DE3543013A1 - Hydrodynamic torque converter with a lock-up clutch - Google Patents
Hydrodynamic torque converter with a lock-up clutchInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drhmomentwandler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a hydrodynamic torque converter according to the preamble of claim 1.
Aus der DE-OS 31 04 307 ist ein hydrodynamischer Drehmomentwandler bekannt, in dessen durch ein rotierendes Gehäuse gebildeten Wandlerraum ein Pumprad und ein Turbinenrad angeordnet sind. Das Pumprad ist mit dem Gehäuse fest verbunden, während das Turbinenrad relativ dazu drehbar gelagert ist und mit einer Ausgangswelle des Drehmomentwandlers verbunden ist. Um den Schlupf zwischen Pumprad und Turbinenrad ausschalten zu können, ist innerhalb des Wandlerraums eine steuerbare Überbrückungskupplung vorgesehen, über die das Turbinenrad drehfest mit dem Gehäuse und damit dem Pumprad gekuppelt werden kann. Die Überbrückungskupplung wird von einem Ringkolben betätigt, der in einem von dem Gehäuse gebildeten ringförmigen Druckraum abgedichtet axial verschiebbar ist. Während die dem Turbinenrad zugewandte Seite dem Fluiddruck in dem Wandlerraum ausgesetzt ist, ist der Druckraum an eine Steuerdruckleitung angeschlossen. Die Steuerdruckleitung ist mit einer Fluidsteuerung, beispielsweise eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes, verbunden, die den Öffnungs- und Schließbetrieb der Überbrückungskupplung steuert.DE-OS 31 04 307 is a hydrodynamic torque converter known, in which by a rotating housing formed converter space a pump wheel and a turbine wheel are arranged. The pump wheel is fixed to the housing connected while the turbine wheel is rotatable relative thereto is mounted and with an output shaft of the torque converter connected is. To slip between the pump wheel and to be able to switch off the turbine wheel is within the A controllable lock-up clutch, via which the turbine wheel rotates with the housing and can be coupled to the pump wheel. The lock-up clutch is actuated by a ring piston, which in an annular pressure space formed by the housing sealed axially displaceable. While the turbine wheel side facing the fluid pressure in the converter space is exposed, the pressure chamber is connected to a control pressure line connected. The control pressure line is with a fluid control, for example an automatic one Motor vehicle transmission, connected to the opening and Locking operation of the lock-up clutch controls.
Bei dem bekannten Drehmomentwandler hat sich gezeigt, daß die im Programm der Fluidsteuerung zum Schließen der Überbrückungskupplung vorgesehene Zeitspanne in manchen Betriebssituationen überschritten wird. Durch die Überschreitung der Schließzeit der Überbrückungskupplung werden nachfolgende Programmschritte der Fluidsteuerung unerwünscht beeinflußt, und die Überbrückungskupplung wird übermäßig beansprucht. Versuche, die Schließzeit der Überbrückungskupplung durch Erhöhung des Fluiddrucks im Druckraum zu verkürzen, haben im Normalbetrieb des Drehmomentwandlers Komforteinbußen zur Folge und führen zu einer Überlastung des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs.In the known torque converter, it has been shown that in the fluid control program to close the lock-up clutch intended period of time in some operating situations is exceeded. By crossing the closing time of the lock-up clutch subsequent program steps of fluid control undesirable influenced, and the lock-up clutch is overused. Try the lockup clutch closing time by increasing the fluid pressure in the pressure chamber shorten in normal operation of the torque converter Loss of comfort and lead to a Overloading the drive train of the motor vehicle.
