DE1450834C - Hydrodynamischer Drehmomentwandler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydrodynamischen Drehmomentwandler oder eine hydrodynamische Kupplung mit einer hydraulisch betätigten Reibungskupplung, deren Gegendruckplatte und Betätigimgskolben mit dem Pumpen- oder Turbinenrad und deren Reibscheibe mit der Getriebeausgangswellc verbunden ist, wobei der üetätigungskolben von dem im Wandlcrkreislauf herrschenden Fülldruck einerseits und von dem im Kupplungsraum zwischen der Gegendruckplatte und dem Betätigungskolben herrschenden Druck andererseits beaufschlagt ist und der Wandlerkreislauf über eine Bohrung mit engem Querschnitt mit dem Kupplungsraum in Verbindung steht, und ein Verteilerventil wahlweise den Wandlerkreislauf mit einer Hilfsdruckwelle und den Kupplungsraum mit einer Abflußleitung bzw. umgekehrt verbindet, wobei der Kupplungsraura durch die Reibscheibe in eine innere und eine äußere Kupplungskainmer aufgeteilt ist, die über in den Reibflächen angeordneten Öffnungen miteinander verbunden sind.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieses Typs sind die Reibbeläge der Reibungskupplung mit radial verlaufenden Rippen versehen, in welchen die Arbeitsflüssigkeit beim Ein- oder Auskuppeln in der einen oder anderen Richtung strömt; bei einer gegebenenfalls plötzlich notwendigen Umkehr der Strömungsrichtung der Arbeitsflüssigkeit nuilj eine relativ große Verzögerung beim Kuppelvorgang in Kauf genommen weiden. Diese Verzögerungswirkung hat sich als besonders nachteilig erwiesen, insbesondere dann, wenn — bei einer Verwendung im Kraftfahrzeug — z. B. im Stadtverkehr sehr oft gekuppelt werden muß.

Durch die Erlindung soll mit einfachen Mitteln erreicht werden, daß die mechanische.Kupplung des Getriebes bei Drehmomenluinkchr andere Eiugriffseigenschaften aufweist als bei normaler Drehmomentrichtung. Dabei soll der Anpreßdruck beim Betätigen der Kupplung bei getriebener Ausgangswelle des Getriebe:; schneller ansteigen als bei treibender Ausgangswelle.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die in den Reibflächen angeordneten Öffnungen einen Verschlußteil aufweisen, der bei treibender Getricbeeingangswelle und getriebener Getriebeausgangswclle unter der Wirkung dieser Drehkraftrichtung in Olfenstellung und bei getriebener Hingangswelle und treibender Ausgangswelle in Schließstellung gebracht wird.

Durch die Erfindung wird mit relativ einfachen Mitteln die Wirkungsweise der hydraulischen Drehmomentwandler verbessert und somit auch die Sicherheit der Betriebsweise erhöht.

in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung besteht der Verschlussteil aus einem schwenkbar an der Reibscheibe befestigten Hebel, der ohne Spiel in eine Nut einer Vielkeilveizahnung der Ausgangswelle eingreift, in welche die Reibscheibe mit einer Gegenkeilverzahiumg mit gewissem Umfangsspiel gelagert ist, so daß bei Umkehr der Drehmomentriclitung infolge einer kurzen Relativdreliung zwischen den beiden Verzahnungen der Hebel um seinen Drehpunkt verschwenkt wird und die öffnung öffnet bzw. schließt.

Nachfolgend wird die Erlindung au Hand von auf di.il Zeichnungen dargestellten Aiisfiilirungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. I einen Längsschnitt gemäß Linie I-I von Fig. 2 durch einen erfindungsgemäßen Drehmomentwandler,

Fig. 2 eine Teilansicht auf den Drehmomentwandler gemäß Linie H-IΓ mit einem Teilschnitt gemäß Linie Ua-Il α von F i g. 1,

Fig. 3 eine Ansicht auf den Drehmomentwandler gemäß Linie III-III von Fig. 1,

F i g. 4 eine Ansicht des Drehmomentwandler gemaß Linie IV-IV von Fig. 3, teilweise im Schnitt,

Fig. 5a und Fig. 5b Teilansichten des Schnittes gemäß F i g. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 6 ein Schema der Kanäle der hydraulischen Steuerung des Drehmomentwandler,
Fig. 7 ein Detail in Teilansicht einer abgeänderten Ausführungsform des Drehmomentwandler,

Fig. 8 einen Schnitt gemäß Linie VIII-VIII von Fig.7.

