vorderen Deckel und eine Wandlerüberbrückungskupplung auf, welche dazu eingerichtet ist, den vorderen Deckel drehfest mit der Antriebsnabe zu verbinden.
Die vorliegende Erfindung weist auch ein Verfahren zum Betrieb eines Drehmomentwandlers auf. Obgleich das Verfahren zur besseren Verständlichkeit als Abfolge von Schritten dargestellt ist, folgt aus der Abfolge keine zwingende Reihenfolge, es sei denn dies ist ausdrücklich festgehalten. Ein erster Schritt steuert mit einem einzelnen Kanal den Fluiddruck in einem Hohlraum, der teilweise von einer Kolbenplatte der Kupplungsanordnung gebildet wird, die eine Rückwärtskupplung in der Kolbenplatte enthält, wobei die Rückwärtskupplung ein Rückwärtsleitrad und eine Antriebsnabe gesteuert verbindet, und die eine Vorwärtskupplung enthält, welche die Kolbenplatte aufweist, wobei die Vorwärtskupplung die Turbine und die Antriebsnabe gesteuert verbindet. Ein zweiter Schritt verschiebt die Kolbenplatte als Reaktion auf den Fluiddruck in dem Hohlraum um den Betrieb der Rückwärtskupplungen und der Vorwärtskupplungen zu steuern.
In einer ersten Ausführungsform gleicht ein dritter Schritt die Kraft aus, die durch den Betrieb der Rückwärtskupplungen und der Vorwärtskupplungen innerhalb der Kupplungsanordnung entsteht. In einer weiteren Ausführungsform weist die Kupplungsanordnung eine Platte auf, welche die Kupplungsanordnung mit einer Nabe verbindet, und das Ausgleichen der Kraft, die durch den Betrieb der Rückwärtskupplungen und der Vorwärtskupplungen innerhalb der Kupplungsanordnung entsteht, weist das Verschieben der Kolbenplatte oder der Platte oder von beiden ein.
In zweiten Ausführungsform weist der Drehmomentwandler einen Torus auf, und ein vierter Schritt bedrückt Fluid in dem Torus um eine erste Kraft auf die Kolbenplatte aufzubringen und das Steuern des Fluiddrucks in dem Hohlraum weist das Druckbeaufschlagen des Hohlraums auf um eine zweite Kraft auf die Kolbenplatte aufzubringen, die im Wesentlichen gleich der ersten Kraft ist und das Verschieben der Kolbenplatte weist das Verschieben der Kolbenplatte auf, so dass beide, sowohl die Vorwärtskupplung, als auch die Rückwärtskupplung, gelöst werden. In einer Ausführungsform weist der Drehmomentwandler eine Kupplung auf, die drehfest mit einer Turbine in dem Torus und mit einer Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet, und eine Freilaufkupplung, die drehfest mit dem Vorwärtsleitrad und der Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet. Ein fünfter Schritt verschiebt die Kupplung und die Freilaufkupplung, so dass die Kupplung gelöst wird um die Drehung der Turbine zu ermöglichen, die Freilaufkupplung wird in Eingriff gebracht oder gelöst und das Rückwärtsleitrad ist in Rückwärtsrichtung und in Vorwärtsrichtung drehbar, die der Rückwärtsrichtung entgegengesetzt ist. In einer anderen Ausführungsform sind die Kupplung und die Freilaufkupplung jeweils Rutschkupplungen. In einer weiteren Ausführungsform ist die Kupplung eine erste Rutschkupplung und ein sechster Schritt steuert das Verbinden der Freilaufkupplung mit der Gehäuseabstützung durch eine zweite Reibkupplung.
In einer dritten Ausführungsform weist der Drehmomentwandler einen Torus auf und ein siebter Schritt bedrückt Fluid in dem Torus um eine erste Kraft auf die Kolbenplatte aufzubringen, und das Steuern des Fluiddrucks in dem Hohlraum weist das Druckbeaufschlagungen des Hohlraums auf um eine zweite Kraft auf die Kolbenplatte aufzubringen, die geringer ist als die erste Kraft, und das Verschieben der Kolbenplatte weist das Verschieben der Kolbenplatte auf, um die Vorwärtskupplung in Eingriff zu bringen, und die Rückwärtskupplung zu lösen. In einer Ausführungsform weist der Drehmomentwandler eine Kupplung auf, die drehfest mit einer Turbine in dem Torus und mit der Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet, und eine Freilaufkupplung die drehfest mit dem Vorwärtsleitrad und der Gehäuseabstützung verbunden ist, und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet. Ein achter Schritt verschiebt die Kupplung und die Freilaufkupplung, so dass die Kupplung gelöst wird um die Drehung der Turbine zu ermöglichen, die Freilaufkupplung befindet sich im Eingriff um das Vorwärtsleitrad in Rückwärtsrichtung zu verriegeln und das Rückwärtsleitrad ist in Rückwärtsrichtung und in Vorwärtsrichtung entgegengesetzt zu der Rückwärtsrichtung drehbar. In einer anderen Ausführungsform sind die Kupplung und die Freilaufkupplung jeweils Rutschkupplungen. In einer weiteren Ausführungsform ist die Kupplung eine erste Reibkupplung und ein neunter Schritt steuert das Abstützen der Freilaufkupplung an dem Gehäuse durch die zweite Reibkupplung.
In einer vierten Ausführungsform weist der Drehmomentwandler einen Torus auf und ein siebter Schritt bedrückt Fluid in dem Torus um eine erste Kraft auf die Kolbenplatte aufzubringen und das Steuern des Fluiddrucks in der Kavität schliesst das Bedrücken der Kavität ein um eine zweite Kraft auf die Kolbenplatte aufzubringen, die grösser ist als die erste Kraft, und das Verschieben der Kolbenplatte schliesst das Verschieben der Kolbenplatte ein um die Vorwärtskupplung zu lösen und die Rückwärtskupplung in Eingriff zu bringen. In einer Ausführungsform weist der Drehmomentwandler eine Kupplung auf, die drehfest mit einer Turbine in dem Torus und mit der Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet, und eine Freilaufkupplung die drehfest mit einem Vorwärtsleitrad und der Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit der Kavität und dem Torus befindet. Ein zehnter Schritt verschiebt die Kupplung und die Freilaufkupplung, so dass die Kupplung gelöst wird um die Drehung der Turbine zu ermöglichen. Die Freilaufkupplung befindet sich im Eingriff um das Vorwärtsleitrad in Rückwärtsrichtung drehfest zu verriegeln und das Rückwärtsleitrad ist in Rückwärtsrichtung und in Vorwärtsrichtung entgegengesetzt zur Rückwärtsrichtung drehbar. In einer anderen Ausführungsform sind die Kupplung und die Freilaufkupplung jeweils Rutschkupplungen. In einer weiteren Ausführungsform ist die Kupplung eine Reibkupplung und ein elfter Schritt steuert das Verbinden der Freilaufkupplung mit der Gehäuseabstützung durch die zweite Reibkupplung.
