DE2909968A1

DE2909968A1 - Hydrodynamischer drehmomentwandler

Info

Publication number: DE2909968A1
Application number: DE19792909968
Authority: DE
Inventors: Gerold Ing Grad Bieber; Franz Boss; Karlheinz Ing Grad Schachmann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1979-03-14
Filing date: 1979-03-14
Publication date: 1980-09-18
Also published as: GB2043843B; US4362017A; IT1141697B; GB2043843A; DE2909968C2; IT8046825A0

Description

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Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmomentwandler gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Drehmomentwandler der beschriebenen Anordnung werden mit Wandlerflüssigkeit, z. B. Öl, von einer Pumpe gefüllt, wobei die Zuführung in den Torusraum oder Ringraum des Wandlers in der Nähe des Pumpenrades und deren Ableitung meist über einen Kühler in den Sumpf des Getriebes in der Nähe des Turbinenrades erfolgt. Häufig ist das Leitrad zwischen Pumpenrad und Turbinenrad an der Innenseite dieses Ringraumes angeordnet, so daß die Zuführung zwischen Pumpenrad und Leitrad und die Ableitung zwischen Turbinenrad und Leitrad erfolgt.

Bei allen bekannten Drehmomentwandlern dieser Bauart ist der Zuführkanal oder sind die Zuführkanäle für das öl in oder an der Leitradabstützung angeordnet. Durch Kanäle im Fuß des Pumpenrades - meist zwischen dem eigentlichen Pumpenrad und dem Lager für dieses Pumpenrad - wird das öl dann in den Spalt zwischen Pumpenrad und z. B. Leitrad geleitet und gelangt dann in den Torusraum des Wandlers. Dabei erhält das Öl bei dem Durchgang durch den Fuß des Pumpenrades bereits die Rotationsbewe-gung dieses Pumpenrades und behält diese auch durch die Wirkung der Rotation im Spalt zwischen z. B. Leitrad und Pumpenrad bei. Infolge dieser Rotationsbewegung und der Tatsache, daß das von der Pumpe kommende Öl gegenüber dem öl im Ringraum des Wandlers kälter und damit schwerer ist, verbleibt dieses frische Öl unter

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der Wirkung der Fliehkraft an der äußeren Wandung des Ringraumes und wird ohne befriedigende Vermischung mit dem wärmenden Öl durch den Spalt zwischen Turbine und z. B. Leitrad auch zuerst wieder abgeführt.

Die Ableitung der im Wandler entstehenden Erwärmung des Öles, die sich insbesondere bei vielen sich wiederholenden Anfahrvorgängen ergibt, erfolgt also relativ mangelhaft. Dies erfordert Wandlerfüllpumpen, die oft groß dimensionniert werden müssen, um einen hohen öldurchsatz zu erhalten, damit eine befriedigende Abführung der Wandlererwärmung ermöglicht wird.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung die Kühlung eines hydrodynamsichen Drehmomentwandlers zu verbessern.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.

Nach der Erfindung kann bei größerer Temperaturdifferenz zwischen Eingangs- und Ausgangstemperatür und gleicher Kühlleistung der ölkühler verkleinert werden. Der ölstrom von der Wandlerförderpumpe in den Torusraum des Wandlers wird so geführt, daß er möglichst mit dem Pumpenrad nicht in Berührung kommt und wenn das aus konstruktiven Gründen nicht ganz vermeidbar ist, jedoch auf keinen

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Fall die Rotation des umlaufenden Pumpenrades aufnehmen kann. Der Eintritt in den Torusraum erfolgt so, daß der ölstrom aufgrund seines Druckes, seiner Richtung und seines Einstrahlpunktes sich mit dem im Torusraum befindlichen öl gut vermischt und nicht gleich aufgrund der tieferen Temperatur des damit höheren Gewichtes infolge der Rotationskraft an die äußere Begrenzung des Pumpenrades anlegt und auf der Turbinenseite wieder abgeführt wird, ohne einen optimalen Einfluß auf die Reduzierung der Temperatur des Öles im Torusraum genommen zu haben.

Bei einer guten Vermischung des neuen, relativ kalten mit dem relativ warmen öl im Torusraum, wie es nach der Erfindung eintritt, wird die Temperatur merklich gesenkt. Nun ist aber die Abführung dieser erhöhten Temperatur in den meisten Einsatzfällen vom Wandler ein nicht unerhebliches Dimensionierung skr iter ium.

Die Wandlerfüllpumpe muß vor allem wegen dem erforderlichen Durchsatz des Öles und der inneren Wärmeabführung relativ groß gehalten werden, was auch zu einer hohen Verlustleistung führt, die durch die Erfindung gesenkt werden kann. Aber auch die Größe des Wandlers kann ggf. verringert werden, wenn der Wandler aus Gründen der sich ergebenden mittleren Wandlertemperatur größer ausgelegt wurde als es von der Anpassung an den Motor her notwendig gewesen wäre, um durch größere Abstrahlung und Außenkühlung diese Temperaturprobleme mit beherrschen zu helfen.