Die in den F i g. 1 bis 6 dargestellte Ausfiihrungsform eines Getriebes mit einem Drehmomentwandler gemäß der Erfindung ist für Kraftfahrzeuge bestimmt. Nach Fig. 1 sind eine Getriebeeingangswelle 10 sowie eine Getriebeausgangswelle 11 vorgesehen, die mit der Eingangswelle 12 eines Über-Setzungsgetriebes und/oder eines Umkehrgetriebes 13 drehfest verbunden ist, dessen Gangschalthebel 14 in F i g. 6 gezeigt ist.

Das Getriebe weist eine hydraulische Maschine 15 auf, die durch eine Reibungskupplung 16 auskuppelbar ist. Die Maschine 15 ist beim AusführungsbeispiGl ein hydraulischer Drehmomentwandler; sie kann jedoch auch als hydraulische Kupplungsvorrichtung ausgebildet sein.

Zwischen dem Motorgehäuse und dem Getriebegehäuse ist ein festes Gehäuse 17 eingesetzt. In diesem Gehäuse ist ein drehbarer, mit Drucköl gefüllter Behälter 18 vorgesehen, in dem der hydraulische Wandler 15 und die Reibungskupplung 16 angeordnet sind.

An der Eingangswelle 10 ist über eine biegsame Scheibe 19 der drehbare Behälter 18 angebracht, welcher etwa die Form einer Glocke hat und mit einem Pumpenrad 20 des Wandlers 15 fest verbunden ist; dessen Turbinenrad 21 ist wiederum mit einem Teil 22 fest verbunden, welches über ein Lager 23 um eine feststehende .Hülse 24 drehbar gelagert ist. Letztere ist mit dem festen Gehäuse 17 verbunden und umgibt die Ausgangswelle 11. Das Leitrad 25 des Wandlers 15 ist mit einem Teil 26 verbunden, das sich infolge eines Freilaufrades 27 und der Hülse 24 nicht in einer entgegengesetzten Richtung zur Eingangswelle drehen kann.

Das Teil 22 ist an einem Betätigungskolben 28 für

die Reibungskupplung 16 befestigt (Fig. 5). Diese Reibungskupplung soll das Turbinenrad 21 mit der Ausgangswelle Il selbsttätig ein- oder auskuppeln, je nachdem, ob der Gangschalthebel 14 losgelassen oder vom Fahrer betätigt wird und je nachdem, ob beim Getriebe 13 ein Gang eingeschaltet ist odpr nicht.

Der achsparallel umgebogene Rand 29 des Betätigungskolbens28 bildet eine Art Trommel mit großem Durchmesser, in die eine Gegendruck- bzw. Spannplatte 30 eingesetzt ist; letztere wird durch einen fi5 Federring 31 an den Betätigungskolben 28 gedrückt. Dieser Federring 31 dient nur dazu, eine Kraft in axialer Richtung auszuüben.

Die Spannplatte 30 ist drehfest über mehrere

Zapfen 32 mit dem Betätigungskolben 28 verbunden; beim Ausführungsbeispiel sind drei Zapfen 32 vorgesehen, welche an der Spannplatte 30 durch Ausstanzen hergestellt sind und in Aussparungen 33 im Betätigungskoiben 28 eingreifen.

Es ist wenigstens eine Reibscheibe 34 mit kleinem Durchmesser vorgesehen, welche Reibbeläge 35 an leiden Stirnflächen aufweist und zwischen dem Betätigung -.kolben 28 und der Gegendruckplatte 30 eingesetzt ist. Die Reibscheibe ist in Vorsprüngen und Rillen 36 gelagert, die an einer Nabe 37 vorgesehen sind, die selbst wieder in Vorsprüngen und Rillen 38 der Ausgangswelle 11 gelagert ist, so daß die Reibscheibe 34 mit letzteren drehfest verbunden ist.

Aus Fig. 5a und Fig. 5b ist ersichtlich, daß der Radius 76 der Nabe 37 im wesentlichen dem Radius 77 der Hülse 24 gleicht. Dank dieser Anordnung entsteht beim Auskuppeln kein axialer Schub auf die Kupplungsscheiben und das Turbinenrad, der die Nabe 37 über einen Ring 78 an das Gehäuse 18 drücken würde. Beim Auskuppeln wird also eine Reibung an der Stelle 78« an einem Ring mit großem Durchmesser vermieden. Das Restmoment beim Auskuppeln wird daher auf Grund des in der Kam mer 40 auf den, mittigen Bereich der Nabe 37 ausgeübten Öldrucks auf das zwischen dem Ring 78 und und dem Gehäuse 18 erzeugte Reibmoment verringert.