In einer fünften Ausführungsform weist der Drehmomentwandler ein Pumpenrad, einen hinteren Deckel und eine Pumpenkupplung auf, und ein zwölfter Schritt betätigt die Pumpenkupplung um das Pumpenrad drehfest mit dem hinteren Deckel zu verbinden oder von ihm zu lösen.
Allgemein ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, eine ausgeglichene Kupplungsanordnung für einen Drehmomentwandler mit Vorwärts- und Rückwärtsleiträdern zur Verfügung zu stellen, welche axial minimalen Bauraum erfordert, und ein vereinfachtes Fluidsteuerungssystem und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen um das Rückwärtskupplungssystem zu betreiben.
Diese und weitere Gegenstände und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung und aus den beigefügten Zeichnungen und Patentansprüchen gut ersichtlich.
Die Art und Betriebsweise der vorliegenden Erfindung wird nun genauer in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungsfiguren erläutert, diese zeigen in:
1A eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems, welches räumliche Bezeichnungen vorstellt die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
1B eine perspektivische Ansicht eines Gegenstands in dem Zylinderkoordinatensystem von 1A welches räumliche Bezeichnungen vorstellt die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
2 eine teilweise Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers gemäss der vorliegenden Erfindung;
3 ein Ausschnitt der in 2 gezeigten Kupplungsanordnung; und
4 eine teilweise Querschnittsansicht eines Drehmomentwandler gemäss der vorliegenden Erfindung.
Eingangs ist festzuhalten, dass gleiche Bezugszahlen in verschiedenen Zeichnungsansichten gleiche oder funktional ähnliche elementare Bestandteile der Erfindung bezeichnen. Obgleich die vorliegende Erfindung in Bezug auf derzeit bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wird, ist festzuhalten, dass die beanspruchte Erfindung nicht auf die offengelegten Ausführungsformen beschränkt ist.
Weiterhin ist festzuhalten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine bestimmte beschriebene Methodik, Werkstoffe und Modifikationen beschränkt ist und als solche natürlich variiert werden kann. Es ist ebenso festzuhalten, dass die hier verwendeten Bezeichnungen nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen dienen und den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken, der nur durch die beigefügten Patentansprüche begrenzt ist.
Falls nicht anders bestimmt, dann haben alle technischen und wissenschaftlichen Ausdrücke, die hier verwendet werden die gleiche Bedeutung wie sie allgemein von Fachleuten im Bereich der Technik wo die Erfindung angesiedelt ist verstanden wird. Obgleich beliebige Verfahren, Vorrichtungen oder Werkstoffe, die ähnlich oder gleichwertig zu den Beschriebenen sind, beim Ausführen oder Ausprobieren der Erfindung verwendet werden können, werden nun bevorzugte Verfahren, Vorrichtungen und Werkstoffe beschrieben.
1A ist eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems 80, welche räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden. Die vorliegende Erfindung wird zumindest teilweise in Zusammenhang mit einem Zylinderkoordinatensystem beschrieben. Das System 80 weist eine Längsachse 81 auf, welche im Folgenden als Bezug für Richtungsbezeichnungen und räumliche Bezeichnungen verwendet wird. Die Adjektive „axial”, „radial”, und „umfänglich” beziehen sich jeweils auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82 (der senkrecht zur Achse 81 ist), und zum Umfang 83. Die Adjektive „axial”, „radial”, und „umfänglich” beziehen sich auch auf Ausrichtungen parallel zu den betreffenden Ebenen. Um die Anordnung von verschiedenen Ebenen zu verdeutlichen, werden die Gegenstände 84, 85 und 86 verwendet. Die Fläche 87 des Gegenstandes 84 bildet eine axiale Fläche. Das bedeutet, die Achse 81 bildet eine Mantellinie. Die Fläche 88 des Gegenstands 85 bildet eine radiale Ebene. Das bedeutet, der Radius 82 bildet eine Mantellinie. Die Fläche 89 des Gegenstandes 86 bildet eine Umfangsfläche. Das bedeutet, der Umfang 83 bildet eine Mantellinie. In einem weiteren Beispiel erfolgt die axiale Bewegung oder Anordnung parallel zur Achse 81, die radiale Bewegung oder Anordnung erfolgt parallel zum Radius 82, und die umfängliche Bewegung oder Anordnung erfolgt parallel zum Umfang 83. Die Drehung erfolgt mit Bezug auf die Achse 81.
Die Adverbien „axial”, „radial”, und „umfänglich” beziehen jeweils sich auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82, oder zum Umfang 83. Die Adverbien „axial”, „radial”, und „umfänglich" beziehen sich auch auf eine Ausrichtung parallel zu den jeweiligen Ebenen.
1B ist eine perspektivische Ansicht des Gegenstandes 90 in dem Zylinderkoordinatensystems 80 von 1A, welche räumliche 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 Fläche 91, eine radiale Fläche 92, und eine Umfangsfläche 93 auf. Die Fläche 91 ist Teil einer axialen Ebene, die Fläche 92 ist Teil einer radialen Ebene, und die Fläche 93 ist Teil einer Umfangsfläche.
2 ist eine teilweise Querschnittsansicht des Drehmomentgandlers 100 gemäss der vorliegenden Erfindung. Der Drehmomentwandler 100 weist eine Rückwärtskupplung 102 mit einer Kolbenplatte 104 und eine Vorwärtskupplung 106 auf, die auch die Kolbenplatte enthält. Die Rückwärtskupplung verbindet das Rückwärtsleitrad 108 und die Antriebsnabe 110 steuerbar. Die Vorwärtskupplung verbindet die Turbine 112 und die Antriebsnabe steuerbar. Das heisst, durch Betätigen der Kupplungen 102 und 106 können jeweils das Rückwärtsleitrad und die Turbine drehfest mit der Nabe verbunden werden, oder von dieser getrennt werden. Drehfest verbunden oder befestigt bedeutet, dass Bauteile so verbunden sind, dass diese sich zusammen drehen, d. h. die Bauteile sind in Bezug auf Drehung fixiert. Eine drehfeste Verbindung der Bauteile schränkt nicht zwangsläufig die Bewegung in anderen Richtungen ein. Es ist z. B. möglich, dass Bauteile die drehfest verbunden sind eine axiale Beweglichkeit zueinander auf Grund einer Keilwellenverbindung aufweisen. Jedoch ist festzuhalten, dass eine drehfeste Verbindung nicht bedeutet, dass eine Bewegung in anderer Richtung zwangsläufig vorliegt. Zum Beispiel können Bauteile, die drehfest verbunden sind axial aneinander befestigt sein. Die vorgehende Erklärung einer drehfesten Verbindung ist auf die nun folgende Erörterung anwendbar.
Der Drehmomentwandler weist auch einen Hohlraum oder eine Kammer 114 auf, die teilweise von der Kolbenplatte und dem Kanal 116 gebildet wird, der verwendet wird um Fluid an die Kavität zu liefern und Fluid aus der Kavität abzulassen. Das heisst, ein einzelner Kanal wird verwendet um das Fluid in der Kavität zu steuern und damit den Fluiddruck in der Kavität. Die Kolbenplatte ist als Reaktion auf den Fluiddruck in der Kavität verschieblich um den Betrieb der Rückwärts- und Vorwärtskupplungen zu steuern, wie im Folgenden genauer beschrieben wird.
