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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Kupplungsanordnung, die in einem Automatikgetriebe und/oder einer Drehmomentwandler-Kupplungsanordnung nützlich sein kann.
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EINLEITUNG
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Ein Drehmomentwandler ist eine hydrodynamische Einheit, die Drehmoment zwischen einem Motor und einem Automatikgetriebe überträgt. Der Drehmomentwandler beinhaltet im Allgemeinen eine Drehmomentwandlerpumpe (Antriebselement), eine Turbine (Antriebselement) und einen Stator, die in einem Gehäuse angeordnet sind, das mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist. Die Drehmomentwandlerpumpe ist im Allgemeinen an einem hinteren Abschnitt des Gehäuses (außerhalb des Motors) angeordnet und dreht sich mit einer Kurbelwelle eines Motors. Die Turbine ist im Allgemeinen an einem vorderen Abschnitt des Gehäuses (in der Nähe des Motors) angeordnet und mit einer Getriebeeingangswelle verbunden. Die Turbine kann sich unabhängig von der Drehmomentwandlerpumpe frei drehen.
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Das Hydraulikfluid strömt von der Drehmomentwandlerpumpe in einem radialen Außenabschnitt des Drehmomentwandlers zur Turbine. Das Hydraulikfluid strömt dann über den Stator in einem radialen Innenabschnitt des Drehmomentwandlers von der Turbine zurück zur Drehmomentwandlerpumpe. Bei niedrigen Drehzahlverhältnissen des Drehmomentwandlers führt die Umlenkung des Hydraulikfluids durch den Stator zu einer Drehmomentvervielfachung und damit zu einer Verbesserung der Fahrzeugleistung. Bei höheren Drehzahlverhältnissen des Drehmomentwandlers wird die Drehmomentübertragung durch den Drehmomentwandler jedoch ineffizient und beeinträchtigt den Kraftstoffverbrauch.
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Um die Fahrzeugeffizienz zu optimieren, kann der Drehmomentwandler nach Erreichen eines vorgegebenen Drehzahlverhältnisses des Drehmomentwandlers „verriegelt“ werden, sodass die Drehmomentwandlerpumpe und die Turbine mechanisch gekoppelt sind und sich zusammen drehen. Daher wird häufig eine „Überbrückungs“-Drehmomentwandlerkupplung vorgesehen, um den Drehmomentwandler zu verriegeln und so den Wirkungsgrad zu optimieren. Die Drehmomentwandlerkupplung kann eine elektronisch gesteuerte Wandlerkupplung (ECCC) sein, die konfiguriert ist, um vollständig zu blockieren oder selektiv steuerbar zu rutschen. Daher kann die Drehmomentwandlerkupplung einen Teil eines Motordrehmoments durch kontrolliertes Rutschen absorbieren, um einen ruhigeren Fahrzeugbetrieb zu gewährleisten. Mit anderen Worten, kann die Drehmomentwandlerkupplung so programmiert werden, dass sie um einen Betrag rutscht, der erforderlich ist, um eine Übertragung der Motordrehmomentspitze auf das Getriebe zu verhindern.
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Wenn die Drehmomentwandlerkupplung jedoch rutscht, fließt möglicherweise nicht genügend Kühlöl zur Kupplung, da das gleiche Öl, mit dem die Kupplung betätigt wird, auch zum Kühlen verwendet werden kann, jedoch, wenn die Kupplung betätigt wird, das Öl von der oder den Kupplungsscheiben weg abdichtet. Dies gilt für eine Zweiwege-Drehmomentwandlerkupplung (ein Ölanwendungspfad und ein Ölfreisetzungspfad).
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Um das Problem des mangelnden Kühlöls zu lösen, kann ein spezieller Ölströmungspfad zur Kühlung der Kupplung geschaffen werden. Wenn ein spezieller Ölströmungspfad verwendet wird, wird die Drehmomentwandlerkupplung als Dreiwege-Drehmomentwandlerkupplung bezeichnet. Der dritte Ölströmungspfad erhöht jedoch typischerweise die Komplexität, den Bauraumbedarf und die Kosten.
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KURZDARSTELLUNG
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Die vorliegende Offenbarung sieht eine Kupplungsanordnung mit einer Spezialdichtung vor. Die Dichtung ist ringförmig und bewegt sich zwischen einer abgedichteten und einer geöffneten Position. Die Verwendung der Spezialdichtung ermöglicht eine schnelle Abdichtung des Freisetzungshohlraums beim Betätigen der Kupplung. Die Kupplungsscheibe(n) werden nicht als Dichtung verwendet, weshalb Strömungspfade durch den Reibbelag der Kupplungsscheibe gebildet werden können, um eine bessere Kühlung der Kupplungsscheiben in einer Zweiwege-Drehmomentwandlerkupplung zu gewährleisten.
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In einer Form, die mit den anderen hierin offenbarten Formen kombiniert oder getrennt werden kann, ist eine Kupplungsanordnung für ein Kraftfahrzeuggetriebe vorgesehen. Die Kupplungsanordnung beinhaltet eine Kupplungsscheibe und einen Kolben, der konfiguriert ist, um die Kupplungsscheibe selektiv einzurasten. Der Kolben ist zwischen einer angelegten und einer freigegebenen Position beweglich. Eine ringförmige Dichtung ist angrenzend an den Kolben angeordnet, wobei die Bewegung des Kolbens und der Hydraulikdruck bewirken, dass sich die ringförmige Dichtung zwischen einer abgedichteten Position und einer geöffneten Position bewegt.