Die Reibungskupplung 16 weist am Rand der Reibscheibe 34 zwischen der Gegendruckplatte 30 und dem Betätigungskolben 28 einen mit Öl gefüllten Raum 39 mit veränderbarem Volumen auf, und in dem von den Reibbelägen 35 radial begrenzten Raum ist zwischen der Gegendruckplatte 30 und dem Betätigungskolben 28 eine weitere Kammer 40 vorgesehen, die ebenfalls ein veränderbares Volumen aufweist. Der Raum 39 steht mit der Kammer 40 über Öffnungen 41 in Verbindung, die z. B. in der Reibscheibe 34 oder in den Reibbelägen 35 angeordnet sein können.

Der progressive Druckanstieg wird bewirkt durch die Strömung des Öls von einer in die andere Kammer über die kalibrierten öffnungen 41 in der Reibscheibe 34. Die Reibungsflächen des Betätigungskolbens 28 und der Gegendruckplatte 30 sind konisch ausgebildet, .jedoch im wesentlichen parallel, so daß die Reibung in einer Ebene stattfindet. Wenn die Annäherung beendet ist und die Reibscheibe die Gegendruckplatte und den Betätigungskolben an zwei kreisförmigen Flächen berührt, kann das Öl nur noch durch die kalibrierten öffnungen 41 fließen.

Es sind Vorkehrungen getroffen, daß der Druckabfall an den öffnungen 41 beim Einkuppeln größer ist als beim Auskuppeln.

Man erkennt aus Fig. 5a und Fig. 5b, daß die axiale Bemessung der Kammer 39 sehr kurz ist, so daß eine Progressivität beim Einkuppeln durch den Druckabfall ermöglicht wird. Hierdurch läßt sich erreichen, daß der Betätigungskolben 28 und die Gegendruckplatte 30 ohne Verringerung der Progressivität eine beträchtliche Dicke an der Stelle 74 gegenüber den Reibbelägen 35 haben können, so daß eine große Wärmespeicherung gewährleistet und eine Zerstörung der Reibbeläge verhindert wird. Die Bereiche 75 des Kolbens 28 sind dünner ausgebildet, damit eine geeignete Elastizität erreicht wird und Irotzdem eine einfache Bearbeitung der Reibflächen an den Stellen der Reibbeläge 35 möglich ist.

Der rotierende Behälter 18 ist mit Drucköl gefüllt und in zwei Räume aufgeteilt, von denen der eine außerhalb der Platten 28 und 30 der Reibungskupplung 16 liegt und den Arbeitskreis 42 des Wandlers 15 sowie eine die Platten 28 und 30 umgebende Kammer 43 umfaßt, welche an der Seite des Wandlers 15 angeordnet ist. Der andere Raum liegt zwischen dem Betätigungskolben 28 und der Gegendruckplatte 30 und besteht aus den Kammern 39 und

ίο 40. Die beiden Räume bzw. Kammern 42/43 und 39/40 stellen miteinander lediglich durch kalibrierte Öffnungen 44 in Verbindung, weiche am Turbinenrad 21 vorgesehen sind und vorgespannte Rückschlagventile 45 aufweisen, so daß ein Arbeitsmittelumlauf in Richtung 42/40 möglich, in umgekehrter Richtung jedoch unterbunden ist. Vorzugsweise bildet jedes Ventil 45 eine vorgefertigte unabhängige Baueinheit, die sich leicht einsetzen läßt.

Die Kammer 43 wird über eine im Innern der Ausgangswelle 11 vorgesehene Leitung 46 mit Drucköl versorgt. Die Leitung 46 steht mit einer Reihe von Kanälen 47 in Verbindung, die radial verlaufen, Fächerförmig angeordnet sind und einen geringen Druckverlust aufweisen. Jeder Kanal 47 kann durch Andrücken einer mit Rillen versehenen Platte 48 an das Gehäuse 18 hergestellt werden. Er mündet an der Stelle 49 am Rand der Gegendruckkammer 43.

Der Arbeitskreis 42 des Wandlers 15 wird über

einen Spalt 50 am Rand durch Auslässe 49 der Kanäle 47 mit Öl versorgt. Der Raum 50 ist zwischen dem Pumpenrad 20 und dem Turbinenrad 22 vorgesehen.

