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Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer als hydrostatische Kupplung wirkenden Pumpe, die einen Drehzahlausgleich zwischen zwei Wellen ermöglicht. Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer zwischen einer Antriebseinheit und einem Hauptgetriebe des Fahrzeugs angeordneten Drehmomentübertragungseinrichtung.
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Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen weisen eine Reihe verschiedener Drehmomentübertragungseinrichtungen auf, durch die das Antriebsmoment eines Motors des Fahrzeugs auf die angetriebenen Räder übertragen wird. Durch die Drehmomentübertragungseinrichtungen kann auch die Drehmomentübertragung bei Fahrzustandsänderungen des Fahrzeugs gesteuert werden. So weisen Antriebsstränge beispielsweise für das Anfahren des Fahrzeugs spezielle Drehmomentübertragungseinrichtungen zwischen dem Motor und einem Hauptgetriebe des Fahrzeugs auf.
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Die Besonderheit einer Anfahrsituation besteht beispielsweise darin, dass eine Ausgangswelle des Motors mit einer gegebenen Drehzahl rotiert, während eine Eingangswelle des Hauptgetriebes in Ruhe ist. Bei einem plötzlichen Einkuppeln müsste die Eingangswelle des Hauptgetriebes – und damit auch dessen Bestandteile – schlagartig beschleunigt werden, was zu einer Reihe von Problemen im Antriebsstrang und dem Motor des Fahrzeugs führt. Ähnlich verhält es sich bei einem Wechsel zwischen verschiedenen Gangstufen des Hauptgetriebes. Um diese Situation meistern zu können, weisen Antriebsstränge üblicherweise besondere Anfahrelemente auf, durch die der Motor und das Hauptgetriebe kontrolliert gekoppelt werden können. Bei manuellen oder automatisierten Schaltgetrieben wird gewöhnlich auf eine Reibungskupplung als Anfahrelement zurückgegriffen, während bei Automatikgetrieben hydrodynamische Drehmomentwandler Anwendung finden.
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Da die bekannten Anfahrelemente eine Reihe von Nachteilen aufweisen, wie beispielsweise eine erhebliche Wärmeentwicklung bei Reibungskupplungen oder ein unbefriedigender Wirkungsgrad bei Drehmomentwandlern, wurde vorgeschlagen, eine hydrostatische Kupplung mit einer Pumpe vorzusehen. Die Pumpe weist ein erstes Pumpenteil (z. B. ein Pumpengehäuse), ein zweites Pumpenteil (z. B. einen Pumpenrotor), einen Saugraum und einen Druckraum auf. Das erste Pumpenteil und das zweite Pumpenteil sind relativ zueinander drehbar, wobei durch eine Drehbewegung des ersten Pumpenteils relativ zum zweiten Pumpenteil ein hydraulisches Fluid aus dem Saugraum in den Druckraum der Pumpe förderbar ist. Über das hydraulische Fluid ist ein Drehmoment zwischen dem ersten Pumpenteil und dem zweiten Pumpenteil übertragbar, das von dem von der Pumpe erzeugten Pumpendruck abhängt. Der Pumpe ist zumindest eine Drucksteuereinrichtung zugeordnet, mittels derer ein von der Pumpe geförderter Fluidstrom variabel drosselbar ist, um die Drehgeschwindigkeit des ersten Pumpenteils und des zweiten Pumpenteils relativ zueinander zu variieren.
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Eine Drehmomentübertragungseinrichtung der vorstehend beschriebenen Art ist aus der
DE 10 2007 026 141 A1 bekannt. Die Steuerung dieser Drehmomentübertragungseinrichtung basiert beispielsweise auf einer Hydrauliksteuerung, die insbesondere eine variable Drosselung des von der Pumpe geförderten Fluidstroms ermöglicht.
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Aus der
DE 40 01 070 C2 ist eine hydraulische Kupplung zur Drehmomentübertragung zwischen zwei Wellen bei Auftreten einer Drehzahldifferenz bekannt. Die hydraulische Kupplung weist ein Drosselventil, einen Drosseldurchgang mit einem Schieber, einem Federelement und einem thermisch reagierendem Element auf. Diese Drossel bildet eine auf den Öldruck in der Hochdruckkammer reagierende Sensoreinrichtung. Wenn der Öldruck, die Öltemperatur einen bestimmten Wert erreichen, dann wird der Drosseldurchgang gesperrt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige und kompakte Drehmomentübertragungseinrichtung zu schaffen, die insbesondere einfach zu steuern ist. Es ist weiterhin eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs zu schaffen, der eine verbesserte und insbesondere einfach zu steuernde Drehmomentübertragung zwischen dem Motor und dem Hauptgetriebe ermöglicht.