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In noch einer anderen Form, die mit den anderen hierin offenbarten Formen kombiniert oder getrennt werden kann, ist eine Drehmomentwandleranordnung für ein Automatikgetriebe vorgesehen. Die Drehmomentwandleranordnung beinhaltet ein Drehmomentwandlergehäuse und eine im Drehmomentwandlergehäuse angeordnete Drehmomentwandlerkupplung, worin die Drehmomentwandlerkupplung eine Kupplungsscheibe beinhaltet. Eine Andruckplatte ist konfiguriert, um selektiv in die Kupplungsscheibe einzugreifen, wobei die Andruckplatte zwischen einer angelegten Position und einer freigegebenen Position beweglich ist. Eine ringförmige Dichtung ist angrenzend an die Andruckplatte und das Drehmomentwandlergehäuse angeordnet. Durch die Bewegung der Andruckplatte und den Hydraulikdruck bewegt sich die ringförmige Dichtung zwischen einer abgedichteten und einer geöffneten Position. Die ringförmige Dichtung wird gegen die Andruckplatte und das Drehmomentwandlergehäuse in der abgedichteten Position gedrückt.
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Zusätzliche optionale Funktionen können vorgesehen sein, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf die folgenden: die ringförmige Dichtung, die eine Nut innerhalb einer Umfangsfläche der ringförmigen Dichtung definiert; wobei die ringförmige Dichtung eine Lippe aufweist, die sich von der Umfangsfläche angrenzend an die Nut erstreckt; wobei die Lippe wirksam ist, um den Durchfluss von Hydraulikfluid vorbei an der ringförmigen Dichtung in der abgedichteten Position zu verhindern; wobei sich die ringförmige Dichtung in der abgedichteten Position befindet und verhindert, dass Hydraulikfluid an der ringförmigen Dichtung vorbeiströmt, wenn sich der Kolben oder die Andruckplatte in der angelegten Position befindet; wobei sich die ringförmige Dichtung in der geöffneten Position befindet und Hydraulikfluid an der ringförmigen Dichtung vorbeiströmen kann, wenn sich der Kolben oder die Andruckplatte in der geöffneten Position befindet; eine Blattfeder, die konfiguriert ist, um den Kolben oder die Andruckplatte in die geöffnete Position vorzuspannen; wobei die angelegte Position eine vollständig angelegte Position ist; worin der Kolben oder die Andruckplatte ferner in eine teilweise angelegte Position verschiebbar ist, um die Kupplungsscheibe teilweise in Eingriff zu bringen; wobei sich die ringförmige Dichtung in der geöffneten Position befindet, wenn sich der Kolben oder die Andruckplatte in der teilweise angelegten Position befindet; wobei die ringförmige Dichtung aus einem thermoplastischen Material gebildet ist; wobei die ringförmige Dichtung eine Vielzahl von Nuten in der Umfangsfläche der ringförmigen Dichtung definiert; wobei der Kolben eine Andruckplatte ist, die eine Öffnung durch diese definiert; wobei die Öffnung konfiguriert ist, um die Übertragung einer vorbestimmten Menge an Hydraulikfluid durch die Andruckplatte zu ermöglichen, um das Zirkulieren des Hydraulikfluids und damit das Kühlen der Kupplungsscheibe zu erleichtern; worin der Kolben oder die Andruckplatte konfiguriert ist, um sich in die vollständig angelegte Position zu bewegen, wenn mindestens eine erste vorgegebene Menge an Hydraulikdruck auf eine Außenseite des Kolbens oder der Andruckplatte aufgebracht wird; wobei der Kolben oder die Andruckplatte konfiguriert ist, um sich in die teilweise angelegte Position zu bewegen, wenn eine zweite vorgegebene Menge an Druck auf die Außenseite des Kolbens oder der Andruckplatte aufgebracht wird; wobei die Andruckplatte konfiguriert ist, um die Blattfeder in der teilweise angelegten Position und in der vollständig angelegten Position zu komprimieren; und der Kolben oder die Andruckplatte konfiguriert ist, um sich in die freigegebene Position zu bewegen, wenn eine dritte vorgegebene Menge an Hydraulikdruck auf eine Innenseite des Kolbens oder die Andruckplatte aufgebracht wird.
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Weitere zusätzliche Merkmale können vorgesehen werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Folgendes: einen Isolator, der funktionsfähig mit der Drehmomentwandlerkupplung verbunden ist; wobei der Isolator konfiguriert ist, um Motordrehmomentspitzen zumindest teilweise zu absorbieren; eine Drehmomentwandlerpumpe, die am Drehmomentwandlergehäuse montiert ist; eine Turbine, die innerhalb des Drehmomentwandlergehäuses angeordnet ist; einen Stator, der zwischen der Drehmomentwandlerpumpe und der Turbine angeordnet ist; sowie die Andruckplatte und den Isolator, der einen Anwendungshohlraum definiert; wobei die Druckplatte und das Drehmomentwandlergehäuse einen Freisetzungshohlraum definieren; wobei die Andruckplatte in die teilweise angelegte Position und die vollständig angelegte Position durch Übertragen von Hydraulikfluid auf den Anwendungshohlraum beweglich ist; wobei die Andruckplatte in die gelöste Position durch Übertragen von Hydraulikfluid auf den Freisetzungshohlraum beweglich ist; wobei die Kupplungsscheibe Reibungsmaterial aufweist, das darauf angeordnet ist; wobei das Reibungsmaterial eine durchgehende Öffnung aufweist, durch die Hydraulikfluid durch die Öffnung strömen kann; die ringförmige Dichtung einen durch eine umlaufende Außenfläche, ein Paar von Seitenflächen und eine Innenfläche definierten Querschnitt aufweist; und die ringförmige Dichtung eine Nut innerhalb einer Seitenfläche des Paares von Seitenflächen definiert.