Der Drehmomentwandler weist auch einen Torus 118 auf, der einen Teil der Kammer 120 bildet. Das nun Folgende ist eine generelle Beschreibung des Betriebs der Kupplungen 102 und 106, eine ausführlichere Beschreibung wird weiter unten zur Verfügung gestellt. Der Drehmomentwandler 100 wird in vier Betriebsarten betrieben: neutraler Betrieb, Vorwärtsbetrieb, Rückwärtsbetrieb und Drehmomentwandler-Überbrückungsbetrieb. Für die neutrale Betriebsart werden die jeweiligen Fluiddrücke in den Kammern 114 und 120 im Wesentlichen angeglichen. Das heisst, die Kraft auf der Kolbenplatte auf Grund des Fluiddrucks in der Kavität 114 ist im Wesentlichen gleich der Kraft auf der Kolbenplatte auf Grund des Fluiddrucks in dem Torus. In diesem Fall kann die Kolbenplatte so verschoben werden, dass sowohl die Vorwärtskupplung als auch die Rückwärtskupplung gelöst ist und kein Drehmoment durch die Vorwärts- oder Rückwärtskupplungen zur Nabe gelangt.
Im Vorwärts- und Überbrückungsbetrieb ist der Fluiddruck in der Kammer 114 reduziert, z. B. auf Null und der Beaufschlagungsdruck füllt die Kammer 120. Das heisst, die Kraft auf die Kolbenplatte auf Grund des Fluiddrucks in der Kavität 114 ist geringer als der Druck auf die Kolbenplatte in dem Torus. In diesem Fall, kann die Kolbenplatte verschoben werden, so dass sich die Vorwärtskupplung in Eingriff befindet und die Rückwärtskupplung gelöst ist. Im Vorwärtsbetrieb wird Drehmoment von der Turbine durch die Vorwärtskupplung auf die Nabe übertragen. Der Überbrückungsbetrieb wird nun im Folgenden beschrieben.
Im Rückwärtsbetrieb füllt der Beaufschlagungsdruck die Kammer 120 und der Fluiddruck in der Kammer 114 wird über den Beaufschlagungsdruck hinaus erhöht. Das heisst, die Kraft auf der Kolbenplatte auf Grund des Fluiddrucks in der Kavität 114 ist grösser als die Kraft auf der Kolbenplatte auf Grund des Fluiddrucks in dem Torus. In diesen Fall ist die Kolbenplatte so verschieblich, dass die Vorwärtskupplung gelöst wird und die Rückwärtskupplung sich im Eingriff befindet und Drehmoment vom Leitrad 108 über die Rückwärtskupplung auf die Nabe übertragen wird.
Um den Vorwärtsbetrieb und den Rückwärtsbetrieb zu ermöglichen weist der Drehmomentwandler 100 auch eine Pumpe 122 und ein Vorwärtsleitrad 124 auf. Um den Betrieb der Turbine und des Vorwärtsleitrads zu steuern weist der Drehmomentwandler auch Kupplungen 126 und 128 auf. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kupplungen 126 und 128 Rutschkupplungen und die Kupplung 126 ist eine Freilaufkupplung. Die Kupplung 126 ist an dem Vorwärtsleitrad befestigt und an einem Gehäuseabstützpunkt des Drehmomentwandlers, z. B. an der Gehäuseabstütznabe 130. Die Kupplung 128 ist mit der Turbine und der Gehäuseabstütznabe ver bunden. Die Kupplungen 126 und 128 sind auch jeweils in fluidischer Verbindung mit der Kammer 114 und mit der Kammer 120.
Im Neutralbetrieb sind die jeweiligen Fluiddrücke in der Kammer 114 und in der Kammer 120 im Wesentlichen gleich. Jedoch wird im Neutralbetrieb kein Drehmoment durch die Turbine übertragen. Daher wird kein Drehmoment von der Turbine oder von den Leiträdern übertragen.
Im Vorwärtsbetrieb und im Überbrückungsbetrieb ist der Fluiddruck in der Kammer 114 reduziert, z. B. auf Null, und der Beaufschlagungsdruck füllt die Kammer 120. Der Beaufschlagungsdruck in der Kammer 120 hält die Passfedern 132 und 134 für die Kupplungen 126 und 128 jeweils radial nach innen, löst die Kupplung 128 und bringt die Kupplung 126 in Eingriff. Diese Anordnung ermöglicht es der Turbine, sich frei zu drehen und stützt die Kupplung 126 am Gehäuse ab, was das vordere Leitrad daran hindert, sich in rückwärtiger Richtung zu drehen. Das Rückwärtsleitrad kann sich in beide Richtungen frei drehen. Im Vorwärtsbetrieb wird Drehmoment von der Turbine durch die Kupplung 106 auf das Leitrad 110 übertragen. Der Überbrückungsbetrieb wird im Folgenden beschrieben.
Im Rückwärtsbetrieb füllt der Beaufschlagungsdruck die Kammer 120 und der Fluiddruck in der Kammer 120 wird über den Beaufschlagungsdruck hinaus erhöht. Der Beaufschlagungsdruck in der Kammer 114 drückt jeweils die Keilfedern 132 und 134 für die Kupplungen 126 und 128 radial nach aussen und löst die Kupplung 126 und bringt die Kupplung 128 in Eingriff. Diese Anordnung verriegelt die Turbine drehfest. Das vordere Leitrad kann sich in jede Richtung drehen. Damit arbeitet die Turbine als Leitrad und das Vorwärtsleitrad arbeitet als Turbine. Das Rückwärtsleitrad kann sich in beide Richtungen frei drehen. Drehmoment wird von dem Vorwärts- und dem Rückwärtsleitrad durch die Kupplung 102 auf die Nabe 110 übertragen.
3 zeigt einen Ausschnitt der in 2 gezeigten Kupplungsanordnung 135. Das nun Folgende ist mit Bezug auf die 2 und 3 zu sehen. Die Kupplungen 102 und 106 weisen einen Antriebskupplungsträger 136 auf. Die Kupplung 106 weist eine Platte 138 und eine Kupplungsplatte 140 auf. Die Platte 138 ist an dem Turbi nenrad 142 durch jedes beliebige in der Technik bekannte Mittel befestigt und drehfest mit der Platte 140 durch jedes in der Technik bekannte Mittel befestigt, z. B. durch eine Keilwellenanordnung, durch eine Verzahnung oder durch eine andere formschlüssige Anordnung. Der Kolben 104 ist axial in Bezug auf den Antriebsträger verschieblich. Zum Beispiel, weist der Kolben axiale Abschnitte 143 auf, welche durch die entsprechenden Öffnungen in dem Träger führen. Die Kupplung 102 weist eine Druckplatte 144 auf, die drehfest mit dem Träger 136 durch jedes in der Technik bekannte Mittel befestigt ist, z. B. durch eine Keilwellenverbindung, eine Verzahnung oder eine andere formschlüssige Anordnung. Sicherungsringe 145 und 146 legen die Platte 144 axial an einem Ende mit Bezug auf den Träger und fest und der Abstandshalter 148 legt die Platte 144 in der Richtung 152 durch Kontakt mit dem Turbinenrad fest. Die Platte 154 ist drehfest mit dem Träger 136 und der Nabe 110 durch jedes in der Technik bekannte Mittel verbunden, beispielsweise jeweils durch eine Keilwellenverbindung, eine Verzahnung, oder eine andere formschlüssige Anordnung.
