DE3340174C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegenden Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine schlupfbare Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein sperrbarer Drehmoment­ wandler hat Betriebsarten. In der einen Betriebs­ art (Drehmoment-Umwandlungszustand) treibt ein Wirbel­ strom aus Öl, das von einem motorbetriebenen Dreh­ momentwandler-Eingangsteil angetrieben wird (das allge­ mein Pumpenläufer genannt wird) ein Ausgangsteil an (das allgemein Turbinenläufer genannt wird), während das Drehmoment unter der Reaktionswirkung eines Stators vervielfacht wird. In einer anderen Betriebsart (Sperrzustand) steht eine Überbrückungskupplung in Ein­ griff, um eine unmittelbare mechanische Antriebsver­ bindung zwischen dem Eingangs- und Ausgangsteil herzu­ stellen. Ein sperrbarer Drehmomentwandler nutzt die Betriebsart der Drehmomentumwandlung in einem Bereich mit verhältnismäßig niedriger Motordrehzahl, in welchem die Motor-Drehmomentschwankung einen schädlichen Ein­ fluß aufweist und wo das Erfordernis für die Verviel­ fachung des Drehmoments vorliegt. In einem Bereich mit hoher Motordrehzahl (einem Bereich mit hoher Fahrzeug­ geschwindigkeit) nutzt ein sperrbarer Drehmomentwandler die Sperrbetriebsart und räumt hierdurch den Schlupf zwischen dem Eingangs- und Ausgangsteil aus. Auf diese Weise ein sperrbarer Drehmomentwandler den wirt­ schaftlichen Treibstoffverbrauch verbessern, ver­ glichen mit einem herkömmlichen Drehmomentwandler, welcher nicht die Sperrbetriebsart aufweist und des­ halb bei hohen Drehzahlen unter dem Schlupf leidet.

Ein sperrbarer Drehmomentwandler wählt üblicherweise eine dieser beiden Betriebsarten, und zwar in Abhängig­ keit davon, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit höher ist als eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit, die Sperr- Fahrzeuggeschwindigkeit genannt ist. Diese Sperr-Fahr­ zeuggeschwindigkeit ist auf eine so hohe Fahrzeugge­ schwindigkeit eingestellt, daß die Motor-Drehmoment­ schwankung so niedrig wird, daß sie keine Karosserie­ schwingung des Fahrzeugs verursacht. Deshalb kann ein sperrbarer Drehmomentwandler, der nur diese beiden Betriebsarten aufweist, die Sperrbetriebsart nur in einem schmalen Bereich oberhalb einer solchen Sperrge­ schwindigkeit nutzen, und der gewonnene Vorteil hin­ sichtlich des wirtschaftlichen Treibstoffverbrauches ist nicht ausreichend.

Eine Steuervorrichtung für eine schlupfbare Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 40 02 228 bekannt. Der dort beschriebene sperrbare Drehmomentwandler weist einen von einer Antriebsmaschine angetriebenen Pumpenläufer auf, der mit einem Turbinenläufer zusammenwirkt, welcher wiederum über eine Steuervorrichtung eine Antriebswelle antreibt. Weiterhin weist der Drehmomentwandler eine druckfklüssigkeitsbetätigte Reibungskupplung auf, mit deren Hilfe die Antriebswelle mit der Abtriebswelle mit Schlupf verbindbar ist. Der Turbinenläufer ist koaxial zu einem Nabenteil der Antriebswelle verdrehbar, wobei der Turbinenläufer und das Nabenteil jeweils eine miteinander in Zusammenwirkung bringbare Öffnung aufweisen. Die Öffnung des Turbinenläufers steht mit einer rückseitig zur Wirkfläche der Kupplung liegen­ den Wandlerkammer in Verbindung, während die Öffnung des Na­ benteils mit einer an die Wirkfläche der Kupplung angrenzenden Sperrsteuerkammer in Flüssigkeitsverbindung steht. Da das Na­ benteil und der Turbinenläufer koxial zueinander verdrehbar sind, bewirkt die Steuereinrichtung in Abhängigkeit des aufge­ brachten Drehmoments eine Veränderung des Überdeckungsgrads der beiden Öffnungen. Auf diese Weise soll erreicht werden, daß in Abhängigkeit des zu übertragenden Drehmoments zwischen der Wandlerkammer und Sperrsteuerkammer eine entsprechende Druckdifferenz erzeugt bzw. aufrechterhalten wird, welche in Abhängigkeit ihrer Höhe eine starre Verbindung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle oder eine mit Schlupf ver­ sehene Verbindung zwischen beiden Wellen schafft. Da der Tur­ binenläufer relativ zu dem Nabenteil verdrehbar ist, ist es notwendig, Kraftübertragungsglieder vorzusehen, welche eine derartige Relativbewegung gestatten. Diese Kraftübertragungs­ glieder sind in Form von Federn ausgebildet, die sich in Ab­ hängigkeit des aufgebrachten Drehmoments elastisch verformen und somit eine Relativdrehung zwischen dem Turbinenläufer und dem Nabenteil ermöglichen. Diese dem Turbinenmoment entgegenwirkenden Federn können dazu führen, daß bei instationären Betriebszuständen die Steuervorrichtung zu Schwingungen neigt.