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Weitere Ziele, Vorteile und Anwendungsgebiete werden aus der hierin vorgestellten Beschreibung offensichtlich. Es ist zu beachten, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
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Figurenliste
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
- 1 ist eine schematische Abbildung eines Fahrzeugantriebssystems mit einem Drehmomentwandler gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 2 ist eine teilweise Schnittansicht des Drehmomentwandlers von 1 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 3A ist eine Nahaufnahme eines Abschnitts eines Gehäuses, Kolbens und einer Dichtung des Drehmomentwandlers aus den 1-2, wobei sich die Dichtung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung in einer abgedichteten Position befindet;
- 3B ist eine Nahaufnahme eines Abschnitts eines Gehäuses, Kolbens und einer Dichtung des Drehmomentwandlers aus den 1-2, wobei sich die Dichtung in einer geöffneten Position befindet, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 4 ist eine perspektivische Ansicht der in den 2-3B dargestellten Dichtung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 5 ist eine perspektivische Ansicht einer Verbindung in einem Abschnitt der Dichtung aus den 2-4, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 6A ist eine Nahaufnahme eines Abschnitts eines Gehäuses, eines Kolbens und einer alternativen Dichtung zur Verwendung im Drehmomentwandler aus den 1-2, wobei sich die alternative Dichtung in einer abgedichteten Position befindet, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 6B ist eine Nahaufnahme eines Abschnitts eines Gehäuses, Kolbens und einer alternativen Dichtung von 6A, wobei sich die alternative Dichtung in einer geöffneten Position befindet, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung; und
- 7 ist eine perspektivische Ansicht der in den 6A-6B dargestellten alternativen Dichtung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Erfindung in ihren An- oder Verwendungen zu beschränken.
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Bezugnehmend auf die Zeichnungen, worin sich gleiche Referenznummern auf gleiche Komponenten beziehen, zeigt 1 eine schematische Abbildung eines Fahrzeugantriebssystems 10. Das Fahrzeugantriebssystem 10 beinhaltet einen Motor 12, einen Drehmomentwandler 16 und ein Getriebe 18. Der Drehmomentwandler 16 beinhaltet eine Drehmomentwandlerkupplung 14, die eine elektronisch gesteuerte Wandlerkupplung (ECCC), eine Drehmomentwandlerpumpe 20 (ein Antriebselement), eine Turbine 22 (ein Antriebselement) und ein Stator 24 sein kann. Der Drehmomentwandler 16 beinhaltet ferner ein Gehäuseelement 26 (dargestellt in 2), das an der Drehmomentwandlerpumpe 20 so befestigt ist, dass dazwischen eine Kammer gefüllt mit Hydraulikfluid 28 gebildet ist.
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In dem veranschaulichten Beispiel beinhaltet der Drehmomentwandler 16 einen Isolator 60, der wie in den 1-2 dargestellt positioniert ist. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann der Isolator 60a verschoben werden, wie die gestrichelte Liniendarstellung in 1 zeigt. Es ist daher zu beachten, dass der eine oder der andere, aber nicht beide der Isolatoren 60, 60a für ein bestimmtes Antriebssystem 10 implementiert sind.
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Die Drehmomentwandlerkupplung 14 weist drei Hauptbetriebsarten auf, darunter „ausgekuppelt“, „vollständig eingekuppelt“ und „teilweise eingekuppelt“. „Ausgekuppelt“ bezieht sich auf den Modus, worin sich die Kupplungsscheibe 56 (dargestellt in 2) in Bezug auf das Gehäuse 26 und den Kolben 66 frei bewegt, im Allgemeinen nicht in Kontakt mit dem Gehäuse 26 und dem Kolben 66 steht und daher unabhängig vom Gehäuse 26 und dem Kolben 66 frei drehbar ist. „Vollständig eingekuppelt“ bezieht sich auf den Modus, worin die Kupplungsscheibe 56 mit dem Gehäuse 26 in Eingriff gebracht wird, mit einer Aufbringungskraft durch den Kolben 66, die ausreichend ist, um eine Relativdrehung oder ein „Rutschen“ unter normalen Betriebsbedingungen zu verhindern. Mit anderen Worten, im „vollständig eingekuppelten“ Modus der Kupplung 56 sind das Gehäuse 26, die Kupplungsscheibe 56 und der Kolben 66 miteinander verriegelt, um eine relative Drehung dazwischen zu verhindern. „Teilweise eingekuppelt“ bezieht sich auf den Modus, worin die Kupplungsscheibe 56 durch eine reduzierte Anpresskraft des Kolbens 66 in Eingriff mit dem Gehäuse 26 gebracht wird, sodass die Kupplungsscheibe 56 in Bezug auf das Gehäuse 26 und/oder den Kolben 66 in einer steuerbaren Weise rutschen kann.