Die Kupplung 102 weist Kupplungsplatten 155 und 156 auf, die jeweils drehfest mit den Naben 158 und 160 durch Zungen 162 und 164 verbunden sind. Die Nabe 158 ist für das Vorwärtsleitrad gedacht und die Nabe 160 ist für das Rückwärtsleitrad gedacht. Im Rückwärtsbetrieb verschiebt Druck in der Kammer 114 den Kolben 104 in Richtung 152. Der Kolben 104 kommt in Kontakt mit der Beaufschlagungsplatte 166 und verschiebt die Beaufschlagungsplatte in der Richtung 152 und bringt die Beaufschlagungsplatte, die Kupplungsplatten 155 und 156, die Antriebsplatte 168 (welche drehfest mit dem Antriebsträger verbunden ist) und die Stützplatte in Eingriff. Wie oben festgehalten, ist die Platte 144 axial in Richtung 152 festgelegt und nimmt die Kraft von der Beaufschlagungsplatte auf. Die Kupplung 132 ist gelöst, daher fliesst Drehmoment von den Leiträdern durch die Zungen und die Kupplungsplatten zu dem Antriebsträger. Der Antriebsträger überträgt Drehmoment auf die Nabe 110 durch die Platte 154. Die Kupplung 102 weist auch Reibmaterial auf welches auf oder zwischen der Beaufschlagungsplatte, den Kupplungsplatten, der Antriebsplatte und der Druckplatte angeordnet ist.
Die Kupplungsplatte 106 weist eine Druckplatte 172 auf, welche axial mit Bezug auf den Kolben in der Richtung 152 durch einen Sicherungsring 174 festgelegt ist.
Der Träger ist axial mit Bezug auf die Platte 154 durch die drehfeste Verbindung zwischen dem Träger und der Platte festgelegt. Im Vorwärtsbetrieb verschiebt Druck in der Kammer 120 den Kolben 104 in der Richtung 176. Wenn der Kolben in Richtung 176 verschoben wird, dann greift der Sicherungsring 174 in die Druckplatte ein, verschiebt die Druckplatte die Richtung 176 und bringt die Druckplatte, die Platte 140 und den Antriebsträger in Eingriff, d. h. er bringt die Kupplung 106 in Eingriff. Drehmoment von der Turbine wird von den Platten 138, 140 und 172 auf den Antriebsträger übertragen. Der Antriebsträger überträgt das Drehmoment auf eine Nabe 110 durch die Platte 154. Die Kupplung 102 weist auch Reibmaterial auf, welches auf oder zwischen dem Antriebsträger und den Platten 138, 140 und 172 angeordnet ist.
In vorteilhafter Weise sind Axialkräfte, die durch den Betrieb der Kupplungsanordnung 135 erzeugt werden ausgeglichen. Das heisst, die Kräfte werden im Wesentlichen innerhalb der Anordnung aufgenommen und werden nicht an Bauteile ausserhalb der Anordnung weitergeleitet. Anders ausgedrückt, die Kupplungsanordnung stützt Kräfte, die bim Betrieb der Kupplungsanordnung entstehen nicht an Bauteilen ausserhalb der Anordnung ab. Zum Beispiel sind die Kräfte an den Platten 104 und 154, die mit dem Eingriff der Kupplung 106 zusammenhängen im Wesentlichen innerhalb der Anordnung 135 ausgeglichen.
Betrachtet man nun 2, dann weist der Drehmomentwandler 100 in einer bevorzugten Ausführungsform auch eine Pumpenkupplung 180 auf, die dazu eingerichtet ist, das Pumpenrad 182 und den hinteren Deckel 184 drehfest zu verbinden. Im Neutralbetrieb füllt der Beaufschlagungsdruck die Kammer 120 und der Fluiddruck in der Kammer 186 ist grösser als der Beaufschlagungsdruck. Das heisst, die Kraft auf dem Pumpenrad auf Grund des Fluiddrucks in der Kavität 186 ist grösser als die Kraft auf dem Rad auf Grund des Fluiddrucks in der Kammer 120. Dieser Druckunterschied veranlasst den Torus 118, sich in die Richtung 176 zu bewegen, was die Pumpenkupplung öffnet. Dabei wird Drehmoment von dem Deckel 188 nicht auf die Pumpe übertragen. Das Abnehmen von Drehmoment von der Pumpe ermöglicht den Betrieb der Rutschkupplungen.
Im Vorwärtsbetrieb, Rückwärtsbetrieb und Wandlerüberbrückungsbetrieb füllt der Beaufschlagungsdruck die Kammer 120 und der Fluiddruck in der Kammer 186 ist geringer als der Beaufschlagungsdruck. Das heisst, die Kraft auf dem Pumpenrad auf Grund des Fluiddrucks in dem Hohlraum 186 ist geringer als die Kraft auf dem Rad auf Grund des Fluiddrucks in der Kammer 120. Dieser Druckunterschied veranlasst den Torus 118 sich in die Richtung 152 zu verschieben, was die Pumpenkupplung schliesst. Dadurch wird Drehmoment von dem Deckel 188 auf die Pumpe übertragen.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist der Drehmomentwandler 100 auch eine Wandlerüberbrückungskupplung 190 auf, die dazu eingerichtet ist den vorderen Deckel 188 und die Nabe 110 durch den Dämpfer 192 und die Platte 154 zu verbinden. Im Neutral-, Vorwärts-, und Rückwärtsbetrieb füllt der Beaufschlagungsdruck die Kammer 120 und der Fluiddruck in der Kammer 194 ist grösser als der Beaufschlagungsdruck, verschiebt den Kolben 196 in die Richtung 152 und öffnet die Überbrückungskupplung. Das heisst, die Kraft auf der Kolbenplatte auf Grund des Fluiddrucks in der Kavität 194 ist grösser als die Kraft auf der Kolbenplatte 196 auf Grund des Fluiddrucks in der Kammer 120. Damit wir kein Drehmoment von dem Deckel 188 durch die Kupplung 190 übertragen.
Im Wandlerüberbrückungsbetrieb füllt der Beaufschlagungsdruck die Kammer 120 und der Fluiddruck in der Kammer 194 ist geringer als der Beaufschlagungsdruck. Das heisst, die Kraft auf der Kolbenplatte auf Grund des Fluiddrucks in dem Hohlraum 194 ist geringer als die Kraft auf der Kolbenplatte auf Grund des Fluiddrucks in der Kammer 120. Dieser Druckunterschied veranlasst den Kolben 196 sich in Richtung 176 zu verschieben, schliesst die Überbrückungskupplung und überträgt Drehmoment von dem Deckel 188 auf die Nabe 110 durch den Dämpfer 192 und die Platte 154.
4 ist eine teilweise Querschnittsansicht des Drehmomentwandlers 200 gemäss der vorliegenden Erfindung. Der Drehmomentwandler 200 weist eine Kupplungsanordnung 201 auf. Die Kupplungsanordnung weist eine Rückwärtskupplung 202 mit einer Kolbenplatte 204 und eine Vorwärtskupplung 206 auf, die auch die Kolbenplatte aufweist. Die Erörterungen zur Kupplungsanordnung 135 und zu den Kupplungen 102 und 106 in den jeweiligen Beschreibungen der 2 und 3 sind auch auf die Kupplungsanordnung 201 und die Kupplungen 202 und 206 anwendbar. Die Rückwärtskupplung verbindet das Rückwärtsleitrad 208 und das Vorwärtsleitrad 224 steuerbar mit der Antriebsnabe 210. Die Vorwärtskupplung verbindet die Turbine 212 und die Antriebsnabe steuerbar. Das heisst, durch Betätigen der Kupplungen 202 und 206 können die Leiträder und die Turbine jeweils drehfest mit der Nabe verbunden werden, oder von der Nabe gelöst werden.
Der Drehmomentwandler weist auch einen Hohlraum oder eine Kammer 214 auf, die teilweise von der Kolbenplatte und dem Kanal 216 gebildet werden, der dazu verwendet wird, um Fluid an die Kavität zu liefern und um Fluid aus der Kavität abzulassen. Das heisst, ein einzelner Kanal wird verwendet um das Fluid in der Kavität zu steuern und damit den Fluiddruck in der Kavität zu steuern. Die Kolbenplatte ist als Reaktion auf den Fluiddruck in der Kavität verschieblich um den Betrieb der Rückwärts- und Vorwärtskupplungen wie für den Kolben 104 beschrieben, die Kupplungsanordnung 135 und die Kupplungen 102 und 106 wie in 2 und 3 beschrieben zu steuern.
Der Drehmomentwandler weist auch einen Torus 218 auf, der einen Teil der Kammer 220 bildet. Die Erörterung des Betriebs der Kupplungen 102 und 106 in der Beschreibung der 2 und 3 ist auf die Kupplungen 202 und 206 anwendbar und wird um der Kürze willen nicht wiederholt.
Um den Vorwärts- und Rückwärtsbetrieb zu ermöglichen weist der Drehmomentwandler 200 auch eine Pumpe 222 und ein Vorwärtsleitrad 224 auf. Um den Betrieb der Turbine und des Vorwärtsleitrads zu steuern, weist der Drehmomentwandler auch eine Kupplungsanordnung 225 mit Kupplungen 226 und 228 auf. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kupplungen 226 und 228 Reibkupplungen. Die Kupplung 226 ist drehfest mit dem Vorwärtsleitrad und einer Gehäuseabstützung verbunden, z. B. mit dem Gehäuse 230. Insbesondere ist die Kupplung 226 mit der Freilaufkupplung 231 für das Leitrad 224 verbunden. Damit liefert die Kupplung 226 eine Gehäuseabstützung für die Kupplung 231, wenn sie sich im Eingriff befindet. Die Kupplung 228 ist drehfest mit der Turbine und dem Gehäuse verbunden. Die Kammern 232 und 233 werden verwendet um die Kupplungen 226 und 228 wie im Fol genden beschrieben wird zu steuern. Die Anordnung 225 weist eine Platte 234 auf, die axial mit der Platte 236 durch Sicherungsringe 238 und 240 verbunden ist. Die Anordnung weist auch Platten 242 und 244 auf. Die Platte 244 wird in der Axialrichtung 246 durch einen Sicherungsring 248 festgelegt.
Im Neutralbetrieb ist der jeweilige Fluiddruck in den Kammern 232 und 233 im Wesentlichen gleich. Jedoch wird im Neutralbetrieb kein Drehmoment durch die Turbine übertragen. Daher wird kein Drehmoment von der Turbine oder von den Leiträdern übertragen.
Im Vorwärtsbetrieb und im Wandlerüberbrückungsbetrieb ist der Fluiddruck in der Kammer 232 grösser als der Fluiddruck in der Kammer 233. Der Druck in der Kammer 232 verschiebt die Platte 234 in der Richtung 246 und veranlasst die Platte 236, sich auch in der Richtung 246 zu verschieben. Die Platte 236 bringt die Kupplungsplatte 252 mit der Platte 244 in Eingriff und bringt die Kupplung 226 in Eingriff. Die Kupplung 228 befindet sich nicht in Eingriff. Die Turbine und das Leitrad 208 können sich frei drehen. Die Kupplung 226 stützt die Kupplung 231 am Gehäuse ab und die Kupplung 231 arbeitet als normale Freilaufkupplung und verhindert damit eine Drehung in rückwärtiger Richtung. Im Vorwärtsbetrieb wird Drehmoment von der Turbine durch die Kupplung 206 auf die Nabe 210 übertragen. Der Überbrückungsbetrieb wird im Folgenden beschrieben.
Im Rückwärtsbetrieb ist der Druck in der Kammer 233 grösser als der Druck in der Kammer 232, und veranlasst die Platte 234, sich in Richtung 254 zu verschieben und veranlasst die Platte 244 sich in Richtung 246 zu verschieben. Die Verschiebung der Platte 234 veranlasst die Platte 236 sich ebenfalls in Richtung 254 zu verschieben und die Kupplungsplatte 256 in Eingriff zu bringen. Die Verschiebung der Platte 242 veranlasst die Platte, die Platte 257 anzutreiben. Damit befindet sich die Kupplung 228 in Eingriff und die Kupplung 226 ist gelöst. Diese Anordnung verriegelt die Turbine drehfest. Die Freilaufkupplung ist nicht am Gehäuse festgelegt. Daher kann sich das Leitrad in beiden Richtungen frei drehen. Daher wirkt die Turbine als Leitrad und das vordere Leitrad wirkt als Turbine. Das Rückwärtsleitrad kann sich in beide Rich tungen frei drehen. Drehmoment wird von den Leiträdern durch die Kupplung 202 auf die Nabe 210 übertragen.
Die Antriebsplatten 236 und 257 und die Stützplatte 244 sind drehfest mit dem Gehäuse durch jedes in der Technik bekannte Mittel verbunden, z. B. durch entsprechende Keilwellenverbindungen, Verzahnungen oder andere formschlüssige Anordnungen.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist der Drehmomentwandler 200 auch eine Wandlerüberbrückungskupplung 286 auf, die den dazu eingerichtet ist, den vorderen Deckel 288 und die Nabe 210 durch den Dämpfer 292 und die Platte 254 drehfest zu verbinden. Im Neutral-, Vorwärts- und Rückwärtsbetrieb füllt der Beaufschlagungsdruck die Kammer 220 und der Fluiddruck in der Kammer 294 ist grösser als der Beaufschlagungsdruck und verlagert den Kolben 296 in der Richtung 246 und öffnet die Überbrückungskupplung. Das heisst, die Kraft auf der Kolbenplatte auf Grund des Fluiddrucks in dem Hohlraum 294 ist grösser als die Kraft auf der Kolbenplatte 296 auf Grund des Fluiddrucks in der Kammer 220. Damit wird Drehmoment von dem Deckel 288 nicht durch die Kupplung 286 übertragen.