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Bei der Kombination eines Drehmomentwandlers mit einem mechanischen Getriebe tritt diese sich ergebende Durchmesser— bedingung besonders kraß in Erscheinung, wie aus fast allen, z. B. Automatgetrieben, erkennbar ist. Der größte Durchmesser solcher Getriebekombinationen wird immer durch den Durchmesser des Wandlers bestimmt, während das mechanische Getriebe einen wesentlich geringeren Durchmesser beansprucht.

Eine besonders günstige Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich nach Anspruch 2, wenn das öl durch das Leitrad in den Torusraum geführt wird, einmal, weil das Leitrad meist feststeht und weil in dieser Ausgestaltung der Ölstrom außerhalb des Torusraumes in keinem Fall die Rotation des Pumpenrades aufnehmen kann. Der Ringraum im Leitradabstützungsflansch nach Anspruch 3 ist deshalb besonders günstig, weil alle ölstromlenkungseinrichtungen nach Anspruch 4 ohne Rücksicht auf die Stellung des Leitrades versorgt werden können und weil bei einer evtl. Rotation des Leitrades diese Versorgung ebenfalls noch gewährleistet ist.

Nach Anspruch 4 sind im oder am Leitrad neben der funktionsgerechten Ausgestaltung für die Lenkung des Ölstromes vom Turbinenrad zum Pumpenrad noch Lenkeinrichtungen vorgesehen und deshalb vorteilhaft, weil damit eine Lenkung des Frischölstromes möglichst weit in den Torusraum hinein möglich wird. Für eine gute Vermischung des Öles ist aber gerade diese BeAkte 5576

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dingung von großem Vorteil, weil, solange eine völlige Vermischung des Öles noch nicht stattgefunden hat, das neu zugeführte, kältere und damit schwerere Öl infolge der Wirkung der Rotation das Bestreben hat, sich nach außen zu bewegen.

Die Führung des frischen Öles durch den durchbrochenen Distanzring zwischen Pumpenradlager und Freilauf des Leitrades nach Anspruch 5 ist deshalb günstig, weil ja die Zuführung des frischen Öles infolge des erforderlichen Druckgefälles zwischen öleintritt und ölaustritt im Torusraum möglichst nahe am Pumpenrad erfolgen sollte und weil natürlich an dieser Stelle eine besonders günstige Schmierung dieser Lager möglich und weil endlich auch die Herstellung dieser Durchbrüche sehr einfach ist.

Eine Abdeckung des Spaltes zwischen Leitrad und Pumpenrad im Torusraum nach Anspruch 6 kann dann besonders vorteilhaft sein, wenn das frische öl sehr nahe am Fuß des Pumpenrades zum Torusraum hin erfolgt und wenn die Abgrenzung dieses Ölstromes nach Anspruch 4 gegenüber dem Pumpenrad mit Taschen oder Stegen erfolgt.

Und schließlich ist die Zuleitung des frischen Öles durch z. B. Bohrungen im Turbinenrad nach Anspruch 7 auch deshalb noch vorteilhaft, weil das Turbinenrad immer dann eine, gegenüber dem Pumpenrad geringere Drehzahl hat, wenn der Wandler wirkt und damit eine hohe Temperaturentwicklung hat. Das frisch

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zugeführte Öl nimmt also zunächst eine geringere Rotation an als es bei der Zuführung durch den Fuß des Pumpenrades erfolgen würde. Selbst diese Anordnung fördert noch die gute Durchmischung des Öles im Wandler und die beschriebenen Vorteile nach dem Patentanspruch 1 treten ebenfalls ein.

Im folgenden werden weitere Einzelheiten der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel und anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt durch einen hydrodynamischen Drehmomentwandler im Trilok-Prinzip nach dem Stand der Technik.

Fig. 2 einen Teilschnitt durch einen hydrodynamischen Drehmomentwandler im Trilok-Prinzip nach den Ansprüchen 1 bis 5 der Erfindung.

Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2 nach einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 2 und 4.

Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 2 nach einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 2,4 und 6.

In Fig. 1 wird gezeigt, wie das bei einem hydrodynamischen Drehmomentwandler im Trilok-Prinzip nach dem Stand der Technik von der nicht dargestellten Wandlerfüllpumpe über den ölzuführ-