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Wenn die Drehmomentwandlerkupplung 14 ausgekuppelt ist, kann der Motor 12 das Drehmoment über einen ersten Kraftflussweg 30 auf das Getriebe 18 übertragen. Das über den ersten Kraftflussweg 30 übertragene Drehmoment wird vom Motor 12 durch das Drehmomentwandlergehäuse 26 (dargestellt in 2) und zur Drehmomentwandlerpumpe 20 geleitet. Anschließend wird das Motordrehmoment von der Drehmomentwandlerpumpe 20 auf die Turbine 22 durch den Betrieb des Hydraulikfluids 28 übertragen. Die Turbine 22 ist mit einer Turbinenwelle 34 (dargestellt in 2) verbunden, die das Getriebe 18 antreibt. In dem in den 1 und 2 dargestellten Beispiel umgeht der Weg des Motordrehmoments beim Auskuppeln der Drehmomentwandlerkupplung 14 den Isolator 60 über den Kraftflusspfad 30.
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Die Übertragung des Motordrehmoments von der Drehmomentwandlerpumpe 20 auf die Turbine 22 erfolgt durch den Betrieb des Hydraulikfluids 28. Insbesondere bewirkt die Drehung der Drehmomentwandlerpumpe 20, dass das Hydraulikfluid 28 nach außen zu den Turbinenschaufeln (nicht dargestellt) der Turbine 22 geleitet wird. Wenn dies mit ausreichender Kraft erfolgt, um den Drehwiderstand zu überwinden, beginnt sich die Turbine 22 zu drehen. Der aus der Turbine 22 austretende Fluidstrom wird über den Stator 24 zurück in die Drehmomentwandlerpumpe 20 geleitet. Der Stator 24 leitet den Fluidstrom von der Turbine 22 zur Drehmomentwandlerpumpe 20 in die gleiche Richtung wie die Drehung der Drehmomentwandlerpumpe um, wodurch das Pumpendrehmoment reduziert und eine Drehmomentvervielfachung bewirkt wird.
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Wenn die Drehmomentwandlerkupplung 14 ganz oder vollständig eingekuppelt ist, kann der Motor 12 das Drehmoment über einen zweiten Kraftflusspfad 32 auf das Getriebe 18 übertragen. Das Einkuppeln der Wandlerkupplung 14 koppelt die Drehmomentwandlerpumpe 20 und die Turbine 22 mechanisch so, dass sich die Drehmomentwandlerpumpe 20 und die Turbine 22 gemeinsam drehen. Dadurch ist das Motordrehmoment ohne Wirkungsgradverluste, die mit dem Betrieb des Hydraulikfluids 28 verbunden sind, auf das Getriebe 18 übertragbar. Der zweite Kraftflusspfad 32 beinhaltet auch vorzugsweise einen Isolator 60, der konfiguriert ist, um Motordrehmomentspitzen zumindest teilweise zu absorbieren und dadurch einen ruhigeren Fahrzeugbetrieb zu gewährleisten. In diesem Beispiel, wenn die Drehmomentwandlerkupplung 14 vollständig eingekuppelt ist, erfolgt der Drehmomentverlauf durch den Isolator 60, wobei die Trägheit der Turbine 22 in Bezug auf den Isolator 60 stromabwärts verläuft.
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Wenn die Drehmomentwandlerkupplung 14 teilweise eingekuppelt ist, kann sie selektiv steuerbar rutschen und dadurch das Drehmoment sowohl über den ersten als auch über den zweiten Kraftflusspfad 30, 32 übertragen. Durch das Steuern des Eingriffsgrades der Drehmomentwandlerkupplung 14 und dementsprechend der Schlupfmenge kann die Drehmomentwandlerkupplung 14 eingesetzt werden, um die Spannungsspitzen des Motordrehmoments zumindest teilweise zu absorbieren und dadurch einen reibungsloseren Fahrzeugbetrieb zu gewährleisten.
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Die Drehmomentwandlerkupplung 14 wird vorzugsweise hydraulisch betätigt, und die Betriebsart der Drehmomentwandlerkupplung 14 ist wählbar, indem Hydraulikfluid 28 in einer vorgegebenen Art und Weise durch den Drehmomentwandler 16 geleitet wird, wie im Folgenden ausführlich beschrieben wird. Dementsprechend ist eine Pumpe 36 vorgesehen, um das Hydraulikfluid 28 aus einem Sumpf 38 in den Drehmomentwandler 16 zu fördern. Nach dem Zirkulieren durch den Drehmomentwandler 16 wird das Hydraulikfluid 28 zum Sumpf 38 zurückgeführt.
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Unter Bezugnahme auf 2 wird der Drehmomentwandler 16 ausführlicher dargestellt. Eine Flexplatte 40 ist sowohl mit dem Motor 12 (dargestellt in 1) als auch mit dem Drehmomentwandlergehäuse 26 funktionsfähig verbunden, sodass die Motorleistung zwischen diesen übertragbar ist. Der Drehmomentwandler 16 beinhaltet vorzugsweise erste und zweite Axiallager 42, 44, die so konfiguriert sind, dass sie den Stator 24 drehbar tragen. Der Stator 24 ist über eine Einweg-Rollenkupplung 25 mit einer Statorwelle 46 verbunden, die eine Drehung des Stators 24 bei niedrigeren Drehzahlen des Drehmomentwandlers 16 verhindert. Bei höheren Drehzahlen des Drehmomentwandlers 16 ändert sich die Richtung des Hydraulikfluids 28, das die Turbine 22 verlässt, wodurch der Stator 24 die Einwegkupplung 25 überholt und sich frei auf der Statorwelle 46 dreht. Die Drehmomentwandlerpumpe 20 ist an der Pumpennabe 48 und die Turbine 22 an der Turbinenwelle 34 befestigt.