In Wandlerüberbrückungsbetrieb füllt der Beaufschlagungsdruck die Kammer 220 und der Fluiddruck in der Kammer 294 ist geringer als der Beaufschlagungsdruck. Das heisst, die Kraft auf der Kolbenplatte auf Grund des Fluiddrucks in der Kavität 294 ist geringer als die Kraft auf der Kolbenplatte auf Grund des Fluiddrucks in der Kammer 220. Der Druckunterschied veranlasst den Kolben 296, sich in die Richtung 254 zu verschieben, was die Überbrückungskupplung schliesst und Drehmoment von dem Deckel 288 auf die Nabe 210 durch den Dämpfer 292 und die Platte 254 überträgt.
Die vorliegende Erfindung weist auch ein Verfahren zum Betreiben eines Drehmomentwandlers auf. Obgleich das Verfahren zur einfachen Verständlichkeit als eine Abfolge von Schritten dargestellt ist, folgt aus der Abfolge keine Reihenfolge, es sei denn dies ist ausdrücklich festgehalten. Ein erster Schritt steuert mit einem einzelnen Kanal den Fluiddruck in einer Kavität, die teilweise von einer Kolbenplatte einer Kupplungsanordnung gebildet wird, die eine Rückwärtskupplung mit der Kolbenplatte auf weist, die Rückwärtskupplung ein Rückwärtsleitrad und eine Antriebsnabe steuerbar verbindet, und eine Vorwärtskupplung, welche die Kolbenplatte aufweist, wobei die Vorwärtskupplung die Turbine und die Antriebsnabe steuerbar verbindet. Ein zweiter Schritt verschiebt die Kolbenplatte als Reaktion auf den Fluiddruck in dem Hohlraum um den Betrieb der Rückwärts- und Vorwärtskupplungen zu steuern.
In einer ersten Ausführungsform gleicht ein dritter Schritt die Kraft aus, welche bei dem Betrieb der Rückwärts- und Vorwärtskupplungen innerhalb der Kupplungsanordnung entsteht. In einer weiteren Ausführungsform weist die Kupplungsanordnung eine Platte auf, welche die Kupplungsanordnung mit einer Nabe verbindet und das Ausgleichen der Kraft, die bei dem Betrieb der Rückwärts- und Vorwärtskupplungen innerhalb der Kupplungsanordnung entsteht, schliesst das Verschieben der Kolbenplatte oder der Platte oder von beiden ein.
In einer zweiten Ausführungsform weist der Drehmomentwandler einen Torus auf und ein vierter Schritt bedrückt Fluid in dem Torus um eine erste Kraft auf die Kolbenplatte aufzubringen und das Steuern des Fluiddrucks in der Kavität schliesst das Bedrücken der Kavität ein um eine zweite Kraft auf die Kolbenplatte aufzubringen die im Wesentlichen gleich der ersten Kraft ist, und Verschieben der Kolbenplatte schliesst das Verschieben der Kolbenplatte ein, so dass beide, die Vorwärtskupplung und die Rückwärtskupplung, gelöst sind. In einer Ausführungsform weist der Drehmomentwandler eine Kupplung auf, die drehfest mit einer Turbine in dem Torus und mit einer Gehäuseabstützung verbunden ist, und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet, und eine Freilaufkupplung, die drehfest mit dem Vorwärtsleitrad und der Gehäuseabstützung verbunden ist, und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet. Ein fünfter Schritt bewegt die Kupplung und die Freilaufkupplung, so dass die Kupplung gelöst ist, um die Drehung der Turbine zu ermöglichen, die Freilaufkupplung ist im Eingriff oder gelöst, und das Rückwärtsleitrad ist in rückwärtiger Richtung und in Vorwärtsrichtung drehbar, die der Rückwärtsrichtung entgegengesetzt ist. In einer anderen Ausführungsform sind die Kupplung und die Freilaufkupplung jeweils Rutschkupplungen. In einer anderen Ausführungsform ist die Kupplung eine erste Reibkupplung und ein sechster Schritt steu ert die Abstützung der Freilaufkupplung an dem Gehäuse durch eine zweite Reibkupplung.
In einer dritten Ausführungsform weist der Drehmomentwandler einen Torus auf und ein siebter Schritt beaufschlagt Fluid in dem Torus mit Druck um eine erste Kraft auf die Kolbenplatte aufzubringen, und das Steuern des Fluiddrucks in dem Hohlraum schliesst das Bedrücken des Hohlraumes ein, um eine zweite Kraft auf die Kolbenplatte aufzubringen, die geringer ist als die erste Kraft, und Verschieben der Kolbenplatte schliesst das Verschieben der Kolbenplatte ein, um die Vorwärtskupplung in Eingriff zu bringen und die Rückwärtskupplung zu lösen. In einer Ausführungsform weist der Drehmomentwandler eine Kupplung auf, die drehfest mit einer Turbine in dem Torus und mit dem Gehäuse verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Gehäuse und dem Torus befindet und eine Freilaufkupplung, die drehfest mit dem Vorwärtsleitrad und der Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet. Ein achter Schritt verschiebt die Kupplung und die Freilaufkupplung, so dass die Kupplung gelöst wird um die Drehung der Turbine zu ermöglichen, die Freilaufkupplung befindet sich im Eingriff um das Vorwärtsleitrad in Rückwärtsrichtung zu verriegeln und das Rückwärtsleitrad ist in Rückwärtsrichtung und Vorwärtsrichtung drehbar, welche der Rückwärtsrichtung entgegengesetzt ist. In einer anderen Ausführungsform sind die Kupplung und die Freilaufkupplung jeweils Rutschkupplungen. In einer weitern Ausführungsform ist die Kupplung eine erste Reibkupplung und ein neunter Schritt steuert die Gehäuseabstützung der Freilaufkupplung durch eine zweite Kupplung.
In einer vierten Ausführungsform weist der Drehmomentwandler einen Torus auf und ein siebter Schritt bedrückt das Fluid in dem Torus um eine erste Kraft auf die Kolbenplatte aufzubringen und das Steuern des Fluiddrucks in der Kavität schliesst das Bedrücken der Kavität ein um eine zweite Kraft auf die Kolbenplatte aufzubringen, die grösser ist als die erste Kraft, und das Bewegen der Kolbenplatte schliesst das Verschieben der Kolbenplatte ein um die Vorwärtskupplung zu lösen und die Rückwärtskupplung in Eingriff zu bringen. In einer Ausführungsform weist der Drehmomentwandler eine Kupplung auf, die drehfest mit einer Turbine in dem Torus und mit einer Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Gehäuse und dem Torus befindet und eine Freilaufkupplung, die drehfest mit einem Vorwärtsleitrad und der Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet. Ein zehnter Schritt verschiebt die Kupplung und die Freilaufkupplung, so dass die Kupplung gelöst wird um eine Drehung der Turbine zu ermöglichen, die Freilaufkupplung befindet sich im Eingriff um das Vorwärtsleitrad in Rückwärtsrichtung drehfest zu verriegeln und das Rückwärtsleitrad ist in Rückwärtsrichtung drehbar und in Vorwärtsrichtung entgegen der Rückwärtsrichtung. In einer anderen Ausführungsform sind die Kupplung und die Freilaufkupplung jeweils Rutschkupplungen. In einer weiteren Ausführungsform ist die Kupplung eine erste Reibkupplung und ein elfter Schritt steuert die Gehäuseabstützung der Freilaufkupplung durch eine zweite Reibkupplung.