Das Öl kann den Wandlerkreis 42 über den Spalt 51 zwischen dem Turbinenrad 21 und dem Leitrad 25 verlassen und über die Rückschlagventile 45 in die Kammer 40 gelassen; letztere steht mit einem zylindrischen Raum 52 in Verbindung, der zwischen der Ausgangswelle 11 und der Hülse 25 vorgesehen ist.

Der Kanal 46 und der zylindrische Raum 52 sind mit einem Verteiler 53 bzw. einer Leitung 54 und einer weiteren Leitung 55 verbunden (F i g. 6). Der Verteiler 53 wird mit Drucköl über eine Leitung 56 versorgt, die an eine Pumpe 57 angeschlossen ist (Fig. 1 und 6), welche aus einem Vorratsbehälter 58 gespeist wird. Die Pumpe 57 ist vorzugsweise in der Nähe des Pumpenrades 20 angeordnet und wird von diesem angetrieben. Das Antriebsrad der Pumpe ist auf einem Lager 73 gelagert, welches hohe Drehgeschwindigkeiten zuläßt. Der Verteiler 53 weist z. B. ein Elektroventil in einem seitlichen Gehäuse 59 (F i g. 2 bis 4) auf.

Das Gehäuse 59 trägt einen Vorratsbehälter 58 sowie eine Ausdehnungskammer 70 (F i g. 4), welche mit einem abgedichteten Pfropfen 71 versehen ist. Ein Überlaufrohr 72 ist für das Ableiten überschüssigen Öles z. B. bei übermäßiger Füllung vorgesehen und an einer solchen Stelle angeordnet — möglichst weit von der Auspuffanlage des Motors.

Ein Schieber 80 des Verteilers 53 (Fig. 2 und 6) ist vorzugsweise mit zwei Schultern 81 und 82 versehen, um ein Klemmen auf Grund mechanischer oder thermischer Verformungen der Bohrung zu verhindern. Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß das öl in eine Kammer 83 gelangt, bevor es durch die öffnungen 84 und 85 in ilen Vorratsbehälter 58 fließt. Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform ist kein Kühler vorgesehen. Um diesen anzubringen, würde es ge-

nügen, die Öffnungen 84 und 85 nicht anzubringen und an der Stelle 86 eine Verbindung mit einem Kühler herzustellen, von dem das Arbeitsmedium in den Vorratsbehälter 58 fließt.

Der mit einem Elektromagneten 64 versehene Verteiler 53 wird mit Drucköl über eine Leitung 56 gespeist, welche an die aus dem Vorratsbehälter 58 gespeiste Pumpe 57 angeschlossen ist. Die Leitung 56 ist außerdem mit einem Auslaßventil 61 in Verbindung. Der Rückfluß zum Vorratsbehälter 58 erfolgt über die Leitung 62. In F i g. 4 und 6 ist die Rückführungsleitung 62α zum ,Abführen des Arbeitsmcdiums zu verschiedenen Stellen in den Vorratsbehältern angedeutet.

Der Verteiler 53 wird vom Elektromagneten 64 und einer Gegendruckfeder gesteuert. Der Stromkreis 66 des Elektromagneten 64 weist zwei parallel geschaltete Unterbrecher auf, nämlich einen Unterbrecher 67, der durch den Gangschalthebel 14 betätigt wird, und einen Unterbrecher 68, der auf die Leerlaufstellung des Getriebes anspricht. Der Unterbrecher 67 wird immer dann geschlossen, wenn der Fahrer den Gangschalthebel faßt, und wird geöffnet, wenn der Gangschalthebel losgelassen wird. Der Unterbrecher 68 ist in der. Leerlaufstellung geschlossen und bei einem eingelegten Gang geöffnet.

Wenn ein Gang eingeschaltet ist, nimmt das Elektroventil eine solche Stellung ein, daß die Leitung 56 mit der Leitung 54 in Verbindung steht, während die Leitung 55 an den Vorratsbehälter 58 angeschlossen ist. Es gelangt somit Drucköl aus der Leitung 54 zum Hohlraum 46, die Kanäle 47, den Raum 43 und den Wandlerkreis 42. Das Drucköl öffnet die Ventile 45, unterliegt einem starken Druckverlust und kehrt über die Leitungen 52 und 55 in den Vorratsbehälter 58 zurück. Als Folge des höheren Druckes in der Gegendruckkammer 43 im Verhältnis zum Druck im Raum 39 und derJCammer 40 wird die Kupplung in eingekuppeltem Zustand gehalten.