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Wie in 2 dargestellt, beinhaltet der Drehmomentwandler 16 die Drehmomentwandlerkupplung 14, die im Drehmomentwandlergehäuse 26 angeordnet ist. Die Drehmomentwandlerkupplung 14 beinhaltet eine einzelne Kupplungsscheibe 56 (in diesem Beispiel), wobei jedoch zu verstehen ist, dass bei Bedarf mehrere verschachtelte Kupplungsscheiben verwendet werden können. Die Kupplungsscheibe 56 ist selektiv mit einer Innenseite 58 des Gehäuses 56 zuschaltbar. Infolgedessen können eine oder beide der Kupplungsscheiben 56 und die Innenseite 58 des Gehäuses 56 einen darauf angeordneten Reibmaterialbelag 59 aufweisen, um den Kontakt zwischen dem Gehäuse 26 und der Kupplungsscheibe 56 beim Einkuppeln der Kupplung 14 zu unterstützen. Die Kupplungsscheibe 56 kann das Reibungsmaterial wahlweise sowohl auf einer ersten Fläche 61 als auch auf einer zweiten Fläche 63 angeordnet haben, und ein zusätzlicher Reibmaterialbelag 59 kann optional auf dem Kolben 66 angeordnet sein, um den Kontakt zwischen der Kupplungsscheibe 56 und dem Kolben 66 aufrechtzuerhalten, wenn die Kupplung 14 eingekuppelt ist. In dem veranschaulichten Beispiel weist die Kupplungsscheibe 56 den Reibmaterialbelag 59 auf seiner gegenüberliegenden ersten und zweiten Fläche 63 auf, wobei jedoch kein zusätzliches Reibmaterial auf dem Kolben 66 oder dem Gehäuse 26 verwendet wird.
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Die Kupplungsscheibe 56 kann am radial äußeren Abschnitt 68 des Isolators 60 angebracht werden. Der Isolator 60 beinhaltet eine Vielzahl von Isolatorfedern 62, die so konfiguriert sind, dass sie die Drehmomentspitzen des Motors zumindest teilweise absorbieren, um einen reibungsloseren Betrieb des Fahrzeugs zu gewährleisten. Ein radialer Innenabschnitt 64 des Isolators 60 kann mit der Turbinenwelle 34 gekoppelt sein.
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Der Kolben 66, der auch als Andruckplatte bezeichnet werden kann, kann konfiguriert werden, um die Kupplungsscheibe 56 wahlweise mit dem Gehäuse 26 zum Aktivieren der Drehmomentwandlerkupplung 14 einzurasten. Der Kolben 66 ist zwischen einer angelegten Position (wobei die Kupplung 14 eingekuppelt ist) und einer freigegebenen Position (wobei die Kupplung 14 ausgekuppelt ist) beweglich. In einigen Formen kann der Kolben 66 zwischen einer freigegebenen Position, einer vollständig angelegten Position (wobei die Kupplung 14 vollständig eingekuppelt ist) und einer teilweise angelegten Position (wobei die Kupplung 14 teilweise eingekuppelt ist, mit Schlupf, wie vorstehend erläutert) beweglich sein.
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Zwischen dem Kolben 66 und dem Drehmomentwandlergehäuse 26 ist ein Freisetzungshohlraum 70 definiert, und zwischen dem Kolben 66 und dem Isolator 60 ist ein Anwendungshohlraum 72 definiert. Wenn der Fluiddruck im Anwendungshohlraum 72 denjenigen im Freisetzungshohlraum 70 übersteigt, wird der Kolben 66 in eine Richtung zum Motor 12 hin verschoben, wodurch die Drehmomentwandlerkupplung 14 zugeschaltet wird (z. B. wird der Kolben 66 mit der Kupplungsscheibe 56 und die Kupplungsscheibe 56 mit der Innenwand 58 des Gehäuses 26 in Eingriff gebracht). Wenn der Fluiddruck im Freisetzungshohlraum 70 denjenigen im Anwendungshohlraum 72 übersteigt, wird der Kolben 66 in eine Richtung zum Getriebe 18 verschoben, wodurch die Drehmomentwandlerkupplung 14 ausgekuppelt wird (z. B. Auskuppeln der Kupplungsscheibe 56 von der Innenwand 58 des Gehäuses 26). Darüber hinaus wird der Kolben 66 durch eine Blattfeder 87 in die freigegebene Position vorgespannt; zum Einrasten der Drehmomentwandlerkupplung 14 muss ebenfalls die Federkraft überwunden werden. Der Kolben 66 ist konfiguriert, um die Blattfeder 87 in der teilweise angelegten Position und in der vollständig angelegten Position zu komprimieren.
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Der Betrag, um den der Druck im angelegten Hohlraum 72 den Druck im freigegebenen Hohlraum 70 übersteigt, ermittelt den Grad des Eingreifens der Drehmomentwandlerkupplung 14. Das heißt, wenn der Druck im Anwendungshohlraum 72 den Druck im Freisetzungshohlraum 70 nur geringfügig übersteigt, ist die Drehmomentwandlerkupplung 14 nur teilweise eingekuppelt und kann daher rutschen. Es ist daher zu beachten, dass durch das Steuern der Druckstufen in den Hohlräumen 70, 72 die Drehmomentwandlerkupplung 14 entsprechend gesteuert werden kann, um steuerbar auszukuppeln, vollständig einzukuppeln oder teilweise einzukuppeln und zu rutschen.
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In einigen Beispielen wird zum Freigeben der Drehmomentwandlerkupplung 14 die Pumpe 36 (dargestellt in 1) betätigt, um Hydraulikfluid 28 (dargestellt in 1) in den Freisetzungshohlraum 70 zu übertragen, um Fluiddruck auf eine Außenseite 89 des Kolbens 66 aufzubringen. Die Blattfeder 87 spannt den Kolben 66 jedoch auch in der freigegebenen Position vor. Das Aufbringen einer vorbestimmten Menge Hydraulikfluiddruck in den Freisetzungshohlraum 70 und gegen die Außenseite 89 des Kolbens 66 verschiebt den Kolben 66 von den Kupplungsscheiben 56 weg und die Drehmomentwandlerkupplung 14 bleibt oder wird ausgekuppelt.
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Um die Drehmomentwandlerkupplung 14 teilweise oder ganz (vollständig) einzukuppeln, wird die Pumpe 36 (dargestellt in 1) betrieben, um Hydraulikfluid 28 durch den Drehmomentwandler 16 zu fördern, das durch einen Freigabekanal 84 gelangen kann, der zwischen der Pumpennabe 48 und der Statorwelle 46 definiert ist. Danach kann das Hydraulikfluid 28 über einen ersten Strömungspfad durch das Axiallager 42 und über die Schaufeln (nicht dargestellt) der Drehmomentwandlerpumpe 20 und über einen zweiten Strömungspfad durch das Axiallager 44 und über die Schaufeln (nicht dargestellt) der Turbine 22 geleitet werden. Das Hydraulikfluid 28 tritt aus einem Spalt 86 aus, der zwischen der Turbine 22 und dem Drehmomentwandlergehäuse 26 gebildet ist, und passiert den Isolator 60, um Druck auf eine Innenseite 91 des Kolbens 66 im Anwendungshohlraum 72 auszuüben.
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Durch diese Übertragung von Hydraulikfluid 28 in den Anwendungshohlraum 72 wird Druck erzeugt, sodass der Kolben 66 in Richtung der Kupplungsscheibe 56 verschoben wird. Die Verschiebung des Kolbens 66 übt eine Kraft aus, die dazu neigt, die Kupplungsscheibe 56 mit der Innenwand 58 des Gehäuses 26 in Kontakt zu bringen, sodass die Drehmomentwandlerkupplung 14 eingekuppelt ist. Die Größe der vom Kolben 66 ausgeübten Kraft ist proportional zum Druckniveau im Anwendungshohlraum 72. Daher ist der Grad des Zuschaltens der Drehmomentwandlerkupplung 14 wählbar, indem die Leistung der Pumpe 36 gesteuert wird, während sie Hydraulikfluid 28 in den Anwendungshohlraum 72 fördert. Somit ist die Andruckplatte oder der Kolben 66 in die teilweise angelegte Position und die vollständig angelegte Position durch Übertragen von Hydraulikfluid in den Anwendungshohlraum 72 beweglich. Wenn eine vorbestimmte Menge an Hydraulikdruck auf die Innenseite 91 des Kolbens 66 aufgebracht wird, kann der Kolben 66 teilweise angelegt werden, und wenn eine weitere größere Menge an Hydraulikdruck auf die Innenseite 91 des Kolbens 66 aufgebracht wird, kann der Kolben 66 vollständig angelegt werden.
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Unter Bezugnahme nun auf die 2, 3A-3B und 4 ist eine ringförmige Dichtung 80 angrenzend an den Kolben 66 angeordnet. In diesem Beispiel ist die ringförmige Dichtung 80 in Umfangsrichtung um einen Lippenabschnitt 81 des Kolbens 66 herum innerhalb eines im Kolben 66 gebildeten Spalts 51 angeordnet. Die ringförmige Dichtung 80 ist konfiguriert, um die Übertragung von Hydraulikfluid 28 (dargestellt in 1) aus dem Freigabehohlraum 70 auf die Kupplungsscheibe 56 und den Anwendungshohlraum 72 in einer geöffneten Position zu ermöglichen und den Freigabehohlraum 70 in einer geschlossenen Position abzudichten. Obwohl eine einzelne ringförmige Dichtung 80 dargestellt ist, sollte beachtet werden, dass mehrere ringförmige Dichtungen alternativ implementiert werden können.
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Wie in den 3A-3B und 4 dargestellt, kann die ringförmige Dichtung 80 eine oder mehrere Nuten 71 innerhalb einer äußeren Umfangsfläche 73 der ringförmigen Dichtung 80 definieren. Die Nuten 71 sind axial entlang der äußeren Umfangsfläche 73 angeordnet, da die Nuten 71 parallel zu einer Mittelachse des Drehmomentwandlers 16 und einer Mittelachse der ringförmigen Dichtung 80 verlaufen. Eine Lippe 75 kann angrenzend an jede der Nuten 71 angeordnet werden. Die ringförmige Dichtung 80 kann aus jedem geeigneten Dichtungsmaterial, wie beispielsweise einem thermoplastischen oder duroplastischen Material, gebildet werden. Beispiele für Thermoplaste, die verwendet werden können, sind Polyamidimid, wie es unter der Marke Torlon® vertrieben wird, und Polyetheretheretherketon (PEEK).