Als Folge derartiger Schwingungen kann sich auch der Überdeckungsgrad der beiden Öffnungen ändern, wodurch die Druckdifferenz zwischen der Sperrsteuerkammer und der Wandler­ kammer auch bei gleichbleibendem aufgebrachten Drehmoment Schwankungen unterworfen sein kann. Dies kann zu negativen Einflüssen auf die gesamte Antriebseinheit führen, in welcher ein derartiger Drehmomentwandler eingebaut ist.

Die DE-OS 22 32 326 zeigt ein Drehmomentwandler mit einer unter Schlupf arbeitenden Überbrückungskupplung, bei welcher ein von einer Antriebsmaschine angetriebener Pumpenläufer einen Turbinenläufer antreibt, welcher mit einer Abtriebswelle in Verbindung steht. Der Turbinenläufer wird, in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz zwischen dem Pumpenläufer und dem Turbinenläufer axial versetzt, wodurch eine Steueröffnung freigegeben wird, welche eine Verbindung zwischen der Wandlerkammer und einer die Kupplung betätigenden Sperrsteuerkammer ermöglicht.

Die DE-OS 28 10 497 beschreibt eine Steuereinrichtung für die Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers, bei welcher zur Änderung der zwischen der Wandlerkammer und der Sperrsteuerkammer vorliegenden Druckdifferenz eine Kugel vorgesehen ist, die gegen die Kraft einer Feder unter Einwirkung der Fliehkraft bewegt wird und damit eine Verbindungsöffnung zwischen der Sperrsteuerkammer und der Wandlerkammer öffnet oder schließt. Die Höhe der auf die Kugel einwirkenden Fliehkraft hängt von der Drehzahl des Turbinenläufers ab, wodurch auch bei dieser Steuereinrichtung keine drehmomentabhängige Wahl der Betriebsart der Kupplung möglich ist.

Auch die DE-OS 26 19 532 zeigt eine drehzahlabhängige Steuereinrichtung für einen Drehmomentwandler, bei der die Drehzahldifferenz zwischen Turbinenrad und Pumpenrad zur Verstellung eines Drosselorganes führt. Eine Verbindungsöffnung ist in einer Kupplungsplatte zwischen der Wandlerkammer und der Sperrsteuerkammer vorgesehen, die durch das Drosselorgan verschließbar ist, welches durch eine auf der Nabe des Turbinenläufers gelagerte Steuerscheibe betätigbar ist.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die Betriebsart "Schlupfzustand der Überbrückungskupplung" bei einfachem Aufbau und sicherer Wirkungsweise ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.

Zu bevorzugende Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein sperrbarer Drehmomentwandler eine Eingangsschale, ein Eingangs­ teil, ein Ausgangsteil, eine Ausgangswelleneinrichtung mit einer Ausgangswelle, eine Reibungskupplung und eine Strömungsmitteldruck-Reguliereinrichtung. Die Eingangs­ schale ist dazu eingerichtet, von einem Hauptantrieb bzw. Antriebsmotor angetrieben zu werden. Das Eingangs­ teil ist an der Eingangsschale befestigt und bildet einen geschlossenen Strömungsmittelraum zusammen mit der Eingangsschale. Das Ausgangsteil ist im geschlossenen Strömungsmittelraum angeordnet und bildet einen Strömungsmittel-Strömungsumlauf zusammen mit dem Ein­ gangsteil, so daß das Antriebsdrehmoment vom Eingangs­ teil auf das Ausgangsteil durch die dynamische Wirkung eines Strömungsmittels übertragen werden kann, welches zwischen dem Eingangs- und Ausgangsteil eingreift bzw. wirksam ist. Das Ausgangsteil ist an der Ausgangs­ welle der Ausgangswelleneinrichtung angebracht. Die Reibungskupplung ist im geschlossenen Raum zwischen Eingangsschale und Ausgangswelle angeordnet, um eine unmittelbare mechanische Antriebsverbindung zwischen der Eingangsschale und der Ausgangswelle herzustellen. Die Reibungskupplung bildet eine Sperr-Steuerkammer an der einen Seite zwischen der Eingangsschale und der Kupplung sowie eine Wandlerkammer an der anderen Seite der Kupplung. Die Reibungskupplung wird betätigt durch einen Strömungsmittel-Druckunterschied zwischen den beiden Strömungsmittelkammern, um die unmittelbare mechanische Antriebsverbindung herzustellen und zu unterbrechen. Die den Strömungsmitteldruck regulierende Einrichtung steht in Strömungsmittelverbindung mit der Sperr-Steuerkammer und der Wandlerkammer, um die Strömungsmitteldrücke in den Kammern zu regulieren. Die sperrbare Drehmomentwandlereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ferner eine Steuerein­ richtung, die zwischen der Ausgangskammer und der Aus­ gangswelleneinrichtung angeordnet ist, um eine Relativ­ bewegung zwischen dem Ausgangsteil und der Ausgangs­ welleneinrichtung zu steuern. Das Ausgangsteil steht in Antriebsverbindung mit der Ausgangswelleneinrichtung, und zwar durch die Steuereinrichtung. Das Ausgangs­ teil ist axial relativ zur Ausgangswelle innerhalb eines begrenzten Längenbereiches beweglich. Das Aus­ gangsteil hat einen druckaufnehmenden Abschnitt, der an der einen Seite einen Strömungsmitteldruck in der Sperr-Steuerkammer aufnimmt und an der anderen Seite einen Strömungsmitteldruck in der Wandlerkammer auf­ nimmt, so daß eine Kraft, die aus dem Strömungsmittel- Druckunterschied zwischen den beiden Kammern resultiert, das Ausgangsteil axial verschiebt. Das Ausgangsteil ist relativ zur Ausgangswelleneinrichtung innerhalb eines begrenzten Winkels drehbar. Die Steuereinrichtung veran­ laßt das Ausgangsteil, sich axial relativ zur Ausgangs­ welle zu bewegen, wenn sich das Ausgangsteil relativ zur Ausgangswelle dreht. Die Sperr-Steuerkammer ist mit der Wandlerkammer durch einen Strömungsmittelkanal verbunden, der eine veränderliche Blendenöffnung auf­ weist, die zwischen dem Ausgangsteil und der Ausgangs­ welleneinrichtung gebildet ist und in der Lage ist, die Öffnungsgröße des Strömungsmittelkanals dann zu ändern, wenn sich das Ausgangsteil relativ zur Aus­ gangswelle bewegt.

In der Zeichnung ist

Fig. 1 eine seitliche Ansicht eines Längsschnittes durch den erfindungsgemäßen sperrbaren Drehmomentwandler,

Fig. 2 bis 4 jeweils die Ansicht eines Schnittes eines Sperr-Steuerventils, das in Fig. 1 gezeigt ist, um seine Betriebszustände darzustellen,

Fig. 5A die Ansicht einer Kugel und einer Kugel­ mulde, wie in Fig. 1 gezeigt, wie sie sich dann darbietet, wenn sie durch eine zylindrische Schnittebene koaxial zum Dreh­ momentwandler geschnitten und auf eine flache Ebene abgewickelt wird, die eine Tangente zur zylindrischen Ebene bildet, und zwar längs einer Linie V-V in Fig. 1,

Fig. 5B die Ansicht einer Kugel und einer Kugel­ mulde, gesehen in der Richtung B der Fig. 5A,

Fig. 5C die Perspektivansicht der Kugel und der Kugelmulde,

Fig. 5D, 5E u. 5F jeweils die Ansicht eines Schnittes, der längs den Linien D-D, E-E bzw. F-F der Fig. 5 vorgenommen ist,

Fig. 6A eine Teilansicht, gesehen in Richtung VI in Fig. 1, wobei ein Beispiel einer verän­ derlichen Blendenöffnung gezeigt ist,

Fig. 6B eine Teilansicht ähnlich Fig. 6A, wobei jedoch ein anderes Beispiel einer veränder­ lichen Blendenöffnung gezeigt ist, und

Fig. 7 ein Diagramm, um die Änderung der Größe des Schlupfes beim sperrbaren Drehmomentwandler der vorliegenden Erfindung zu zeigen.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 bis 7 gezeigt.

In Fig. 1 umfaßt ein Drehmomentwandler 1 einen Pumpen­ läufer 2 (Leistungs-Eingangsteil), einen Turbinenläufer 3 (Ausgangsteil) und einen Stator 4. Der Pumpenläufer 2 steht mit einer Kurbelwelle eines Motors (nicht ge­ zeigt) durch einen Wandlerdeckel (Eingangsschale) 5 in Antriebsverbindung, der am Pumpenläufer 2 ange­ schweißt ist. Deshalb wird der Pumpenläufer 2 vom Motor angetrieben. Eine hohle Pumpen-Antriebswelle 6 ist am Pumpenläufer 2 angeschweißt und eine Pumpe 7 wird durch den Motor durch die Pumpen-Antriebswelle 6 ange­ trieben.