Es ist Aufgabe der Erfindung, den vorstehend erläuterten Drehmomentwandler mit Überbrückungskupplung so zu verbessern, daß gleichmäßige Schließzeiten der Überbrückungskupplung erreicht werden.It is an object of the invention to that explained above To improve torque converter with lock-up clutch so that even closing times of the lock-up clutch can be achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the characterizing Part of claim 1 specified features solved.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß für ungleichmäßige Schließzeiten der Überbrückungskupplung Luft verantwortlich ist, die beispielsweise bei Stillstand des Drehmomentwandlers über die Fluidsteuerung, beispielsweise die Steuerung des automatischen Getriebes eines Kraftfahrzeugs, in den Druckraum des Ringkolbens der Überbrückungskupplung eindringt. Der Luftanteil in dem Druckraum verhindert gleichbleibende Druckverhältnisse axial beiderseits des Ringkolbens und damit eine definierte Gleichgewichts- Ruhelage des Ringkolbens. Im Betrieb des Drehmomentwandlers wird die Luft, deren spezifisches Gewicht kleiner ist als das spezifische Gewicht des Hydrauliköls in dem Druckraum nach radial innen auszentrifugiert. Während die dem Wandlerraum zugewandte Fläche des Ringkolbens mit dem Fluiddruck im Wandlerraum beaufschlagt wird, bedeckt das Hydrauliköl lediglich einen Teil der Kolbenfläche im Druckraum. Zum Schließen der Überbrückungskupplung muß deshalb bei herkömmlichen Drehmomentwandlern, in deren Druckraum Luft eingedrungen ist, zunächst ein statischer Druck bis zum Erreichend des Druckgleichgewichts aufgebaut werden, bevor bei weiterer Druckerhöhung der Kolben verschoben wird. Diese ungewollte vorübergehende Druckerhöhung führt bei herkömmlichen Drehmomentwandlern zu einer vom Luftinhalt abgängigen Schließzeit der Überbrückungskupplung.The invention is based on the finding that for uneven Closing times of the air lockup clutch is responsible, for example when the Torque converter via fluid control, for example control of the automatic transmission of a motor vehicle, in the pressure chamber of the ring piston of the lock-up clutch penetrates. The proportion of air in the pressure chamber prevents constant pressure conditions axially on both sides of the ring piston and thus a defined equilibrium Ring piston at rest. In operation of the torque converter is the air, its specific weight is smaller than the specific weight of the hydraulic oil centrifuged radially inward in the pressure chamber. While the area of the annular piston facing the converter space with the fluid pressure in the converter space is covered the hydraulic oil only a part of the piston surface in the pressure room. To close the lock-up clutch must therefore be used in conventional torque converters Air has entered the pressure chamber, initially a static one Pressure built up until pressure equilibrium is reached be shifted before the piston is pushed up further becomes. This unwanted temporary pressure increase leads to one in conventional torque converters closing time of the lock-up clutch depending on the air content.
Im Rahmen der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch umgangen, daß in den Fluid-Druckraum ein Entlüftungskanal mündet, welcher mittels eines normalerweise offenen, vom Betätigungsdruck in dem Fluid-Druckraum absperrbaren Ventils steuerbar ist. Solange der Druckraum keinem Steuerdruck ausgesetzt ist, ist das Ventil geöffnet und erlaubt eine rasche Entlüftung des Druckraums zum Tank hin. Der zum Schließen der Überbrückungskupplung aufgebrachte Steuerdruck in dem Druckraum schließt das Ventil, so daß Druckverluste und ein Abfluß des Hydrauliköls in den Wandlerraum vermieden werden.In the context of the invention, this disadvantage is avoided by that in the fluid pressure chamber a ventilation channel flows, which by means of a normally open, from Actuating pressure in the fluid pressure chamber lockable valve is controllable. As long as the pressure chamber has no control pressure the valve is open and allowed rapid ventilation of the pressure chamber to the tank. The applied to close the lock-up clutch Control pressure in the pressure chamber closes the valve so that Pressure drops and a drain of the hydraulic oil in the Converter space can be avoided.
Zur Verringerung des Herstelleraufwands führt der Entlüftungskanal beispielsweise als Bohrung durch den Ringkolben hindurch vom Druckraum in den Wandlerraum.The ventilation duct leads to a reduction in the manufacturing effort for example as a bore through the ring piston through from the pressure chamber into the converter room.
In einer besonders einfachen Ausführungsform des Ventils, die bei als Reiblamellenkupplung ausgebildeten Überbrückungskupplungen eingesetzt werden kann, wird die dem Ringkolben benachbarte Reiblamelle zur Steuerung des Ventils ausgenutzt. Der Entlüftungskanal mündet im Bereich der Reiblamelle, so daß seine Mündung beim Schließen der Überbrückungskupplung von der Reiblamelle verschlossen wird.In a particularly simple embodiment of the valve, the bridging clutches designed as a friction plate clutch can be used, the ring piston Adjacent friction plate to control the valve exploited. The ventilation duct opens into the area of the Friction plate, so that its mouth when the lockup clutch is closed is closed by the friction lamella.
In einer anderen Ausführungsform ist das Ventil als Rückschlagventil ausgebildet und zwar so, daß sein Ventilkörper auf der dem Fluid-Druckraum zugewandten Seite des Ventilsitzes angeordnet ist. Bei dem Rückschlagventil kann es sich um ein Plattenventil handeln oder auch um ein Kegel- Rückschlagventil, dessen kegelstumpfförmiger Ventilsitz durch eine Kugel verschließbar ist. Die Ventilplatte bzw. der die Kugel führende kegelstumpfförmige Ventilsitz sind hierbei so angeordnet, daß der Ventilkörper durch Fliehkräfte nicht beeinflußt wird. Die Plattenebene des Plattenventils verläuft hierzu im wesentlichen senkrecht zur Drehachse. Im Falle des Kegel-Rückschlagventils verläuft die Kegelachse des Ventilsitzes zur Drehachse geneigt und zwar so, daß die radial am weitesten außen verlaufende Kegelmantellinie parallel zur Drehachse angeordnet ist. Die Kugel stützt sich damit in jeder Position an einer Fläche mit gleichem Abstand von der Drehachse ab.In another embodiment, the valve is a check valve trained and so that his valve body on the fluid pressure chamber side of the Valve seat is arranged. The check valve can it is a plate valve or a cone valve Check valve, the frustoconical valve seat can be closed by a ball. The valve plate or the frustoconical valve seat leading the ball are arranged so that the valve body through Centrifugal forces is not affected. The plate level of the For this purpose, the plate valve runs essentially vertically to the axis of rotation. In the case of the cone check valve runs the cone axis of the valve seat is inclined to the axis of rotation in such a way that the radially outermost Taper surface line arranged parallel to the axis of rotation is. The ball is supported in every position a surface with the same distance from the axis of rotation.
Um das Steuerverhalten des Ventils, insbesondere bei Ausgestaltung als Rückschlagventil, zu verbessern, enthält der Entlüftungskanal an dem vom Fluid-Druckraum abgewandten Ende eine Drosselverengung, die das Öffnen des Rückschlagventils nach Druckentlastung des Druckraums erleichtert.To the control behavior of the valve, especially at Design as a check valve to improve contains the ventilation duct on the side facing away from the fluid pressure chamber End a throttle restriction that opens the check valve relieved after relieving pressure in the pressure chamber.
Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:The following are exemplary embodiments of the invention be explained in more detail with reference to drawings. It shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit Überbrückungskupplung; Figure 1 is a schematic representation of a hydrodynamic torque converter with lock-up clutch.
Fig. 2 ein Diagramm mit der Verteilung des auf den Kolben der Überbrückungskupplung aufgrund der Zentrifugalbeschleunigung des Hydrauliköls wirkenden Druck p in Abhängigkeit vom Abstand r von der Drehachse; Fig. 2 is a diagram showing the distribution of the forces acting on the piston of the lockup clutch due to the centrifugal acceleration of the hydraulic oil pressure p in dependence on the distance r from the axis of rotation;
Fig. 3 ein der Fig. 2 entsprechendes Diagramm der Druckverteilung bei im Druckraum eingeschlossener Luft; Fig. 3 is a diagram corresponding to Figure 2 of the pressure distribution at entrapped air in the pressure chamber.
Fig. 4 einen teilweisen Axiallängsschnitt durch einen Drehmomentwandler mit einem durch den Kolben hindurchführenden, durch ein Ventil gesteuerten Entlüftungskanal; FIG. 4 shows a partial axial longitudinal section through a torque converter with a venting channel that leads through the piston and is controlled by a valve; FIG.
Fig. 5 eine teilweise Ansicht einer bei dem Drehmomentwandler der Fig. 4 verwendbaren Variante des Entlüftungskanals und des Ventils; FIG. 5 shows a partial view of a variant of the ventilation duct and of the valve which can be used in the torque converter of FIG. 4;
Fig. 6 eine Draufsicht auf das Ventil gesehen in Draufsicht auf eine Ebene VI-VI und Fig. 6 is a plan view of the valve seen in plan view on a plane VI-VI and
Fig. 7 eine teilweise Schnittansicht einer zweiten, bei dem Drehmomentwandler der Fig. 4 verwendbaren Variante des Entlüftungskanals und des Ventils. FIG. 7 is a partial sectional view of a second variant of the ventilation duct and the valve which can be used in the torque converter of FIG. 4.
Fig. 1 zeigt schematisch einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 1, dessen um eine Drehachse 3 rotierendes Gehäuse 5 einen mit Hydrauliköl gefüllten Wandlerraum 7 dicht umschließt. Mit dem Gehäuse 5 ist ein Pumprad 9 fest verbunden. Dem Pumprad 9 axial gegenüber ist ein um die Drehachse 3 relativ zum Pumprad 9 drehbares Turbinenrad 11 angeordnet, welches mit einer Ausgangswelle 13 verbunden ist. Axial zwischen dem Pumprad 9 und dem Turbinenrad 11 ist relativ zu diesen Rädern um die Drehachse 3 drehbar ein Leitrad 15 vorgesehen, welches mit einer aus dem Gehäuse 5 herausgeführten Hohlwelle 17 gekuppelt ist. Der Drehmomentwandler 1 ist mit einem automatischen Getriebe verbunden und wird in üblicher Weise von einer Fluidsteuerung 19 des Getriebes gesteuert. Die Wirkungsweise des Drehmomentwandlers 1 und seiner Steuerung ist bekannt, weshalb nicht näher darauf eingegangen werden soll. Fig. 1 shows schematically a hydrodynamic torque converter 1 whose rotating about an axis of rotation 3 housing 5 a container filled with hydraulic oil converter chamber 7 surrounds tightly. A pump wheel 9 is firmly connected to the housing 5 . Axially opposite the pump wheel 9 is a turbine wheel 11 which is rotatable about the axis of rotation 3 relative to the pump wheel 9 and which is connected to an output shaft 13 . Axially between the pump wheel 9 and the turbine wheel 11 , a guide wheel 15 is provided which is rotatable about the axis of rotation 3 relative to these wheels and which is coupled to a hollow shaft 17 which is led out of the housing 5 . The torque converter 1 is connected to an automatic transmission and is controlled in the usual way by a fluid control 19 of the transmission. The mode of operation of the torque converter 1 and its control is known, which is why it will not be discussed in more detail.