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Unter Bezugnahme nun auf 5 kann die ringförmige Dichtung 80 eine oder mehrere Verbindungen 99, wie beispielsweise Zacken, aufweisen, um die Montage der ringförmigen Dichtung 80 zu erleichtern. 5 stellt eine T-Verbindung dar. Alternativ kann jede andere feste oder geteilte Dichtung oder eine umlaufende ringförmige Dichtung 80 ohne Verbindung verwendet werden. Einige andere Verbindungen, die anstelle der Verbindung 99 verwendet werden könnten, könnten beispielsweise eine zweistufige Verbindung, eine Winkelverbindung oder eine herkömmliche Überlappverbindung sein.
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Durch die Bewegung des Kolbens 66 und den Hydraulikdruck bewegt sich die ringförmige Dichtung 80 zwischen einer abgedichteten und einer geöffneten Position. Insbesondere unter Bezugnahme auf 3A, wenn der Hydraulikdruck den Anwendungshohlraum 72 füllt und Druck auf die Innenseite 91 des Kolbens 66 ausübt, wird der Fluiddruck in die durch den Pfeil A in 3A gezeigte Richtung angelegt, der den Kolben 66 anlegt und die Dichtung 80 in eine äußerst linke Position innerhalb der Spalte 51 des Kolbens 66 drückt. Die Dichtung 80 befindet sich dann in der abgedichteten Position und dichtet zwischen dem Gehäuse 26 und dem Kolben 66 ab sowie den Freigabehohlraum 70.
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Unter Bezugnahme nun auf 3B bewegt sich die Dichtung 80 in die geöffnete Position, welche die Position 80 ganz rechts von der Dichtung mit dem Spalt 51 ist, wenn der Fluiddruck umgekehrt und im Freigabehohlraum 70 angelegt wird, um den Kolben 66 in Richtung der freigegebenen Position zu bewegen. In der geöffneten Position ist zwischen der Dichtung 80 und dem Gehäuse 26 ein Leckdurchgang 53 ausgebildet, wodurch das Fluid aus dem Freigabedurchgang 70 in Richtung der Kupplungsscheibe 56 strömen kann. Somit befindet sich die ringförmige Dichtung 80 in der abgedichteten Position, wodurch verhindert wird, dass Hydraulikfluid an der ringförmigen Dichtung 80 vorbeigeführt wird, wenn sich der Kolben 66 in der angelegten Position befindet, und die ringförmige Dichtung 80 in der geöffneten Position, sodass Hydraulikfluid an der ringförmigen Dichtung 80 vorbeigeführt wird, wenn sich der Kolben 66 in der freigegebenen Position befindet.
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Die Dichtung 80 kann so bemessen sein, dass sie sich auch in der geöffneten Position befindet, wenn die Kupplung 14 teilweise eingekuppelt ist. Somit kann sich die Dichtung 80 in der geöffneten Position befinden, wenn der Kolben 66 teilweise angelegt ist und wenn der Kolben 66 vollständig angelegt ist, falls gewünscht.
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Der Kolben 66 kann auch eine oder mehrere Öffnungen 82 definieren. In einem Beispiel ist die Öffnung 82 so konfiguriert, dass sie das Überführen von etwa 0,5 Gallonen pro Minute (gpm) Hydraulikfluid 28 zwischen den Hohlräumen 70 und 72 ermöglicht, oder die Öffnung 82 könnte beliebig bemessen sein, um eine gewünschte Durchflussrate des Fluids durch sie zu gewährleisten. In einigen Beispielen ist die Öffnung 82 so bemessen, dass 1-3 L/min durch sie hindurchströmen können. Die Öffnung 82 ermöglicht die Zirkulation einer vorbestimmten Menge von Hydraulikfluid 28 im gesamten Drehmomentwandler 16, um die Wärmeentwicklung zu bilden.
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In der abgedichteten Position schließt sich die ringförmige Dichtung 80, um die Übertragung von Hydrauliköl 28 (dargestellt in 1) vom ersten Hohlraum 70 in den zweiten Hohlraum 72 zu blockieren. Wenn sich die ringförmige Dichtung 80 in der abgedichteten Position befindet, findet daher die einzige Übertragung von Hydraulikfluid 28 vom ersten Hohlraum 70 in den zweiten Hohlraum 72 durch die Öffnung 82 statt, wobei die Geschwindigkeit einer derartigen Übertragung durch die Größe der Öffnung 82 bestimmt wird.
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Unter Bezugnahme nun auf die 6A-6B und 7 ist eine alternative Version der ringförmigen Dichtung dargestellt und bei 80' bezeichnet. Es ist zu verstehen, dass die alternative ringförmige Dichtung 80' anstelle der in 2 dargestellten Dichtung 80 verwendet werden kann. In den 6A-6B ist die Dichtung 80' angrenzend an den Kolben 66 angeordnet. Wie zuvor ist die Dichtung 80' in Umfangsrichtung um einen Lippenabschnitt 81 des Kolbens 66 herum innerhalb eines im Kolben 66 gebildeten Spalts 51 angeordnet. Wie die vorstehend beschriebene Dichtung 80 ist die Dichtung 80' konfiguriert, um die Übertragung von Hydraulikfluid 28 (dargestellt in 1) aus dem Freigabehohlraum 70 auf die Kupplungsscheibe 56 und den Anwendungshohlraum 72 in einer geöffneten Position zu ermöglichen und den Freigabehohlraum 70 in einer geschlossenen Position abzudichten. Obwohl eine einzelne ringförmige Dichtung 80' dargestellt ist, sollte beachtet werden, dass mehrere ringförmige Dichtungen alternativ implementiert werden können.
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Im Beispiel der 6A-6B und 7 definiert die ringförmige Dichtung 80' eine oder mehrere Nuten 71' innerhalb einer Seitenfläche 93 der ringförmigen Dichtung 80'. Insbesondere wird der Querschnitt der ringförmigen Dichtung 80' durch eine Außenfläche 73', eine Innenfläche 95 und ein Paar Seitenflächen 93, 97 definiert, welche die Außen- und Innenflächen 73', 95 verbinden. Die Nuten 71' sind radial innerhalb der Seitenfläche 93 definiert, da die Nuten 71' entlang eines Radius der Dichtung 80' verlaufen.
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Wie die vorstehend beschriebene Dichtung 80 kann die Dichtung 80' aus jedem zum Abdichten geeigneten Material, wie beispielsweise einem thermoplastischen oder einem duroplastischen Material, gebildet werden. Die ringförmige Dichtung 80' kann eine oder mehrere Verbindungen 99 aufweisen, wie beispielsweise Zacken (siehe 5), um die Montage der ringförmigen Dichtung 80' zu erleichtern.
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Durch die Bewegung des Kolbens 66 und den Hydraulikdruck bewegt sich die ringförmige Dichtung 80' zwischen einer abgedichteten und einer geöffneten Position. Insbesondere unter Bezugnahme auf 6A, wenn der Hydraulikdruck den Anwendungshohlraum 72 füllt und Druck auf die Innenseite 91 des Kolbens 66 ausübt, wird der Fluiddruck in die durch den Pfeil A in 6A gezeigte Richtung angelegt, der den Kolben 66 anlegt und die Dichtung 80' in eine äußerst linke Position innerhalb der Spalte 51 des Kolbens 66 drückt. Die Dichtung 80' befindet sich dann in der abgedichteten Position und dichtet zwischen dem Gehäuse 26 und dem Kolben 66 ab sowie den Freigabehohlraum 70.
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Unter Bezugnahme nun auf 6B bewegt sich die Dichtung 80' in die geöffnete Position, welche die Position ganz rechts von der Dichtung 80' mit dem Spalt 51 ist, wenn der Fluiddruck umgekehrt und im Freigabehohlraum 70 angelegt wird, um den Kolben 66 in Richtung der freigegebenen Position zu bewegen. In der geöffneten Position ist zwischen der Dichtung 80' und dem Gehäuse 26 ein Leckdurchgang 53 ausgebildet, wodurch das Fluid aus dem Freigabedurchgang 70 in Richtung der Kupplungsscheibe 56 strömen kann. Insbesondere strömt das Fluid um die Dichtung 80' und durch die Nuten 71', wie die Pfeile 98 und der Leckdurchgang 53 zeigen.
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Somit befindet sich die ringförmige Dichtung 80' in der abgedichteten Position, wodurch verhindert wird, dass Hydraulikfluid an der ringförmigen Dichtung 80' vorbeigeführt wird, wenn sich der Kolben 66 in der angelegten Position befindet, und die ringförmige Dichtung 80' in der geöffneten Position, sodass Hydraulikfluid an der ringförmigen Dichtung 80' vorbeigeführt wird, wenn sich der Kolben 66 in der freigegebenen Position und/oder in der teilweise angelegten Position befindet.
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Die ringförmige Dichtung 80, 80' ist eine Spezialdichtung, die zwischen dem Kolben 66 und der Abdeckung 26 angeordnet ist. Wenn der Kolben 66 angelegt wird und die Kupplung 14 eingekuppelt ist, aktiviert sich die Dichtung 80, 80' schnell, da die Kupplungsscheibe 56 nicht als Dichtung für den Freigabehohlraum 70 dienen muss. Da der Reibmaterialbelag 59 nicht als Dichtung wirken muss, können die Öffnungen 67 durch die Reibmaterialbeläge 59 geschnitten werden, um eine bessere Kühlung der Kupplungsanordnung 14 zu ermöglichen. Der Kolben 66 und die Dichtung 80, 80' ermöglichen unterschiedliche Ölströmungsraten, je nachdem, ob der Kolben 66 angelegt wird oder in welche Richtung der Dichtungsdruck gerichtet ist. So lässt beispielsweise die Öffnung 82 eine bestimmte Menge an Kühlfluid durch den Kolben 66 strömen, wenn der Kolben 66 angelegt wird (z. B. können etwa 1-3 L/min durch die Öffnung 82 strömen, wenn der Kolben 66 angelegt wird, abhängig von der Größe der Öffnung 82, wie vorstehend erläutert). Wenn der Kolben 66 freigegeben wird, strömt eine größere Menge an Fluid am Kolben 66 vorbei, sowohl durch die Öffnung 82 als auch durch die Dichtung 80, 80' durch den Leckagepfad 53. In einigen Fällen strömt beispielsweise 6-8 l/min Fluid am Kolben 66 vorbei, wenn der Kolben 66 ausgerückt ist. Zum Steuern des Kolbens 66 ist keine zusätzliche dedizierte Hydraulikleitung erforderlich, wodurch eine vereinfachte und kompaktere Bauweise mit weniger Komponenten möglich ist.
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Diese Beschreibung ist lediglich exemplarisch und Varianten sollen innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung liegen. Die hier gezeigten Beispiele können auf verschiedene Arten kombiniert werden, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen bzw. zu überschreiten. Solche Varianten sollen nicht als eine Abweichung vom Sinn und Umfang der Erfindung betrachtet werden.