Der Turbinenläufer 3 weist eine Turbinennabe 9 auf, die am Innenumfang des Turbinenläufers 3 mittels Nieten 8 befestigt ist. Der Turbinenläufer 3 ist verschieblich an einer Hülse 10 über die Turbinennabe 9 befestigt. Die Hülse 10 ist auf eine Drehmomentwandler-Ausgangswelle 11 derart aufgekeilt, daß die Hülse 10 axial unbeweglich ist, so daß die Hülse 10 einen Teil der Ausgangswelle 11 bildet. Die Turbinennabe 9 ist einteilig mit einem auswärts gerichteten Flansch 9a ausgebildet. Die Hülse 10 ist einteilig mit einem nach außen gerichteten Flansch 10a ausgebildet. Die auswärtsgerichteten Flansche 9a und 10a erstrecken sich radial einander ge­ genüberliegend nach außen. Einer der auswärtsge­ richteten Flansche 9a und 10a weist einen Abschnitt auf, der passend den anderen der Flansche 9a und 10a einschließt. Die auswärtsgerichteten Flansche 9a und 10a bilden zwischeneinander eine Druckströmungsmittel­ kammer 12. Die auswärtsgerichteten Flansch 9a und 10a sind relativ zueinander verschieblich. Zwischen den auswärtsgerichteten Flanschen 9a und 10a sind mehrere Taschen bzw. Mulden ausgebildet, die jeweils eine Kugel 15 enthalten. Jede Muldet ist durch eine Kugel­ aussparung 13 gebildet, die im auswärtsgerichteten Flansch 9a ausgebildet ist, sowie eine Kugelaussparung 14, die im auswärtsgerichteten Flansch 10a ausgebildet ist. Die Kugelaussparungen 13 einer jeden Mulde sind in jener Seite des auswärtsgerichteten Flansches 9a ausgebildet, die dem auswärtsgerichteten Flansch 10a zugewandt ist, und die Kugelaussparung 14 einer jeden Mulde ist in jener Seite des auswärtsgerichteten Flansches 10a ausgebildet, die dem auswärtsgerichteten Flansch 9a zugewandt ist. Die Kugelaussparungen 13 und 14 einer jeden Mulde sind einander zugewandt. Die Kugelaussparungen 13 und 14 einer jeden Mulde erstrecken sich in Umfangsrichtung längs eines Kreisbogens, der konzentrisch zur Drehmomentwandler-Eingangswelle 11 ver­ läuft und einen Radius R aufweist. Die Kugelaus­ sparungen 13 und 14 einer jeden Mulde haben jeweils Böden 13a und 14a, die flach bzw. eben und parallel zueinander verlaufen. Wie in Fig. 5 gezeigt, sind die Böden 13a und 14a einer jeden Mulde unter einem Winkel R bezüglich den Ebenen geneigt, in welchen sich die auswärtsgerichteten Flansche 9a und 10a jeweils drehen und welche zueinander parallel stehen. Die Kugel 15 einer jeden Mulde wird zwischen den Böden 13a und 14a der Kugelaussparungen 13 und 14 jener Mulde zusammen­ gedrückt. Die Kugel 15 und die Böden 13a und 14a der Kugelaussparungen einer jeden Mulde bilden einen Nocken- bzw. Steuerkurvenmechanismus.

Eine Überbrückungs-Reibungskupplung 16 ist verschieb­ lich an der Hülse 10 angebracht. Die Überbrückungs­ kupplung 16 weist einen Kupplungsbelag 16a nahe dem Außenumfang auf. Wenn der Kupplungsbelag 16a gegen den Wandlerdeckel 5 angedrückt wird, dann wird zwischen der Überbrückungskupplung 16 und dem Wandlerdeckel 5 eine Sperr-Steuerkammer 18 gebildet, die gegenüber der Wandlerkammer 17 isoliert ist. Die Sperr-Steuerkammer 18 steht ständig in Strömungsmittelverbindung mit der Druckkammer 12, und zwar über mindestens eine Gruppe aus einem axialen Kanal 10b und einem ersten radialen Kanal 10c, welche beide in der Hülse 10 ausgebildet sind. Die Sperr-Steuerkammer 18 steht ferner in Strömungsmittelverbindung mit der Wandlerkammer 17, und zwar über mindestens eine Gruppe aus einem axialen Kanal 10b der Hülse 10, einem zweiten radialen Kanal 10d, der in der Hülse 10 ausgebildet ist, und einem Schlitz 9b, der in der Turbinennabe 9 ausgebildet ist. Der Schlitz 9b und der zweite radiale Kanal 10d bilden eine variable Blendenöffnung 19. Die variable Blenden­ öffnung 19 kann die Form der Fig. 6A oder die Form der Fig. 6B annehmen. Im Fall der Fig. 6A ist der Schlitz 9b in Achsrichtung länglich und der radiale Kanal 10d ist kreisförmig. Im Fall der Fig. 6B ist der Schlitz 9b in Umfangsrichtung länglich und der radiale Kanal 10d ist rechteckig oder quadratisch. In jedem Fall wird die Öffnungsgröße der variablen Blendenöffnung 19 durch die Überdeckung des Schlitzes 9b und des radialen Kanals 10 bestimmt, wie dies schraffiert in Fig. 6A und 6B gezeigt ist. Die Fläche dieser Überdeckung verändert sich, wenn sich der Schlitz 9b axial und in Umfangs­ richtung bezüglich dem Radialschlitz 10d bewegt, wie durch ausgezogene und gestrichelte Pfeile in Fig. 6A und 6B gezeigt ist. Die variable Blendenöffnung 19 steuert die Strömungsmittelströmung zwischen der Wand­ lerkammer 17 und der Sperr-Steuerkammer 18 durch Ändern ihrer Öffnungsgröße. Wahlweise kann eine Blenden­ öffnung im ersten radialen Kanal 10c gebildet werden, mit der Absicht, die Stabilität bei der Rückführung des Strömungsmitteldruckes in der Sperr-Steuerkammer 18 zur Druckkammer 12 zu verbessern und Regelschwingungen beim Ansprechen auf einen Schaltschritt zu verhindern.

Die Überbrückungskupplung 16 weist ein kreisring­ förmiges Teil 20 auf, welches einen L-förmigen Quer­ schnitt aufweist und an der Überbrückungskupplung 16 befestigt ist. Zähne 20a, die Ringteil 20 und um seine freie Kante ausgebildet sind, greifen in Zähne 10e ein, die im Hülsenflansch 10a rund um seine Außenkante aus­ gebildet sind. Somit steht die Überbrückungskupplung 16 in Antriebsverbindung mit der Hülse 10 auf eine solche Weise, daß die Überbrückungskupplung 16 axial relativ zur Hülse 10 beweglich ist.

Der Stator 4 des Drehmomentwandlers 1 ist an einer hohlen, ortsfesten Welle 22 über einen Freilauf 21 bzw. ein Richtungsgesperre angebracht. Es ist ein Ringkanal 23 zwischen der Pumpen-Antriebswelle 6 und der ortsfesten Welle 22 ausgebildet, sowie ein ring­ förmiger Kanal 24 zwischen der ortsfesten Welle 22 und der Drehmomentwandler-Ausgangswelle 11. Der Ringkanal 23 leitet ein Betätigungsöl aus der Ölpumpe 7 in den Drehmomentwandler 1 ein, und der Ringkanal 24 fördert das Betätigungsöl aus dem Drehmomentwandler heraus. Ein Strömungsmitteldruck P_C innerhalb des Drehmoment­ wandlers 1, d. h. innerhalb der Wandlerkammer 17, wird durch eine Einrichtung wie etwa ein Druck-Regulierven­ til konstant gehalten, das in einem Ölkanal angeordnet ist.

Die Sperr-Steuerkammer 18 steht über einen mittleren, axialen Kanal 11a der Drehmomentwandler-Ausgangswelle 11 in Strömungsmittelverbindung mit einer Ausgangs-Steuer­ öffnung 25a des Sperr-Steuerventils 25. Das Sperr- Steuerventil 25 umfaßt einen Schieber 25b, einen Stopfen 25c sowie Federn 25d und 25e, die den Schieber 25b bzw. den Stopfen 25c gemäß der Darstellung in Fig. 1 nach rechts drücken. Ein Regeldruck Pg, der zur Fahrzeug­ geschwindigkeit proportional ist, wird in eine Kammer 25f des Sperr-Steuerventils 25 eingeleitet. In Über­ einstimmung mit dem Regeldruck Pg in der Kammer 25f be­ wegt sich der Schieber 25b und stellt zwischen der Ausgangsöffnung 25a und einer Einlaßöffnung 25g, einer Ablaßöffnung 25h mit einer festen Blendenöffnung 26 und einer Ablaßöffnung 25i wahlweise eine Strömungs­ mittelverbindung her. In die Einlaßöffnung 25g wird der Wandlerkammerdruck P_C eingeleitet.

Der sperrbare Drehmomentwandler mit der derart aufge­ bauten Schlupf-Steuereinrichtung wird auf die folgende Weise betrieben:

In einem Drehmoment-Wandelbereich A, in welchem die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder kleiner als V₁ ist, wie in Fig. 7 gezeigt, ist der von der Fahrzeugge­ schwindigkeit abhängige Regeldruck Pg niedrig, so daß der Regeldruck Pg nicht den Schieber 25b veranlassen kann, sich entgegen der Wirkung der Feder 25d zu bewegen. In diesem Beispiel ist die Fahrzeuggeschwindigkeit V₁ 20 km/h. In diesem Drehmoment-Wandelbereich A befindet sich das Sperr-Steuerventil 25 in dem in Fig. 1 und 3 gezeigten Zustand, in welchem der Drehmomentwandler- Kammerdruck P_C der Sperr-Steuerkammer 18 durch die Ein­ laßöffnung 25g, die Auslaßöffnung 25a und den mittleren axialen Kanal 11a zugeführt wird. Deshalb ist der Strömungsmitteldruck in der Sperr-Steuerkammer 18 gleich dem Strömungsmitteldruck in der Wandlerkammer 17, und die Überbrückungskupplung 16 wird außer Eingriff ge­ halten, wie in Fig. 1 gezeigt. Somit wird der sperrbare Drehmomentwandler in der Drehmomentwandel-Betriebsart betrieben. In dieser Drehmomentwandel-Betriebsart lenkt der motorbetriebene Pumpenläufer 2 das Betriebsöl zum Turbinenläufer 3, und das Öl kehrt durch den Stator 4 zum Pumpenläufer 2 zurück. Hierdurch treibt das Be­ triebsöl den Turbinenläufer 3 an und vervielfacht unter der Reaktionswirkung des Stators das Drehmoment. Dann wird die Leistung durch die Turbinennabe 9, die Kugeln 15 und die Hülse 10 übertragen, und die Leistung ist an der Drehmomentwandler-Ausgangswelle 11 verfügbar.

Im Sperrbereich C, in welchem die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder größer ist als V₂ (beispielsweise 60 km/h), wie in Fig. 7 gezeigt, bewegt der hohe Regel­ druck Pg, der einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit ent­ spricht, den Schieber 25b entgegen der Wirkung nicht nur der Feder 25d, sondern auch der Feder 25e, so daß das Sperr-Steuerventil 25 in jenen Zustand gebracht wird, der in Fig. 4 gezeigt ist. In diesem Zustand be­ findet sich die Sperr-Steuerkammer 18 in Strömungs­ mittelverbindung mit den Ablauföffnungen 25h und 25i, und zwar über den mittleren, axialen Kanal 11a und die Ausgangsöffnung 25a, so daß die Sperr-Steuerkammer 18 in einem Zustand ohne Druck oder mit niedrigem Druck gehalten wird. Deshalb schiebt der Wandlerkammerdruck P_C die Überbrückungskupplung 16 entsprechend der Dar­ stellung in Fig. 1 nach links und drückt den Kupplungs­ belag 16a gegen den Wandlerdeckel 5 an. Somit wird der sperrbare Drehmomentwandler in der Sperr-Betriebsart betrieben, in welcher die Überbrückungskupplung in Kupplungseingriff steht. In dieser Sperr-Betriebsart wird das Motordrehmoment unmittelbar auf die Drehmoment­ wandler-Ausgangswelle 11 durch die Sperrkupplung 16, das Ringteil 20 und die Hülse 10 übertragen, und zwar ohne Nutzung des hydrodynamischen Antriebes. Deshalb ist die Größe des Schlupfes des Drehmomentwandlers in dieser Sperr-Bertriebsart gleich Null.

In einem Schlupfbereich B der Fig. 7, in welchem die Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen V₁ und V₂ liegt, bringt der von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Regel­ druck Pg das Sperr-Steuerventil 25 in den Zustand, der in Fig. 2 gezeigt ist. In diesem Zustand wird der Sperr- Steuerkammerdruck P_L in der Sperr-Steuerkammer 18 durch die feste Blendenöffnung 26 einerseits abgelassen. Andererseits aber wird der Wandlerkammerdruck P_C von der Wandlerkammer 17 der Sperr-Steuerkammer 18 durch die variable Blendenöffnung 19 zugefügt. Somit wird der Strömungsmitteldruck P_L der Sperr-Steuerkammer 18 durch den Öffnungsgrad der variablen Blendenöffnung 19 bestimmt. Die Überbrückungskupplung 16 steht in Schlupfeingriff mit dem Wandlerdeckel 5, mit einer Kupplungs-Eingriffskraft, welche in Übereinstimmung mit dem Sperr-Steuerkammerdruck P_L veränderlich ist. In dieser Schlupf-Betriebsart wird das Drehmoment in einem Zwischenstadium zwischen der Drehmoment-Wandel­ betriebsart und der Sperr-Betriebsart übertragen.

Die Turbinennabe 9 nimmt eine Kraft F_T infolge eines Drehmoments T_T auf, das am Turbinenläufer 3 aufgebracht wird, sowie eine Kraft F_L, die durch einen Strömungs­ mittel-Druckunterschied zwischen dem Wandlerkammerdruck P_C und dem Sperr-Steuerkammerdruck P_L verursacht wird, der auf eine wirksame Fläche an der Turbinennabe 9 innerhalb der Druckkammer 12 einwirkt. Eine Reibungs­ kraft, die zwischen der Turbinennabe 9 und der Kugel 15 erzeugt wird, ist vernachlässigbar. Die Resultierende Kraft F_T und der Kraft F_L steht in Gleichge­ wicht mit einer Reaktionskraft N an der Kugel 15, wie in Fig. 5 gezeigt. Die Kräfte F_T und F_L ergeben sich aus

F_T = T_T/R (1)

bzw.

F_L = (P_C - P_L)S (2)

Im Gleichgewichtszustand ist die Kraft F_T=N · sin R, und die Kraft F_L=N · cos R. Deshalb wird die folgende Gleichung erhalten:

F_L · tan R = F_T (3)

Ein Drehmonent T_L, das durch die Überbrückungskupplung 16 übertragen wird, wird vorgegeben durch

T_L = K(P_C - P_L) (4)

wobei K eine Konstante ist, die durch die wirksame Fläche und den Radius der Überbrückungskupplung 16 be­ stimmt wird. Aus den Gleichungen (1) bis (4) können wir erhalten:

Deshalb wird der Zusammenhang zwischen den Drehmomenten T_L und T_T folgendermaßen geschrieben:

Die Größe

ist eine Konstante, weil alle ihre Größen K, S, R und R feste Werte aufweisen. Somit wird die folgende Gleichung erhalten:

T_L = k · T_T (5)

wobei

Das heißt, das Kupplungsdrehmoment T_L ist proportional zum Turbinen- Drehmoment T_T.

Wenn das Turbinendrehmoment T_T zunimmt, dann dreht sich der Turbinennabenflansch 9a relativ zum Hülsenflansch 10a derart, daß sich der Turbinennabenflansch 9a be­ züglich dem Hülsenflansch 10a gemäß der Darstellung in Fig. 5A nach unten bewegt. In diesem Fall wirken die Böden 13a und 14a der Kugelaussparungen und die Kugel 15 einer jeden Mulde als ein Steuerkurvenmechanismus, und die Turbinennabe 9 wird axial in Fig. 5A nach rechts verschoben. Diese axiale, nach rechts ge­ richtete Bewegung der Turbinennabe 9 veranlaßt den Schlitz 9b, sich nach rechts und unten zu bewegen, wie durch die gestrichelten Pfeile in Fig. 6A und 6B ge­ zeigt, und vermindert den Öffnungsgrad der variablen Blendenöffnung 19, so daß weniger Strömungsmitteldruck aus der Wandlerkammer 17 in die Sperr-Steuerkammer 18 eingelassen wird. Deshalb nimmt der Strömungsmittel­ druck in der Sperr-Steuerkammer 18 derart ab, daß er die Zuordnung der Gleichung (5) wieder herstellt, weil der Druck durch die feste Blendenöffnung 26 in einem konstanten Maß abgelassen wird.

Wenn das Turbinendrehmoment T_T abnimmt, dann dreht sich die Turbinennabe 9 relativ zur Ausgangswelle 11, so daß die Turbinennabenhülse 9a sich in Fig. 5A nach oben be­ wegt. Dementsprechend wird die Turbinennabe 9 in Fig. 5A nach links verschoben, und dies veranlaßt den Schlitz 9b, sich nach links und oben zu bewegen, wie dies durch die ausgezogenen Teile in Fig. 6A und 6B gezeigt ist. Somit wird der Öffnungsgrad der variablen Blendenöffnungen 19 erhöht, so daß mehr Druck aus der Wandlerkammer 17 in die Sperr-Steuerkammer 18 durch die variable Blendenöffnung 19 eingelassen wird. Als Er­ gebnis wird der Strömungsmitteldruck in der Sperr- Steuerkammer 18 erhöht, bis wiederum die Zuordnung der Gleichung (5) hergestellt ist. Bei dieser Schlupf­ steuerung bewegen sich die Kugeln 15 axial zum Dreh­ momentwandler, so daß ein unerwünschter Einfluß, der durch eine Fliehkraft auf die Steuerung ausgeübt wird, auf ein Mindestmaß verringert ist.

Somit kann im Schlupfbereich B der Fig. 7 diese Ein­ richtung den Strömungsmitteldruck in der Sperr-Steuer­ kammer 18 dadurch steuern, daß der Öffnungsgrad der variablen Blendenöffnung 19 in Übereinstimmung mit einer Änderung des Turbinen-Drehmoments T_T gesteuert wird. Somit erhöht und verringert diese Einrichtung die Eingriffskraft für die rutschende Kupplung an der Überbrückungskupplung 16 und erreicht eine solche Schlupfsteuerung des sperrbaren Drehmomentwandlers, daß ein konstantes Verhältnis zwischen dem Turbinendreh­ monent T_T und dem Kupplungsdrehmoment T_L erreicht wird, wie es durch die Gleichung (5) ausgedrückt ist. Im Schlupfbereich B verändert sich das Maß e des Schlupfes des Drehmomentwandlers kontinuierlich, wie beispiels­ weise in Fig. 7 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der sperrbare Drehmomentwandler so ausgebildet, daß k=1/9 ist. Die Werte 0, 1, 0, 06 usw. des Schlupf­ maßes e, das in Fig. 7 gezeigt ist, sind repräsentative Werte. Somit kann das Schlupfmaß auf einen geeigneten Wert ausgesteuert werden, der an den Motorbetriebszu­ stand angepaßt ist.

Die Schlupfsteuereinrichtung der vorliegenden Er­ findung verwendet einen Steuerkurvenmechanismus, der sich axial zum Drehmomentwandler bewegt, um den Öffnungsgrad der variablen Blendenöffnung zu steuern, wie oben erörtert. Deshalb kann die Schlupf-Steuer­ einrichtung eine Störung im Steuersystem infolge der Wirkung einer Fliehkraft innerhalb des Schlupfbereiches B verhindern, während gleichzeitig diese Schlupf- Steuereinrichtung einen einfachen und billigen mechanischen Aufbau aufweist. Somit kann die Steuerein­ richtung den Eingriff der Überbrückungskupplung 16 mit Schlupf steuern, um ein konstantes Verhältnis zwischen dem Turbinen-Drehmoment T_T und dem Kupplungs­ drehmonent T_L mit hoher Genauigkeit beizubehalten. Dem­ entsprechend kann der erfindungsgemäße sperrbare Dreh­ momentwandler den Drehmomentwandlerschlupf auf ein Mindestmaß bringen, während Drehmomentschwankungen ab­ sorbiert werden, und von den beiden, in Widerstreit stehenden Anforderungen, Schwingungen zu verhindern und den wirtschaftlichen Treibstoffverbrauch zu verbessern, beide auf verläßliche Weise zu befriedigen. Außerdem kann das erfindungsgemäße Steuersystem das Schlupfmaß e des Drehmomentwandlers stets auf einen Wert aus­ steuern, der an den Motorbetriebszustand angepaßt ist, wie in Fig. 7 gezeigt, so daß die beiden oben erwähnten, in Widerstreit stehenden Anforderungen in bemerkenswerter Weise befriedigt werden können.