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kanal 1 im Leitradabstützungsflansch 2 frische, kältere Öl durch Kanäle 3 des Pumpenradfußes 4, die zwischen dem Lager 5 des Pumpenrades 6 und dem nicht durchbrochenen, eigentlichen Fuß 4 des Pumpenrades 6 angeordnet sind, in den Spalt 7 zwischen dem Pumpenrad 6 und dem Leitrad 8 geleitet wird und so den Torusraum des hydrodynamischen Drehmomentwandlers erreicht. Infolge der Wirkung der Temperatur und der bereits im Fuß 4 des Pumpenrades aufgenommenen Torsion verbleibt dieser Ölstrom an der äußeren Begrenzung 14 des Torusraumes, vermischt sich also relativ schlecht mit dem im Torusraum bereits befindlichen öl und bewegt sich der äußeren Begrenzung des Torusraumes entlang am Pumpenrad 6 und Turbinenrad 11 und verläßt den Torusraum durch den Spalt 12 zwischen Turbinenrad 11 und Leitrad 8 sowie zwischen Turbinenwelle 13 und Leitradabstützungsflansch 2, wird dann meist über einen Ölkühler dem Sumpf des Getriebes - nicht dargestellt zugeführt, ohne zu einer optimalen Ableitung der im Wandlertorusraum entstehenden Erwärmung beizutragen.

In Fig. 2 wird nach der Erfindung am Beispiel eines hydrodynamischen Trilok-Wandlers gezeigt, wie das von einer Wandlerfüllpumpe kommende frische, relativ kalte Öl durch den Ölzuführkanal 10 des Leitradabstützungsflansches 20 in einen Ringraum 15 zwischen dem Lager 50 des Pumpenrades 60 und dem Freilauf 16 des Leitrades 80 geführt wird. Der Distanzring 17 zwischen Pumpenradlager 50 und Freilauf 16 ist dabei für den Öldurchtritt unterbrochen.

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Aus dem Ringraum 15 heraus wird das Pumpenradlager 50 sowie der Freilauf ausreichend geschmiert.

Die mit dem Pumpenrad 60 rotierende Lagerhälfte 50' ist dabei abgedeckt und der Frischölstrom wird über Kanäle 18 im Fuß des Leitrades 80 in den Torusraum 90 geleitet. Durch Düsen wird dabei die möglichst weite Beförderung des Frischöles in den Torusraum 90 hinein gefördert.

Die gute Vermischung des relativ kalten Öles mit dem relativ warmen Öl im Torusraum erfolgt dann in der schon beschriebenen Weise.

Die nach der Erfindung bessere Wärmeableitung infolge der besseren Vermischung wird dann in an sich bekannter Weise mit dem Ölstrom durch den Spalt 120 zwischen dem Turbinenrad 110 und Leitrad 80 sowie zwischen Turbinenwelle 130 und Leitabstützungsflansch 20 über einen ölkühler in den Sumpf des Getriebes geführt.

In Fig. 3 ist eine weitere Möglichkeit zur Ausgestaltung nach Anspruch 2 und 4 gezeigt.

Der Ölstrom wird dabei über Taschen 22 im Leitrad 800 in den Torusraum 900 geleitet. Die Abdeckung zum Pumpenrad 600 hin erfolgt dabei mit Stegen.

In Fig. 4 ist eine weitere Möglichkeit zur Ausgestaltung nach Anspruch 2, 4 und 6 gezeigt.

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Der ölstrom wird dabei über Kanäle 25 im Leitrad 800 in den Torusraum 900 geleitet. Die Abdeckung zum Pumpenrad 600 hin erfolgt dabei mit Stegen 23 und der Schlitz zwischen Leit- und Pumpenrad wird mit einer Überlappung 24 am Leitrad abgedeckt.

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T-PA pz-hg

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Claims

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN Aktiengesellschaft
Friedrichshafen

Hydrodynamischer Drehmomentwandler Patentansprüche

j 1.(Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit offenem Kreislauf, in dem die Zufuhr der Wandlerflüssigkeit, z. B. öl, dem Wandlertorus zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet , daß die zugeführte, relativ kalte Wandlerflüssigkeit erst im Torusraum (9, 90) die Rotation des Pumpenrades (6, 60) aufnimmt.
2. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Öles durch das Leitrad (80) in den Torusraum (90) des Wandlers erfolgt.
3. Hydraulischer Drehmomentwandler nach Anspruch 2, d a durch gekennzeichnet, daß der Leitradabstützungsflansch (20)

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einen zum Leitrad (90) hin offenen, mit öl gefüllten Ringraum (15) hat, der von dem Ölzuführkanal (10)/den Ölzuführkanälen mit von der Wandlerfüllpumpe kommenden öl versorgt wird,
4. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitrad (80) hohle Leitradschaufeln, Taschen, Durchbrüche (22)_r Kanäle (25), Bohrungen, Düsen (21) oder Stege (23), aufweist, die das von der Wandlerfüllpumpe kommende Öl lenken.
5. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lager (50) für das Pumpenrad (60) und dem Freilauf (16) für das Leitrad (80) durchbrochene Distanzringe (17) angeordnet sind.
6. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der etwa radial verlaufende Spalt (70) zwischen Pumpenrad (60) und Leitrad (80) vom Leitrad her zum Torusraum hin abgedeckt ist.
7. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Öles durch das Turbinenrad (110) in den Torusraum (90) des Wandlers erfolgt.

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