In einer fünften Ausführungsform weist der Drehmomentwandler ein Pumpenrad, einen hinteren Deckel und eine Pumpenkupplung auf und ein zwölfter Schritt betätigt die Pumpenkupplung um das Pumpenrad drehfest mit dem hinteren Deckel zu verbinden oder es zu lösen.
Daraus wird ersichtlich, dass die Ziele der vorliegenden Erfindung wirksam erreicht werden, obgleich Modifikationen und Änderungen an der Erfindung für Fachleute ersichtlich sind, und diese Modifikationen sich innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung befinden. Festzuhalten ist auch, dass die vorangegangene Beschreibung lediglich die vorliegende Erfindung beispielhaft darstellt und in keinster Weise einschränkt. Daher sind andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich ohne über den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung hinauszugehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6974048 [0002]

Claims

Drehmomentwandler, der Folgendes aufweist: eine Kupplungsanordnung, die Folgendes aufweist: eine Rückwärtskupplung mit einer Kolbenplatte, wobei die Rückwärtskupplung ein Rückwärtsleitrad und eine Antriebsnabe steuerbar verbindet; eine Vorwärtskupplung mit einer Kolbenplatte, wobei die Vorwärtskupplung die Turbine und die Antriebsnabe steuerbar verbindet; einen Hohlraum, der teilweise von der Kolbenplatte gebildet wird; und einen Kanal um Fluid an den Hohlraum zu liefern und Fluid aus dem Hohlraum abzulassen, wobei die Kolbenplatte als Reaktion auf den Fluiddruck in dem Hohlraum beweglich ist, um den Betrieb der Rückwärts- und Vorwärtskupplungen zu steuern.
Drehmomentwandler nach Anspruch 1, wobei Kräfte, die beim Betrieb der Rückwärtskupplung und der Vorwärtskupplung entstehen innerhalb der Kupplungsanordnung ausgeglichen werden.
Drehmomentwandler nach Anspruch 1 oder 2, der weiterhin einen Torus aufweist, wobei die Kolbenplatte auf Grund einer ersten Kraft auf die Kolbenplatte auf Grund des Fluiddrucks in dem Hohlraum, die im Wesentlichen gleich einer zweiten Kraft auf die Kolbenplatte auf Grund des Fluiddrucks in dem Torus ist, so verschieblich ist, dass sowohl die Vorwärtskupplung als auch die Rückwärtskupplung gelöst sind.
Drehmomentwandler nach Anspruch 3, der weiterhin Folgendes aufweist: eine Kupplung, die drehfest mit einer Turbine in dem Torus und mit einer Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet; und eine Freilaufkupplung, die drehfest mit dem vorderen Leitrad und der Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet, wobei die Kupplung und die Freilaufkupplung so verschieblich sind, dass die Kupplung gelöst werden kann um die Drehung der Turbine zu ermögliche, die Freilauf kupplung sich im Eingriff befindet oder gelöst ist, und das Rückwärtsleitrad in Rückwärtsrichtung und in Vorwärtsrichtung entgegengesetzt der Rückwärtsrichtung drehbar ist.
Drehmomentwandler nach Anspruch 3, wobei die Kupplung und die Freilaufkupplung jeweils Rutschkupplungen sind.
Drehmomentwandler nach Anspruch 3, wobei die Kupplung eine erste Reibkupplung ist und die Freilaufkupplung durch eine zweite Reibkupplung am Gehäuse abgestützt werden kann.
Drehmomentwandler nach Anspruch 1, der weiterhin einen Torus aufweist, wobei die Kolbenplatte auf Grund einer ersten Kraft auf die Kolbenplatte auf Grund des Fluiddrucks in dem Hohlraum, die geringer als die zweite Kraft auf die Kolbenplatte auf Grund des Fluiddrucks in dem Torus ist, in Axialrichtung verschieblich ist um die Vorwärtskupplung in Eingriff zu bringen und die Rückwärtskupplung zu lösen.
Drehmomentwandler nach Anspruch 7, der weiterhin Folgendes aufweist: eine Kupplung, die drehfest mit einer Turbine in dem Torus und mit einer Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet; und eine Freilaufkupplung, die drehfest mit einem Vorwärtsleitrad und mit einer Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet, wobei die Kupplung und die Freilaufkupplung so verschieblich sind, dass die Kupplung gelöst wird um die Drehung der Turbine zu ermöglichen, die Freilaufkupplung in Eingriff gebracht wird um das Vorwärtsleitrad in Rückwärtsrichtung drehfest zu verriegeln, und das Rückwärtsleitrad in Rückwärtsrichtung und in Vorwärtsrichtung entgegen der Rückwärtsrichtung drehbar ist.
Drehmomentwandler nach Anspruch 7, wobei die Kupplung und die Freilaufkupplung jeweils Rutschkupplungen sind.
Drehmomentwandler nach Anspruch 7, wobei die Kupplung eine erste Reibkupplung ist und die Freilaufkupplung von einer zweiten Reibkupplung am Gehäuse abgestützt werden kann.
Drehmomentwandler nach Anspruch 1, der weiterhin einen Torus aufweist, wobei die Kolbenplatte auf Grund einer ersten Kraft auf die Kolbenplatte auf Grund des Fluiddrucks in dem Hohlraum, die grösser ist als die zweite Kraft auf die Kolbenplatte auf Grund des Fluiddrucks in dem Torus, in axialer Richtung verschieblich ist um die Vorwärtskupplung zu lösen und die Rückwärtskupplung in Eingriff zu bringen.
Drehmomentwandler nach Anspruch 10, der weiterhin Folgendes aufweist: eine Kupplung die drehbar mit der Turbine in dem Torus und mit einer Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit der Kavität und dem Torus befindet; und eine Freilaufkupplung, die drehfest mit einem Vorwärtsleitrad und der Gehäuseabstützung verbunden ist, und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet, wobei die Kupplung und die Freilaufkupplung so verschieblich sind, dass die Kupplung gelöst wird um die Drehung der Turbine zu ermöglichen, die Freilaufkupplung sich in Eingriff befindet um das Vorwärtsleitrad in Rückwärtsrichtung zu verriegeln und das Rückwärtsleitrad in Rückwärtsrichtung und in Vorwärtsrichtung entgegengesetzt der Rückwärtsrichtung drehbar ist.
Drehmomentwandler nach Anspruch 11, wobei die Kupplung und die Freilaufkupplung jeweils Rutschkupplung sind.
Drehmomentwandler nach Anspruch 11, wobei die Kupplung eine erste Reibkupplung ist und die Freilaufkupplung von einer zweiten Reibkupplung am Gehäuse abgestützt werden kann.
Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1–14, der weiterhin ein Pumpenrad, einen hinteren Deckel und eine Pumpenkupplung aufweist, die dazu eingerichtet sind, das Pumpenrad drehfest mit dem hinteren Deckel zu verbinden.
Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1–15, der weiterhin einen vorderen Deckel und eine Wandlerüberbrückungskupplung aufweist, die dazu eingerichtet sind, den vorderen Deckel drehfest mit der Antriebsnabe zu verbinden.
Verfahren zum Betrieb eines Drehmomentwandlers, welches folgende Schritte aufweist: Steuern eines Fluiddrucks in einem Hohlraum über einen einzelnen Kanal, wobei der Hohlraum teilweise von einer Kolbenplatte für eine Kupplungsanordnung gebildet wird, die eine Rückwärtskupplung und eine Vorwärtskupplung aufweist, wobei die Rückwärtskupplung und die Vorwärtskupplung die Kolbenplatte aufweisen, und wobei die Rückwärtskupplung und die Vorwärtskupplung eine Turbine und eine Antriebsnabe steuerbar verbinden; und Verschieben der Kolbenplatte als Reaktion auf den Fluiddruck in dem Hohlraum um den Betrieb der Rückwärtskupplung und der Vorwärtskupplung zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Verschieben der Kolbenplatte als Reaktion auf den Fluiddruck in dem Hohlraum das Ausgleichen einer Kraft, die durch den Betrieb der Vorwärtskupplung und der Rückwärtskupplung entsteht, innerhalb der Kupplungsanordnung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Kupplungsanordnung eine Platte aufweist, welche die Kupplungsanordnung mit der Nabe verbindet, und wobei das Ausgleichen der Kraft innerhalb der Kupplungsanordnung, die durch den Betrieb der Vorwärtskupplung und der Rückwärtskupplung entsteht, das Verschieben der Kolbenplatte oder der Platte oder von beiden aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Drehmomentwandler einen Torus aufweist, und das Verfahren weiterhin das Druckbeaufschlagen des Fluides in dem Torus aufweist, um eine erste Kraft auf die Kolbenplatte aufzubringen und wobei das Steuern des Fluiddrucks in dem Hohlraum das Druckbeaufschlagen des Hohlraums aufweist um eine zweite Kraft auf die Kolbenplatte aufzubringen, die im Wesentlichen gleich der ersten Kraft ist und wobei das Verschieben der Kolbenplatte das Verschieben der Kolbenplatte aufweist, so dass sowohl die Vorwärtskupplung als auch die Rückwärtskupplung gelöst sind.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Drehmomentwandler eine Kupplung aufweist, die drehfest mit einer Turbine in dem Torus und mit einer Gehäuseabstützung verbunden ist, und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet, und eine Freilaufkupplung, die drehfest mit einem Vorwärtsleitrad und mit der Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befinden, wobei das Verfahren das Verschieben der Kupplung und der Freilaufkupplung aufweist, so dass die Kupplung gelöst ist um die Drehung der Turbine zu ermöglichen, die Freilaufkupplung sich im Eingriff befindet oder gelöst ist, und das Rückwärtsleitrad in Rückwärtsrichtung und in Vorwärtsrichtung, die entgegengesetzt zur Rückwärtsrichtung ist, drehbar ist.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Kupplung und die Freilaufkupplung jeweils Rutschkupplungen sind.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Kupplung eine erste Reibkupplung ist und das Verfahren weiterhin das Steuern der Gehäuseabstützung der Freilaufkupplung durch eine zweite Reibkupplung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Drehmomentwandler einen Torus aufweist und das Verfahren weiterhin das Druckbeaufschlagen des Fluides in dem Torus aufweist um eine erste Kraft auf die Kolbenplatte aufzubringen und wobei das Steuern des Fluiddrucks in dem Hohlraum das Druckbeaufschlagen des Hohlraums aufweist um eine zweite Kraft auf die Kolbenplatte aufzubringen, die geringer als die erste Kraft ist, und wobei das Verschieben der Kolbenplatte das Verschieben der Kolbenplatte aufweist um die Vorwärtskupplung in Eingriff zu bringen und die Rückwärtskupplung zu lösen.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Drehmomentwandler eine Kupplung aufweist, die drehfest mit einer Turbine in dem Torus und mit einer Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet, und eine Freilaufkupplung, die drehfest mit einem Vorwärtsleitrad und der Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Gehäuse und dem Torus befindet, wobei das Verfahren das Verschieben der Kupplung und der Freilaufkupplung aufweist, so dass die Kupplung gelöst ist um die Drehung der Turbine zu ermöglichen, die Freilaufkupplung sich im Eingriff befindet um das Leitrad in Rückwärtsrichtung zu verriegeln und das Rückwärtsleitrad in Rückwärtsrichtung und Vorwärtsrichtung, die der Rückwärtsrichtung entgegengesetzt ist, drehbar ist.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Kupplung und die Freilaufkupplung jeweils Rutschkupplungen sind.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Kupplung eine erste Reibkupplung ist und das Verfahren weiterhin das Steuern und Abstützen am Gehäuse der Freilaufkupplung durch eine zweite Reibkupplung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Drehmomentwandler einen Torus aufweist und das Verfahren weiterhin das Druckbeaufschlagen von Fluid in dem Torus aufweist um eine erste Kraft auf die Kolbenplatte aufzubringen und wobei das Steuern von Fluiddruck in dem Hohlraum das Bedrücken des Hohlraums aufweist um eine zweite Kraft auf die Kolbenplatte aufzubringen, die grösser ist als die erste Kraft, und wobei das Verschieben der Kolbenplatte das Verschieben der Kolbenplatte aufweist, um die Vorwärtskupplung zu lösen und die Rückwärtskupplung in Eingriff zu bringen.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Drehmomentwandler eine Kupplung aufweist, die drehfest mit einer Turbine in dem Torus und mit der Gehäuseabstützung verbunden ist und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet, und eine Freilaufkupplung die drehfest mit dem Vorwärtsleitrad und der Gehäuseabstützung verbunden ist, und sich in fluidischer Verbindung mit dem Hohlraum und dem Torus befindet, wobei das Verfahren das Verschieben der Kupplung und der Freilaufkupplung aufweist, um die Drehung der Turbine zu ermöglichen, die Freilaufkupplung sich im Eingriff befindet um das Vorwärtsleitrad in Rückwärtsrichtung drehfest zu verriegeln und das Rückwärtsleitrad in Rückwärtsrichtung und in Vorwärtsrichtung, die der Rückwärtsrichtung entgegengesetzt ist, drehbar ist.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Kupplung und die Freilaufkupplung jeweils Rutschkupplungen sind.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Kupplung eine erste Reibkupplung ist und das Verfahren weiterhin das Abstützen der Freilaufkupplung am Gehäuse durch eine zweite Reibkupplung aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17–31, wobei der Drehmomentwandler weiterhin ein Pumpenrad, einen hinteren Deckel und eine Pumpenkupplung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Pumpenkupplung betätigt wird, um das Pumpenrad drehfest mit dem hinteren Deckel in Eingriff zu bringen oder es zu lösen.