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Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Anspruchs 7.
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Die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungseinrichtung weist eine Drucksteuereinrichtung auf, die derart ausgebildet ist, dass der von der Pumpe geförderte Fluidstrom in Abhängigkeit von einem in dem Saugraum der Pumpe herrschenden Druck und somit von einem in der zugehörigen Saugleitung herrschenden Druck gedrosselt werden kann. Mit anderen Worten kann mit Hilfe der Drucksteuereinrichtung der Fluidstrom in Abhängigkeit von dem in dem Saugraum der Pumpe herrschenden Druck variiert werden, um die zwischen den beiden Pumpenteilen vorliegende Differenzdrehgeschwindigkeit – und damit deren Kopplung – zu beeinflussen.
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Die vorstehend beschriebene Ausgestaltung der Drucksteuereinrichtung ermöglicht eine einfache Steuerung der Drehmomentübertragungseinrichtung, da letztlich lediglich der in dem Saugraum der Pumpe herrschende Druck variiert werden muss, um die Drehmomentübertragung zwischen dem ersten Pumpenteil und dem zweiten Pumpenteil an die jeweils vorliegenden Erfordernisse anzupassen. Hierdurch vereinfacht sich der Aufbau der Drehmomentübertragungseinrichtung, da beispielsweise eine Drehdurchführung zwischen der Drucksteuereinrichtung und einer zugeordneten Steuereinheit entfallen kann.
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Vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen angegeben.
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Vorzugsweise steht der Saugraum der Pumpe mit einer Speisepumpe in Fluidverbindung, mittels derer der in dem Saugraum der Pumpe herrschenden Druck einstellbar ist. Diese Fluidverbindung kann optional über ein oder mehrere Rückschlagventile vorgesehen sein. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Drehmomentübertragungseinrichtung kann beispielsweise auf einfache Weise durch eine Variierung der Pumpleistung der Speisepumpe bzw. des durch sie gelieferten Drucks die Kopplung zwischen den Pumpenteilen gesteuert werden. Eine solche Speisepumpe und die diese steuernden Komponenten sind üblicherweise ohnehin vorhanden, um beispielsweise Leckageverluste in dem Hydrauliksystem auszugleichen, sodass für die vorstehend beschriebene Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinrichtung keine zusätzlichen Komponenten benötigt werden.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Drucksteuereinrichtung zumindest ein steuerbares Drosselventil umfasst, mit dem der von der Pumpe geförderte Fluidstrom drosselbar ist, wobei das Drosselventil mittels eines Steuerdrucks hydraulisch steuerbar ist.
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Das Drosselventil weist insbesondere eine Eingangsöffnung und zumindest eine Ausgangsöffnung auf, wobei die Eingangsöffnung mit dem Druckraum der Pumpe in Verbindung steht und wobei die Ausgangsöffnung über eine Verbindungsleitung direkt (d. h. entlang desselben Pumpenteils) mit dem Saugraum der Pumpe in Verbindung steht. Durch die direkte Verbindung der Ausgangsöffnung mit dem Druckraum der Pumpe über die Verbindungsleitung im Sinne eines hydraulischen „Kurzschlusses” werden die in dem Hydrauliksystem entstehenden Leistungsverluste minimiert.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Drosselventil einen Steuerraum zur Steuerung der Drosselung auf, dem der hydraulische Steuerdruck zuführbar ist, wobei der Steuerraum mit dem Saugraum der Pumpe in Fluidverbindung steht. Ein derartiges Drosselventil ist konstruktiv einfach und gestattet eine kostengünstig zu realisierende und gleichzeitig zuverlässige Umsetzung der von dem Druck in dem Saugraum abhängigen Steuerung der Drosselung des von der Pumpe geförderten Fluidstroms.