Sobald das Getriebe in Leerlaufstellung ist oder wenn der Gangschalthebel betätigt wird, strömt dn.s Drucköl aus der Leitung 56 in die Leitungen 55 und 52, so daß ein höherer Druck in den Kammern 40 und 39 aufgebaut wird, während die Ventile 45 sich schließen. Die Kupplung wird ausgekuppelt, und der Wandlerkrcis 42 wird über die Leitung 54 entleert.

Gemäß den Fig. 7 und 8 sind Durchlässe94 vorgesehen, die durch einen Verschlußhebel 92 gesteuert werden, um die »Progressivität« in Abhängigkeit von der Kraftrichtung der auftretenden Reibung in Überlagerung zur Wirkung der öffnungen 41 zu beeinflussen. Die Nuten 90 der Keilverzahnung der Reibscheibe 34 weisen gegenüber den Rillen 91 der Keilverzahnung der Nabe 97 ein Winkelspiel auf. Um eine an der Reibscheibe 34 drehbar gelagerte Achse 93 ist ein Hebel 92 schwenkbar gelagert, der einen Verschluß für die Öffnung 94 der Reibscheibe 34 bildet. Die Öffnung 94 ist mit Durchlässen 95 in den Reibbelägen 35 verbunden und verbindet den Raum und die Kammer 40 zu beiden Seiten der Reibbeläge miteinander. Das Ende 96 des Hebels 92 ist ohne Spiel in Rillen 91 der Nabe 37 gelagert.

In Abhängigkeit von der Richtung des zwischen den Rillen 90 und 91 übertragenen Drehmoments schwenkt der Hebel 92 um die Achse 93 und verschließt oder öffnet die Öffnung 94. Bei einer Motorbremsung ist die Öffnung 94 geschlossen, so daß die »Progressivität« des Kupplungseingriffs zur Wirkung kommt und Stöße vermieden werden, wenn der Fahrer schnell einkuppelt. Bei einem Antrieb vom Motor her ist die öffnung 94 geöffnet, so daß ein schräger Eingriff vermieden wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hydrodynamischer Drehmomentwandler oder hydrodynamische Kupplung mit einer hydraulisch betätigten Reibungskupplung, deren Gegendruckplatte und Betätigungskolben mit dem Pumpen- oder Turbinenrad und deren Reibscheibe mit der Getriebeausgangswelle verbunden ist, wobei der Betätigungskolben von dem im Wandlerkreislauf herrschenden Fülldruck einerseits und von dem im Kupplungsraum zwischen der Gegendruckplatte und dem Betätigungskolben herrschenden Druck andererseits beaufschlagt ist und der Wandlerkreislauf über eine Bohrung mit engem Querschnitt mit dem Kupplungsraum in Verbindung steht, und ein Verteilerventil wahlweise den Wandlerkreislauf mit einer Hilfsdruckwelle und den Kupplungsraum mit einer Abflußleitung bzw. umgekehrt verbindet, wobei der Kupplungsraum durch die Reibscheibe in eine innere und eine äußere Kupplungskammer aufgeteilt ist, die über in den Reibflächen angeordneten Öffnungen miteinander verbunden sind, dadurch gekenn ζ eich net, daß diese öffnungen (41) einen Vcrschlußteil (92) aufweisen, der bei treibender Getricbeeingangswelle (10) und getriebener Getriebeausgangswellc (11) unter der Wirkung dieser Drehkraftrichtung in OffcnstelluiiK und bei getriebener Eingangswelle (10) und treibender Ausgangswelle (11) in Schließstellung gebracht wird.

2. Hydrodynamischer Drehmomentwandler, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußteil

(92) aus einem schwenkbar an der Reibscheibe (34) befestigten Hebel (92) besteht, der ohne Spiel in eine Nut einer Vielkeilverzahnung (91) der Ausgangswelle (11) eingreift, in weiche die Reibscheibe mit einer Gegenkcilverzahnung (90) mit gewissem Umfangsspiel gelagert ist, so daß bei Umkehr, der Drehmomentrichtung infolge einer kurzen Relativdrehung zwischen den beiden Verzahnungen der Hebel (92) um seinen Drehpunkt

(93) verschwenkt wird und die öffnung (41) öffnet bzw. schließt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen