DE2943462A1

DE2943462A1 - Hydrokinetischer drehmomentwandler, insbesondere fuer kraftfahrzeugantriebe

Info

Publication number: DE2943462A1
Application number: DE19792943462
Authority: DE
Inventors: Robert W Nichols
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1978-12-06
Filing date: 1979-10-27
Publication date: 1980-06-12
Also published as: CA1126618A; DE2943462C2; JPS6112144B2; GB2036932A; JPS5578851A; US4203288A; GB2036932B

Description

Hydrokinetischer Drehmomentwandler, insbesondere für Kraftfahrzeugantriebe

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydrokinetischen Drehmomentwandler, insbesondere für Kraftfahrzeugantriebe, mit einem mit dem Motor verbundenen Pumpenteil, einem mit dem Getriebe verbundenen Turbinenteil und einem Statorteil, die in einem ringförmigen Strömungskreislauf angeordnet sind und wobei der Pumpenteil aus einem Pumpenhauptteil und einem mit ihm wahlweise kuppelbaren Pumpenhilfsteil besteht.

Hydrokinetische Drehmomentwandler für Kraftfahrzeugantriebe sind z. B. aus den US-PS 3 212 357 und 4 090 417 bekannt.

Hydrokinetische Drehmomentwandler für Kraftfahrzeugantriebe mit der eingangs erwähnten speziellen Bauform sind gleichfalls z. B. aus den US-PS 3 189 144, 3 205 662 und 3 238 727 bekannt. Aus diesen Patentschriften ist zu entnehmen, daß das vom Drehmomentwandler erzeugte Drehmomentverhältnie abhängig von der Schaufel st* der Gesellschaft: Köln RegistergenchfKölr), HDfT84^ VbrsrSencWdeTAutelcritsratee: Robert A. Lutz

Vorstand: Peter Weiher. Vorsitzender Hermann Dederichs - WakJemar Ebers - Wilhelm Inder) - Alfred Langer ■ Hans-Joachim Lehmann

Stellvertretend: Hans Wilhelm Gab - Paul A. Guckel - Dieter Ullsperger

Ford/US-1016/16. Oktober 1979

geometrie der beschaufelten Teile des Drehmomentwandlers ist. Wird der effektive Aue tritt β winkel des Pumpenteiles dee Drehmomentwandler« mit Hilfe eines Pumpenhilf steiles verändert, so kann das Drehsahlverhältnis, das bei festgesetztemTurbinenteil erzielt wird, verändert werden. Selbstverständlich ändert sich hierbei auch das Drehmomentverhältnis. Der Zusammenhang zwischen dem Drehzahlverhältnis und dem Drehmomentverhältnis wird als sogenannter Größenfaktor "K" beschrieben und ergibt sich aus der Drehzahl des Pump« nt eile s dividiert durch die Quadratwurzel des Drehmomentes des Pumpenteile β bei dieser Drehzahl.

Da normalerweise ein hydrokinetischer Drehmomentwandler in einem Kraftfahrzeugantrieb auch im Schiebebetrieb und im Stand des Fahrzeuges wirksam ist, muß die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors so eingestellt werden, daß ein unrunder Lauf des Verbrennungsmotors im Schiebebetrieb des Kraftfahrzeuges oder ein Absterben <ie« Motors bei stehendem Fahrzeug nicht auftritt,

Obwohl die bekannten hydrokinetischen Drehmomentwandler der eingangs erwähnten Bauart bereits eine Veränderung des Größenfakt or β ¹¹K" ermöglichten, war der Bauaufwand für die Pumpenhilf steile und deren Steuerung verhältnismäßig groß, so daß si« kaum Eingang in die Großserienproduktion fanden.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen hydxokinefechen Drehmomentwandler der eingangs erwähnten Bauart derart zu verbessern, daß für den erwünschten Pumpenhiifsteil nur ein geringer Bauaufwand und praktisch kein Aufwand für dessen Steuerung erforderlich ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem ein hydrokinetischer Drehmomentwandler der eingangs erwähnten Bauart die im

030024/0616

Ford/US-1016/ 16. Oktober 1979 Patentanspruch 1 aufgezeigten Merkmale aufweist.

In den Patentansprüchen 2 bis 5 sind zweckmässige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Drehmomentwandlers aufgezeigt.

Dadurch, daß der Pumpenhauptteil mit dem Pumpenhilfsteil über eine Fliehkraftkupplung verbunden ist, die aus einem am Pumpenhauptteil befestigten ersten Kupplungsteil, zweiten, radial beweglichen Kupplungsteilen und einem, am Pumpenhilfe teil ausgebildeten dritten Kupplungsteil besteht, wobei an den zweiten Kupplungeteilen Mittel angreifen, die sie radial nach innen drücken, wird jeder weitere Aufwand zur Steuerung des Pumpenhilf steiles vermieden.

Dadurch, daß die zwischen dem Pumpenhauptteil und dem Pumpenhilfsteil ausgebildete Fliehkraftkupplung innerhalb des von den Innen mänteln der Teile des Drehmomentwandlers gebildeten Ringraumes angeordnet ist, wird kein zusätzlicher Bauraum beansprucht und die Strömungsverhältnisse im Drehmomentwandler störende, sich radial zur Innennabe erstreckende Glieder vermieden.

Die Erfindung wird anhand eines in den beiliegenden Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen

hydrokinetischen Drehmomentwandler gem. der Erfindung ;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II - II in

Fig. 1.

030024/0616

Ford/US-1016/16. Oktober 1979

Mit dem Bezugs zeichen 10 ist das eine Ende der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors bezeichnet. Es ist über Schraubenbolzen 12 mit einer Antriebsplatte 14 verbunden, deren Äußerer Umfang über Befestigungen 16 mit einem äußeren Mantelteil 18 verbunden ist, das mit dem äußeren Mantelteil 24 des Pumpenteiles das Gehäuse d«s Drehmomentwandlers bildet.

Da· äußere Mantelteil 18 ist hierbei in einer Bohrung der Kurbelwelle 10 zentriert, während das äußere Mantelteil 24 des Pumpenteil«« über eine Hohlwell« 20 im Getriebegehäuse 22 gelagert ist.

Der äußere Mantelteil 24 des Pumpenteiles ist mit einer Vielzahl von Schlitzen 26 versehen, in denen Zungen 28 von Pumpenschaufeln 30 aufgenommen werden. Die Pumpenschaufeln 30 sind radial und unter einem Winkel zur Achse des Drehmomentwandlers angeordnet. Die Pumpenschaufeln 30 sind an ihren inneren Kanten 32 über Zungen 34 am inneren Mantelteil 36 des Pumpenteiles befestigt,

In ähnlicher Weise sind Turbinen se häufe In 38 über Zungen 40 und 46 an einem äußeren Mantelteil 42 und einem inneren Mantelteil 44 des Turbinenteiles befestigt.

Statorschaufeln 48 sind zwischen einem äußeren Mantelteil 50 und einem inneren Mantelteil 52 angeordnet* Sie erstrecken sich im Weeentiichen radial und dienen dazu die Richtung des Strömungskreislaufes zu verändern um eine Drehmomentverstärkung zu erzielen.

Der Statorteil ist hierzu mit seinem Süßeren Mantelteil 50 mit dem Außenlaufring 58 einer Überholkupplung 60 verbunden, deren Inneniaufring 56 auf einer feststehenden Hohlwelle 54 angeordnet ist. Die

030024/0616

Ford/US-1016/16. Oktober 1979

2343462

Überholkupplung 60 ist hierbei derart angeordnet, daß sie eine Drehung des Statorteiles entgegen der Drehung des Pumpenteiles verhindert, ein Freilaufen in Richtung der Drehung des Pumpenteiles jedoch ermöglicht.

Der äußere Mantelteil 42 des Turbinenteiles ist an seinem radial inneren Ende mit einer Turbinennabe 62 verbunden, die über eine Kerbverzahnung auf einer Turbinenwelle 64 angeordnet ist.

Die inneren Mantelteile 36, 44 und 52 bilden einen Ringraum, in dem kein Stromungekreislauf stattfindet. Die Fliehkraftkupplung 66, über die der Pumpenhauptteil mit den Schaufeln 30 mit dem Pumpenhilfsteil mit den Schaufeln 68 kuppelbar ist, ist innerhalb dieses Ringraumes angeordnet. Die Schaufeln 68 des Pumpenhilfsteiles sind hierbei radial auswärts vom Austritt der Schaufeln 30 des Pumpenhauptteil es angeordnet. Die Schaufeln 68 bilden zwischen einem äußeren Mantelteil 70 und einem inneren Mantelteil 72 eine Verlängerung der Strömungskanäle zwischen den Schaufeln 30 und den entsprechenden Mantelteilen des Pumpenhauptteiles.

Die Fliehkraftkupplung 66 besteht im Wesentlichen aus einem Kupplungsteil 74, an dessen äußeren Bereich der Mantelteil 72 und an dessen inneren Bereich ein Nabenteil 82 ausgebildet ist. Ein weiterer Kupplungsteil 78 ist mit dem inneren Mantelteil 36 des Pumpenhauptteiles durch Schweißpunkte 88 fest verbunden und bildet eine zylinderische Lagerhülse 80 für den Nabenteil 82 des Kupplungsteile β 74. Der Nabenteil 82 ist auf der Lagerhülse 80 drehbar angeordnet und über eine Anlaufscheibe 84 und einen Sicherungsring 86 axial festgelegt.

030024/0616

Ford/US-1016/ 16. Oktober 1979

Weitere Kupplungsteile 90 sind auf dem radial äußeren Umfang des Kupplung steile 8 78 angeordnet. Die weiteren Kupplungsteile 90 sind am Umfang verteilt am Kupplungsteil 78 angeordnet und weisen Reibflächen 92 auf, die der zylinderischen Kupplungsfläche 76 am Kupplungsteil 74 gegenüberliegen.

Die Kupplungsteile 90 sind an ihrer radial einwärts liegenden Seite mit einem Schlitz 94 versehen, so daß sie rittlings auf dem Kupplungsteil 78 angeordnet werden können, wobei sie sich mit ihrer Basis an einer Keilfläche 98 des Kupplung steiles 78 abstützen.

Wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist das Kupplungsteil 78 weiterhin mit etwa tangentialen Schlitzen 100 versehen, die parallel zu den K_eilfiächen 98 ausgerichtet sind. Blattfedern 102 erstrecken sich quer durch die Schlitze 100, wobei sich der Scheitel 104 dieser Blattfedern 102 an der äußeren Kante der Schlitze 100 im Kupplungsteil ?8 abstützt, während die Schenkel der Blattfedern 102 gegen Vorsprünge 106 und 108 an den seitlichen Teilen der weiteren Kupplungsteile 90 anliegen und diese radial nach innen zu drücken suchen.

Sobald sich nunmehr der Pumpenhauptteii und mit ihm der Kupplungsteil 7S in Richtung des Pfeiles in Fig. 2 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, steigt die auf die weiteren Kupplungeteile 90 einwirkende Fliehkraft stetig an. Bei Erreichen einer bestimmten Drehzahl ist die einwirkende Fliehkraft groß genug um die Kraft der Blattfedern 102 zu überwinden und die weiteren Kupplungsteile 90 werden radial nach Außen verlagert,Dabei kommen sie über ihre Reibflache 92 in Eingriff mit der Kupplungefläche 76 und nehmen hierdurch den Pumpenhilfsteil mit. Da hierbei der Pumpenhilfsteil beschleunigt werden muß, werden die weiteren Kupplungeteile 90 abgebremst und es kommt zu einem Verkeilen zwischen ihrer Basis 96 und den Keilflächen 98 am

030024/061S

Ford/US-1016/ 16. Oktober 1979

2943A62

Kupplungsteil 78, wodurch sie stärker an die Kupplungsfläche 76 angepreßt werden.

Auf diese Weise wird jeweils bei Erreichen einer vorbestimmten Drehzahl der Pumpenhauptteil völlig selbsttätig mit dem Pumpenhilfsteil verbunden, so daß diese beiden Bauteile oberhalb einer bestimmten Drehzahl als ein gemeinsames Bauteil wirkend umlaufen.

Sobald das Kraftfahrzeug in den Schiebebetrieb übergeht, indem die Drosselklappe des Verbrennungsmotors geschlossen wird, wird in her kömmlicher Weise eine Abbremsung des Kraftfahrzeuges über den Motor erfolgen. Wird während dieser Abbremsung über den Motor die vorbestimmte Drehzahl, die z. B. bei 1. 200 Umdrehungen pro Minute liegen kann, erreicht, so reicht die auf die weiteren Kupplungs teile 90 einwirkende Fliehkraft nicht mehr aus, sie entgegen der sie belastenden Blattfedern 102 nach außen zu drücken. Dementsprechend werden die weiteren Kupplungsteile 90 durch die Blattfedern 102 radial nach einwärts bewegt und lösen hierdurch die Kupplungsverbindung zwisahen dem Pumpenhauptteil und dem Pumpenhilf steil.

Durch das Lösen der Kupplungsverbindung zwischen dem Pumpenhauptteil und dem Pumpenhilfsteil wird der Größenfaktor "K" des hydrokinetischen Drehmomentwandlers verändert, so daß bei im Leerlauf arbeitenden Verbrennungsmotor nur ein minimales Drehmoment auf die Getriebeeinheit übertragen wird. Daraus ergibt sich, daß der betriebsbereite Kraftfahrzeugsantrieb den im Leerlauf arbeitenden Verbrennungsmotor weniger belastet, so daß die Leer laufdrehzahl des Verbrennungsmotors niedriger als bisher eingestellt werden kann. Da nunmehr die Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors innerhalb eines Kraftfahrzeugantriebes für einen Kaltleerlauf

030024/0616

Ford/US-1016/ 16. Oktober 1979

-r- vO-

bis auf 1.000 Umdrehungen pro Minute und für einen Warmleerlauf bis auf 500 oder 600 Umdrehungen pro Minute abgesenkt werden kann, kann einerseits eine Treibstoffersparnis und andererseits ein Verringern der Kriechneigung eines Kraftfahrzeuges mit einem automatischem Getriebe erzielt werden. Insbesondere beim Betrieb eines Kraftfahrzeuges im Stadtverkehr mit einem entsprechend hohen Anteil an Le er lauf phasen, kann der erfindungsgemäß verbesserte hydrokinetische Drehmomentwandler zu einer beachtlichen Treibstoffersparnis führen.

Soll das stehende Kraftfahrzeug mit im Leerlauf arbeitenden Verbrennungsmotor beschleunigt werden, so ist hierfür nur erforderlich, dafl in herkömmlicher Weise die Drosselklappe des Verbrennungsmotors geöffnet wird^ wodurch dessen Drehzahl ansteigt» Sobald dann der Pumpenteil des hydrokinetischen Drehmomentwandlers die vorbestimmte Drehzahl, die sAbei I. ZOG Umdrehungen pro Minute liegen kann, erreicht, wird der Pumpenhauptteil selbsttätig mit dem Pumpenhilfsteil verbunden und die Drehmomentverstärkung innerhalb des hydrokinetischen Drehmomentwandlers erfolgt in herkömmlicher Weise.

030024/0616

Leerseite

Claims

Foi-d/US-1016/16. Oktober 1979

Patentansprüche

l.^N Hydrokinetiseher Drehmomentwandler, insbesondere für Kraftfahrzeugantriebe, mit einem mit dem Motor verbundenen Pumpenteil, einem mit dem Getriebe verbundenen Turbinenteil und einem Statorteil, die in einem ringförmigen Strömungskreislauf angeordnet sind und wobei der Pumpenteil aus einem Pumpenhauptteil und einem mit ihm wahlweise kuppelbaren

Pumpenhilfsteil besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenhauptteil (Schaufeln 30) mit dem Pumpenhilfsteil (Schaufeln 68) über eine Fliehkraftkupplung (66) verbunden ist, die aus einem, am Pumpenhauptteil befestigten ersten Kupplungsteil (78), zweiten, radial beweglichen Kupplungsteilen (90) und einem, am Pumpenhilfsteil ausgebildeten dritten Kupplungsteil (74/76) besteht, wobei an den zweiten Kupplungsteilen(90) Mittel (102) angreifen, die diese radial nach innen drücken.
2. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkraftkupplung (66) innerhalb des von den inneren Mantelteilen (36, 44 und 52) gebildeten, inneren Ringraumes des Drehmomentwandlers angeordnet ist.
3. Drehmomentwandler nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Kupplungsteil (74/76) am ersten Kupplungsteil (78) drehbar gelagert ist und einstückig den inneren Mantelteil (72) des Pumpenhilfsteiles bildet.
4. Drehmomentwandler nach den Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am ersten Kupplungsteil (78) die zweiten Kupplungsteile (90) rittlings angeordnet sind und sich quer durch Schlitze (100) im ersten Kupplungsteil (78) erstrek-

030024/0616 ORIGINAL INSPECTED

Ford/US-1016/ 16. Oktober 1979

kende Blattfedern (102) angeordnet sind, deren Scheitel (104) sich in den Schlitzen (100) und deren freie Schenkel, sich an Vorsprüngen (106 und 108) an den zweiten Kupplungsteilen (90) abstützen.
5. Drehmomentwandler nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am ersten Kupplungsteil (78) entgegen der Drehrichtung ansteigende Keilflächen (96) angeordnet sind, an denen sich die zweiten Kupplungsteile ^90) über ihre entsprechend geneigten Basen (96) ihrer Schlitze (94) gleitend abstützen.

030024.0616