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Das Drosselventil kann eine weitere Ausgangsöffnung aufweisen, wobei die weitere Ausgangsöffnung über eine Abführleitung, die insbesondere entlang einer Kühleinrichtung verläuft, indirekt mit dem Saugraum in Verbindung steht. Beispielsweise kann das durch die weitere Ausgangsöffnung geförderte Hydraulikfluid aus den rotierenden Komponenten der Drehmomentübertragungseinrichtung herausgeführt und einer stationär angeordneten Kühleinrichtung zugeführt werden, um die bei Betrieb der Drehmomentübertragungseinrichtung entstehende Wärme effizient abzuführen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Drosselventil derart ausgestaltet, dass die durch die Ausgangsöffnungen jeweils ausströmenden Anteile des in das Drosselventil einströmenden Hydraulikfluids durch das Drosselventil steuerbar sind. Das Drosselventil übernimmt somit eine Art „Verteiler”-Funktion, um dem Saugraum das geförderte Hydraulikfluid je nach Betriebszustand zu variablen Anteilen auf direktem und auf indirektem Weg zuzuführen. Dies ermöglicht eine effiziente Betriebsweise, bei der zudem die Anzahl der zu steuernden Komponenten minimal ist.
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Eine kompakte und vorteilhaft einfache Bauweise ergibt sich, wenn der Steuerraum des Drosselventils über einen Steuerdurchgang oder eine Steuerleitung mit der vorstehend genannten Verbindungsleitung in Fluidverbindung steht. Dadurch kann eine kurze und damit verlustarme Verbindung zwischen dem Saugraum der Pumpe und dem Steuerraum des Drosselventils hergestellt werden, was eine präzise Ansteuerung des Drosselventils ermöglicht. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die Steuerleitung bei bestimmten Anwendungen zwischen der Abführleitung und dem Steuerraum angeordnet ist, um so eine indirekte Verbindung zwischen dem Steuerraum und dem Saugraum der Pumpe herzustellen.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Drosselventil und die Verbindungsleitung an demselben Pumpenteil, insbesondere dem ersten Pumpenteil ausgebildet sind, um eine besonders kompakte Bauweise zu erzielen und die Leitungen des Hydrauliksystems kurz zu halten. Kostspielige Drehdurchführungen sind für diesen Teil des Hydrauliksystems dann in der Regel nicht notwendig, wodurch die Komplexität des Gesamtsystems verringert wird.
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Bevorzugt ist das erste Pumpenteil ein Pumpengehäuse der Pumpe.
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Bei dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang ist eine Drehmomentübertragungseinrichtung gemäß zumindest einer der vorstehend skizzierten Ausführungsformen zwischen der Antriebseinheit und dem Hauptgetriebe vorgesehen.
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Die Erfindung wird im Folgenden rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs,
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2 einen Schnitt durch eine Radialkolbenpumpe,
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3 eine Ausgestaltung einer Drucksteuereinrichtung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinrichtung,
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4 einen Schnitt durch einen Teil einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinrichtung mit geöffnetem Drosselventil,
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5 den Schnitt entsprechend der 4, wobei das Drosselventil geschlossen ist.
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1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 10 eines Fahrzeugs, der einen Motor 12 (z. B. Verbrennungskraftmaschine oder Elektromotor), ein Hauptgetriebe 14, eine als Hauptkupplung dienende Drehmomentübertragungseinrichtung 16 sowie ein Schwungrad 18 aufweist. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 16 bildet in der dargestellten Ausführungsform eine bauliche Einheit aus einem Torsionsdämpfer 20 und einer hydrostatischen Pumpe 22, wobei der Torsionsdämpfer 20 mit einem Pumpengehäuse 24 der Pumpe 22 direkt verbunden ist. Grundsätzlich kann auch eine Drehmomentübertragungseinrichtung 16 ohne integrierten Torsionsdämpfer 20 vorgesehen sein, so dass die Drehmomentübertragungseinrichtung 16 im Wesentlichen aus einer Pumpe 22 und einer dieser zugeordneten Drucksteuereinrichtung (in 1 nicht gezeigt) besteht.
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Der Torsionsdämpfer 20 ist wiederum über das Schwungrad 18 mit dem Motor 12 gekoppelt. Ein Rotor 26 der Pumpe 22 ist drehfest mit einer Eingangswelle 28 des Hauptgetriebes 14 gekoppelt. Das Hauptgetriebe 14 wird im Folgenden nicht ausführlicher beschrieben, da dessen Ausgestaltung grundsätzlich bekannt und für die Funktion der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinrichtung 16 nicht weiter von Relevanz ist. Das Hauptgetriebe 14 kann beispielsweise ein manuelles oder automatisiertes Schaltgetriebe oder ein Automatikgetriebe sein.