Wie in Fig. 1 gezeigt, weist das Sperr-Steuerventil ge­ mäß der vorliegenden Erfindung eine feste Blendenöff­ nung auf, um den Strömungsmitteldruck in der Sperr- Steuerkammer bei dem bestimmten Fahrzeuggeschwindig­ keitsbereich derart abzulassen, daß der sperrbare Drehmomentwandler in drei Betriebsarten sehr wirksam betrieben werden kann. Das heißt, in einem Betriebsbe­ reich A der Fig. 7 mit niedriger Motordrehzahl, in welchem das Motordrehmoment so niedrig ist, daß ein Bedarf für das Vervielfachen des Drehmoments vorliegt, und gleichzeitig die Drehmomentschwankung so groß ist, daß hier ein Bedarf vorliegt, daß die Drehmoment­ schwankung geschluckt wird, wobei der sperrbare Dreh­ momentwandler in einer solchen Drehmoment-Wandelbe­ triebsart betrieben wird, daß den oben erwähnten Er­ fordernissen für den niedrigen Motordrehzahlbereich entsprochen wird. Im hohen Motordrehzahlbereich C der Fig. 7, in welchem die Drehmomentschwankung gegeben ist, besteht somit kein weiteres Erfordernis für die Vervielfachung des Drehmoments, und der sperrbare Drehmomentwandler wird in die Sperr-Betriebsart ver­ setzt, um den Schlupf des Drehmomentwandlers auszu­ räumen und den wirtschaftlichen Treibstoffverbrauch zu verbessern. Im mittleren Motordrehzahlbereich B, in dem das Motordrehmoment vergleichsweise ausreichend ist, aber noch immer die Drehmomentschwankung dazu neigt, Schwierigkeiten zu verursachen, steht die Überbrückungskupplung 16 in Schlupfeingriff, um Motor- Drehmomentschwankungen zu absorbieren und gleichzeitig den Schlupf des Drehmomentwandlers soweit wie nur möglich zu begrenzen. Auf diese Weise kann der sperr­ bare Drehmomentwandler wirksam betrieben werden.

Claims (5)

1. Steuervorrichtung für eine schlupfbare Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit einem von einer Antriebsmaschine angetriebenen Pumpenläufer, einem eine Abtriebswelle über eine Steuervorrichtung antreibenden Turbinenläufer und einer druckflüssigkeitsbetätigten Reibungskupplung zur mechanischen, Schlupf zulassenden Verbindung der Antriebswelle mit der Abtriebswelle, wobei der Turbinenläufer koaxial zu einem Nabenteil der Abtriebswelle verdrehbar ist und der Turbinenläufer und das Nabenteil jeweils eine miteinander in Zusammenwirkung bringbare Öffnung aufweisen, wobei die Öffnung des Turbinenläufers mit einer rückseitig zur Wirkfläche der Kupplung liegenden Wandlerkammer und die Öffnung des Nabenteils mit einer an die Wirkfläche der Kupplung angrenzenden Sperrsteuerkammer in Verbindung steht, wobei die Steuereinrichtung die Relativbewegung und damit verbunden den Überdeckungsgrad der Öffnungen zwischen dem Turbinenläufer und dem Nabenteil drehmomentabhängig steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbinenläufer (3) axial bewegbar zu dem Nabenteil (10) der Abtriebswelle (11) in Abhängigkeit der Druckdifferenz zwischen der Wandlerkammer (17) und der Sperrsteuerkammer (18) gelagert ist, daß die Öffnungen (9b, 10d) entlang einer zur Drehachse koaxialen Zylinderfläche in Zusammenwirkung bringbar sind, daß der Turbinenläufer (3) eine Nabe (9) aufweist, die mit einem sich radial erstreckenden Flansch (9a) versehen ist und daß der Nabenteil (10) einen sich im wesentlichen radial erstreckenden Flansch (10a) aufweist, wobei die beiden Flansche eine Druckkammer (12) bilden, welche mit der Sperrsteuerkammer (18) in Verbindung steht und wobei die andere Seite des Flansches der Turbinenläufernabe (9a) dem Druck der Wandlerkammer (17) ausgesetzt ist und daß die Steuereinrichtung (13, 14, 15) mehrere Kugeln (15) aufweist, von welchen jede in einer Mulde (13, 14) eingeschlossen ist, die zwischen den beiden Flanschen (9a, 10a) innerhalb der Druckkammer (12) gebildet werden, wobei jede Mulde aus einer ersten Aussparung (13) in dem Flansch der Turbinenläufer (9a) und einer zweiten Aussparung (14) in dem Flansch des anderen Nabenteils (10a) gebildet wird und wobei sich die Aussparungen (13, 14) in Umfangsrichtung längs eines Kreisbogens erstrecken, der konzentrisch zur Abtriebswelle (11) verläuft, und einen ersten und zweiten Boden (13a, 14a) aufweist, die um einen bestimmten Winkel bezüglich einer Ebene geneigt sind, die senkrecht zur Abtriebswelle (11) steht.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Boden (13a) und der zweite Boden (14a) zueinander parallel angeordnet sind.

3. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (9b) des Turbinenläufers schlitzförmig ausgestaltet ist und daß die Öffnung (10d) des Nabenteils (10) in Form einer mittels eines axialen Kanals (10b) mit der Sperrsteuerkammer (18) in Verbindung stehenden radialen Ausnehmung ausgebildet ist.

4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (12) mitttels einer radialen Ausnehmung (10c) des Nabenteils (10) über den axialen Kanal (10b) mit der Sperrsteuerkammer (18) in Verbindung steht.

5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerkammer (17) und die Sperrsteuerkammer (18) jeweils mit einem an sich bekannten Steuerventil (25) in Verbindung stehen, welches in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit zum Erzielen einer Sperrbetriebsart oder einer Drehmomentwandlerbetriebsart eine der beiden Kammern mit Druck beaufschlagt und daß bei einer mit Schlupf versehenen Betriebsart die Sperrsteuerkammer (18) und die mit dieser in Verbindung stehende Druckkammer (12) zum Ablauf des Strömungsmittels mittels einer Blendenöffnung (26) mit der Umgebung verbunden sind.