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Das Pumpengehäuse 24 bildet das erste Pumpenteil, und der Rotor 26 bildet das zweite Pumpenteil, die beide drehbar und auch relativ zueinander verdrehbar gelagert sind.
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Wie eingangs ausgeführt, liegt bei einem Anfahren des Fahrzeugs die Situation vor, dass eine Motorausgangswelle
29 durch den Motor
12 zu einer Rotation mit einer bestimmten Drehzahl angetrieben wird, während das Fahrzeug steht und damit die Getriebeeingangswelle
28 in Ruhe ist. Ein antriebswirksames Verbinden des Motors
12 mit dem Hauptgetriebe
14 erfordert daher ein allmähliches Übertragen des Antriebsdrehmoments des Motors
12 auf die Getriebeeingangswelle
28, bis der Zustand einer Drehzahlgleichheit erreicht ist. Wie dies mittels der hydrostatischen Pumpe
22 zu bewerkstelligen ist, wird nachstehend kurz anhand der folgenden Figuren beschrieben und ist – in ausführlicherer Form – der
DE 10 2007 026 141 A1 zu entnehmen, auf deren Offenbarung Bezug genommen wird.
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2 zeigt beispielhaft eine fünfzylindrige Radialkolbenpumpe 22, die in dem Antriebsstrang 10 zum Einsatz gelangen kann. Grundsätzlich ist sie auch als Motor betreibbar. In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist jedoch vorrangig ihre Pumpenfunktion von Bedeutung. Die Pumpe 22 umfasst den Rotor 26, der im Bereich der Pumpe 22 einen kreisrunden Umriss besitzt, wobei der Mittelpunkt 30 der Kreisform bezüglich der gemeinsamen Rotationsachse 32 des Pumpengehäuses 24 und des Rotors 26 bzw. der zugeordneten Eingangswelle 28 des Hauptgetriebes 14 versetzt ist (Exzenter). Der Rotor 26 steht mit fünf Kolben 34 – je einer pro Zylinder 40a bis 40e – in Antriebsverbindung, die jeweils einen Kolbenraum 36 aufweisen. Bei einer Drehung des Rotors 26 relativ zu dem Gehäuse 24 wird ein Hydraulikfluid, welches zunächst durch ein Ventil 38 einströmt, anschließend durch ein weiteres Ventil 38' des jeweiligen Kolbens 34 wieder ausgestoßen. Es wird somit ein Hydraulikfluid von einem mit dem Ventil 38 in Verbindung stehenden Saugraum (nicht gezeigt) zu einem Druckraum (nicht gezeigt) gefördert, der mit dem Ventil 38' in Verbindung steht.
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Aus der beschriebenen Funktionsweise der Radialkolbenpumpe 22 ist leicht ersichtlich, dass die pro Zeiteinheit geförderte Menge des Hydraulikfluids lediglich von einer Drehzahldifferenz zwischen dem Pumpengehäuse 24 und dem Rotor 26 abhängt. Mit anderen Worten wird kein Hydraulikfluid gefördert, wenn sich das Gehäuse 24 und der Rotor 26 mit der gleichen Drehzahl drehen.
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Umgekehrt wird eine Kopplung des Gehäuses 24 mit dem Rotor 26 dadurch realisiert, dass die Förderung des Hydraulikfluids bewusst gesteuert wird. Kann die Pumpe 22 nämlich durch das Ventil 38' kein Hydraulikfluid abgeben, so kann sich der Rotor 26 gegenüber dem Gehäuse 24 nicht mehr drehen (hydrostatische Blockade). Die Kopplung wird aufgehoben, indem die Hydraulikfluidförderung wieder zugelassen wird. Die Drehmomentübertragung durch die Drehmomentübertragungseinrichtung 16 basiert somit im Wesentlichen auf der Steuerung des druckraumseitig vorliegenden Pumpendrucks. Eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer zu diesem Zweck vorgesehenen Drucksteuerung 42 ist in 3 gezeigt.
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Die Pumpe 22 ist mit einer Saugleitung 46 und einer Druckleitung 44 verbunden. Die Saugleitung 46 steht über ein Rückschlagventil 52, eine erste Drehdurchführung 50, einen Hydraulikfilter 48 und ein weiteres Rückschlagventil 52 mit einer hydraulischen Steuereinheit 54 (hydraulic control unit, HCU) in Verbindung. Die Drehdurchführung 50 ist notwendig, da die Pumpe 22, die Saugleitung 46 und Teile der Druckleitung 44 rotieren (rotierender Bereich Ro oberhalb der gestrichelten Linie), während die restlichen, zum Teil noch nachfolgend zu beschreibenden Komponenten der Drucksteuerung 42 stationär angeordnet sind (stationärer Bereich S unterhalb der gestrichelten Linie).
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Der hydraulischen Steuereinheit 54 wird unter Druck stehendes Hydraulikfluid durch eine mit einem Motor M in Verbindung stehende Pumpe 56 zugeführt, wobei der Motor M durch eine Getriebesteuereinheit 58 (transmission control unit, TCU) elektrisch angesteuert wird. Die Pumpe 56 entnimmt das Hydraulikfluid einem Sumpf 60.
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Um die durch die Pumpe 22 geförderte Hydraulikfluidmenge steuern zu können, weist die Druckleitung 44 ein Drosselventil D auf, das in dem rotierenden Bereich Ro angeordnet ist. Das Drosselventil D weist einen Eingang HP und zwei Ausgänge LPO, R auf. Das durch den Ausgang LPO ausströmende Hydraulikfluid wird über eine zweite Drehdurchführung 50' aus dem rotierenden Bereich Ro in den stationären Bereich S überführt und über eine Abführleitung 44', in deren Verlauf ein Wärmetauscher 62 angeordnet ist, letztlich wieder in die Saugleitung 46 eingespeist.
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Der Ausgang R steht über ein Rückschlagventil 52 und eine Verbindungsleitung 64 direkt mit der Saugleitung 46 in Verbindung. Die Verbindungsleitung 64 verlässt den rotierenden Bereich Ro im Gegensatz zu der mit dem Ausgang LPO in Verbindung stehenden Abführleitung 44' nicht.
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Das Drosselventil D wird hydraulisch gesteuert. Der dafür notwendige Steuerdruck wird mit Hilfe einer Steuerleitung 66 bereitgestellt, die wiederum mit der Verbindungsleitung 64 in Fluidverbindung steht. Somit kann der in der Saugleitung 46 – und damit in dem Saugraum der Pumpe 22 – herrschende Hydraulikdruck unmittelbar zur Steuerung des Drosselventils D genutzt werden.
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Wie die Verbindungsleitung 64 verlässt die Steuerleitung 66 den rotierenden Bereich Ro nicht. Damit geht der Vorteil einher, dass für die Steuerleitung 66 keine eigene Drehdurchführung vorgesehen werden muss. Die direkte Kopplung der Verbindungsleitung 64 und der Steuerleitung 66 vereinfacht somit den Aufbau und die Steuerung der Drucksteuerung 42. Im Gegensatz zu bekannten Drucksteuerungen muss lediglich der in der Saugleitung 46 herrschende Druck kontrolliert und gesteuert werden. Dies kann – wie bereits erläutert – auf einfache Weise durch die hydraulische Steuereinheit 54 und die Pumpe 56 geschehen.
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Das Drosselventil D wird beispielsweise auf die folgende Weise gesteuert:
- (a) In einem Grundzustand, der beispielsweise auch in einem Störungsfall automatisch eingenommen wird („fail-safe”-Modus), sind beide Ausgänge LPO und R geöffnet, d. h. ein durch die Pumpe 22 gefördertes Hydraulikfluid wird in dem Hydrauliksystem lediglich umgewälzt und fließt aus dem Druckraum über das Drosselventil D auf direktem und indirektem Weg in den Saugraum der Pumpe 22. Der Rotor 26 und das Pumpengehäuse 24 sind daher im Wesentlichen entkoppelt (z. B. Leerlauf des Fahrzeugs). Der Hydraulikdruck in dem Saugraum der Pumpe 22 bzw. der Saugleitung 46 (= Steuerdruck des Drosselventils D) ist in der geschilderten Situation sehr gering.
- (b) Bei steigendem Steuerdruck wird zunächst der Ausgang R geschlossen und das Hydraulikfluid kann das Drosselventil D lediglich über den Ausgang LPO verlassen. Durch das Schließen des Ausgangs R wird letztlich ein durch die Verbindungsleitung 64 bereitgestellter „Kurzschluss” unterbrochen. Da der Teil des Hydrauliksystems zwischen dem Ausgang LPO und dem Saugraum der Pumpe 22 (indirekter Weg) einen größeren „Widerstand” für das Hydraulikfluid darstellt als die direkte Verbindung über die Steuerleitung 66 und die Verbindungsleitung 64, wird die Kopplung zwischen dem Pumpengehäuse 24 und dem Rotor 26 erhöht, was sich in Form von Schleppmomenten äußert.
- (c) Wird der Druck auf der Saugseite der Pumpe 22 weiter erhöht, wird allmählich auch der Ausgang LPO geschlossen. Das fortschreitende Schließen des Ausgangs LPO bewirkt eine zunehmende Drosselung des durch die Pumpe 22 geförderten Hydraulikfluids. Mit einer zunehmenden Drosselung geht eine zunehmend stärkere Koppelung zwischen dem Pumpengehäuse 24 und dem Rotor 26 einher. Wenn der Ausgang LPO vollständig geschlossen ist, liegt auch eine vollständige Kopplung des Gehäuses 24 mit dem Rotor 26 vor.
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Das vorstehend beschriebene Konzept der Drucksteuerung 42 zeichnet sich durch eine kompakte und einfache Bauweise aus, die Kostenvorteile mit sich bringt und überdies zuverlässig ist. Der auf der Saugseite der Pumpe 22 herrschende Druck kann mittels der Pumpe 56 auf einfache Weise beeinflusst werden, wobei keine zusätzlichen Komponenten notwendig sind. Im Vergleich zu bekannten Konzepten entfallen aufwändige Drehdurchführungen und lange Steuerungsleitungen zur Bereitstellung eines Steuerdrucks für das Drosselventil D.
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4 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil einer konstruktiven Umsetzung einer Ausführungsform der Drehmomentübertragungseinrichtung 16. Rechts im Bild ist die Pumpe 22 zu sehen, die das Pumpengehäuse 24 und den Rotor 26 umfasst. Der Rotor 26 ist mit der Eingangswelle 28 des Hauptgetriebes 14 verbunden.
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Wie 4 zu entnehmen ist, zeichnet sich der Rotor 26 durch eine kompakte Bauweise insbesondere in radialer Richtung aus. Dadurch ist dessen Trägheitsmoment bezüglich der Rotationsachse 32 sehr gering. Das geringe Trägheitsmoment des Rotors 26 verringert die Trägheit des eingangsseitigen Teils des Hauptgetriebes 14, wodurch sich Gangwechsel in dem Hauptgetriebe 14 schneller und leichter durchführen lassen.
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Ein nach links ragender Fortsatz 76 des Pumpengehäuses 24 nimmt Teile des Drosselventils D und der der Pumpe 22 zugeordnete Abschnitte der Druckleitung 44 und der Saugleitung 46 auf. Mit anderen Worten ist das Drosselventil D in das Gehäuse 24 integriert. Das in 3 gezeigte Rückschlagventil 52 ist in 4 nicht enthalten.
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Durch die linke Drehdurchführung 50 in einem stationären Gehäuse 78 ist der Ausgang LPO des Drosselventils D mit der Abführleitung 44' im stationären Bereich S verbunden. Die mit dem Ausgang R verbundene Saugleitung 46 der Pumpe 22 steht mit einem Saugraum 80 der Pumpe 22 in Verbindung. Die rechte Drehdurchführung 50 stellt eine Verbindung zwischen der Saugleitung 46 und der hydraulischen Steuereinheit 54 (3) her.
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Der Saugraum 80 ist als Ringraum ausgebildet, der die Pumpe 22 in Umfangsrichtung umgibt und der einerseits durch das Pumpengehäuse 24 und andererseits durch eine Ringhaube 82 begrenzt wird. Bei der Ringhaube 82 handelt es sich beispielsweise um eine zumindest abschnittsweise elastische Hülle, etwa einen Metallbalg. Über ein Entlüftungsventil 88 ist der Ringraum entlüftbar.
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Der Gehäusefortsatz 76 des Gehäuses 24 ist in dem Gehäuse 78 durch ein Lager 81 drehbar gelagert. Der Rotor 26 ist wiederum durch Lager 81' gegenüber dem Pumpengehäuse 24 drehbar in diesem gelagert.
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Nachstehend werden der Aufbau und die Funktionsweise des Drosselventils D – in 3 durch einen gestrichelten Kasten hervorgehoben – erläutert.
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Das Drosselventil D weist einen Ventilschieber 70 auf, der den vorstehend unter dem Punkt (b) beschriebenen Zustand einnimmt. D. h. der Ventilschieber 70 verschließt zwar im Wesentlichen den Ausgang R, lässt jedoch das durch den Eingang HP einströmende Hydraulikfluid durch den Ausgang LPO entweichen. Wird der Druck in der Saugleitung 46 erhöht, so wird er über die Steuerleitung 66 an einen Steuerraum 67 des Drosselventils D weitergegeben. Dieser Druck fungiert als Steuerdruck für das Drosselventil D und bewirkt, dass sich der Ventilschieber 70 unter zunehmender Drosselung des Hydraulikfluidstroms gegen die von einer Feder 72 ausgeübte Kraft nach links bewegt, bis der Ventilschieber 70 an einer Steuerkante 74 anschlägt und damit auch den Ausgang LPO verschließt. Dieser Zustand ist in 5 dargestellt und entspricht dem vorstehend unter Punkt (c) beschriebenen Zustand.
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Bei sehr niedrigem Druck in der Saugleitung 46 ist die von der Feder 72 aufgrund von deren Vorspannung auf den Ventilschieber 70 ausgeübte Kraft größer als die auf ihn wirkende Kraft, die durch Hydraulikfluid in der Steuerkammer 67 hervorgerufen wird. D. h. in diesem Zustand sind beide Ausgänge R, LPO offen und es stellt sich die vorstehend unter Punkt (a) beschriebene Situation ein.
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Zur Stabilisierung weist der Ventilschieber 70 einen nach links ragenden Ventilfortsatz 90 auf (siehe 5), der im Wesentlichen die Form eines liegenden „T” hat und der in einer Führungskammer 92 angeordnet ist. Diese Ausgestaltung des Ventilschiebers 70 stellt sicher, dass die Bewegung des Ventilschiebers 70 stets entlang der Rotationsachse 32 erfolgt (axiale Führung). Um eine freie Bewegung des Ventilschiebers 70 zu gewährleisten, ist eine Druckausgleichsleitung 94 vorgesehen.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungseinrichtung nicht nur als Ersatz einer Hauptkupplung im Antriebsstrang eines Fahrzeugs verwendet werden kann, sondern sich für eine Vielzahl von Anwendungen eignet, bei denen eine zuverlässige und robuste Drehmomentübertragung von Bedeutung ist, insbesondere auch in anderer Position in einem Antriebsstrang. Beispielsweise kann eine derartige Drehmomentübertragungseinrichtung in einem Verteilergetriebe eines Kraftfahrzeugs mit zuschaltbarem Allradantrieb zum Einsatz gelangen, oder bei einer Sperre oder einem Überlagerungsgetriebe für ein Differenzialgetriebe.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antriebsstrang
- 12
- Motor
- 14
- Hauptgetriebe
- 16, 16'
- Drehmomentübertragungseinrichtung
- 18
- Schwungrad
- 20
- Torsionsdämpfer
- 22
- hydrostatische Pumpe
- 24
- Pumpengehäuse
- 26
- Rotor
- 28
- Getriebeeingangswelle
- 29
- Motorausgangswelle
- 30
- Mittelpunkt
- 32
- Rotationsachse
- 34
- Kolben
- 36
- Kolbenraum
- 38, 38'
- Ventil
- 40a–e
- Zylinder
- 42
- Drucksteuerung
- 44
- Druckleitung
- 44'
- Abführleitung
- 46
- Saugleitung
- 48
- Hydraulikfluidfilter
- 50, 50'
- Drehdurchführung
- 52
- Rückschlagventil
- 54
- hydraulische Steuereinheit
- 56
- Pumpe
- 58
- Getriebesteuereinheit
- 60
- Sumpf
- 62
- Wärmetauscher
- 64
- Verbindungsleitung
- 66
- Steuerleitung
- 67
- Steuerraum
- 68
- Ventilgehäuse
- 70
- Ventilschieber
- 72
- Feder
- 74
- Steuerkante
- 76
- Gehäusefortsatz
- 78
- stationäres Gehäuse
- 80
- Saugraum
- 81, 81'
- Lager
- 82
- Ringhaube
- 88
- Entlüftungsventil
- 90
- Ventilfortsatz
- 92
- Führungskammer
- 94
- Druckausgleichsleitung
- D
- Drosselventil
- M
- Motor
- HP
- Drosselventileingang
- LPO, R
- Drosselventilausgang