Um in manchen Betriebssituationen den Schlupf zwischen Turbinenrad 11 und Pumprad 9 auszuschalten, ist eine Überbrückungskupplung 21 vorgesehen, die im geschlossenen Zustand das Turbinenrad 11 drehfest mit dem Gehäuse 5 und damit dem Pumprad 9 kuppelt. Die Überbrückungskupplung 21 wird von einem Ringkolben 23 gesteuert, der in einer ringförmigen Kammer 25 in Richtung der Drehachse 3 verschiebbar geführt ist und zusammen mit dem Gehäuse 5 auf der dem Wandlerraum 7 axial abgewandten Seite einen abgedichteten Druckraum 27 bildet. Das dem Wandlerraum 7 zugewandte Ende des Ringkolbens 23 ist dem Fluiddruck des Wandlerraums 7 ausgesetzt. Die normalerweise geöffnete Überbrückungskupplung 21 wird durch Beaufschlagen des Druckraums 27 mit Steuerdruck geschlossen. In order to switch off the slip between the turbine wheel 11 and the pump wheel 9 in some operating situations, a lock-up clutch 21 is provided which, in the closed state, couples the turbine wheel 11 to the housing 5 and thus to the pump wheel 9 in a rotationally fixed manner. The lockup clutch 21 is controlled by an annular piston 23 , which is guided in an annular chamber 25 so as to be displaceable in the direction of the axis of rotation 3 and, together with the housing 5, forms a sealed pressure chamber 27 on the side axially facing away from the converter chamber 7 . The transducer chamber 7 facing the end of the annular piston 23 is exposed to the fluid pressure of the space transformer. 7 The normally open lock-up clutch 21 is closed by applying control pressure to the pressure chamber 27 .
Die Überbrückungskupplung 21 wird ebenfalls von der Fluidsteuerung 19 des Getriebes gesteuert. Die Leitung 29 ist der Zulauf für den Wandlerraum 7. Die Fluidsteuerung 19 steuert den Druck im Druckraum 27 über ein 3/2-Wegeventil 31, dessen Ausgang über ein Druckabschaltventil 33 mit einer in den Druckraum 27 führenden Steuerleitung 35 verbunden ist. Die Steuerleitung 35 ist ferner mit einem Kolbenspeicher 37 für den langsamen Druckaufbau im Druckraum 27 verbunden. Der Kolbenspeicher 37 ist über eine Drossel 39 ebenfalls an den Ausgang des Ventils 31 angeschlossen. Das ventil 31 ist so geschaltet, daß sein Ausgang wechselweise mit einem den Schließvorgang der Überbrückungskupplung 21 steuernden Ausgang 41 oder einem Tank 43 für Hydrauliköl verbindet. In der dargestellten Schaltstellung des Ventils 31 ist der Druckraum 27 über die Drossel 39 mit dem Tank 43 verbunden. Der Druckraum 27 befindet sich im wesentlichen auf dem Druck im Wandlerraum 7, und die Überbrückungskupplung 21 ist geöffnet. Wird das Ventil 31 in die andere Stellung umgeschaltet, so wird der Druckraum 27 über das Druckabschaltventil 33 und die Drossel 39 mit dem Steuerdruck beaufschlagt, und der Kolben 23 schließt die Überbrückungskupplung 21.The lock-up clutch 21 is also controlled by the fluid control 19 of the transmission. The line 29 is the inlet for the converter space 7 . The fluid controller 19 controls the pressure in the pressure chamber 27 via a 3/2-way valve 31 , the output of which is connected via a pressure cut-off valve 33 to a control line 35 leading into the pressure chamber 27 . The control line 35 is also connected to a piston accumulator 37 for the slow pressure build-up in the pressure chamber 27 . The piston accumulator 37 is also connected to the outlet of the valve 31 via a throttle 39 . The valve 31 is switched so that its output connects alternately with an output 41 controlling the closing process of the lock-up clutch 21 or a tank 43 for hydraulic oil. In the switching position of the valve 31 shown , the pressure chamber 27 is connected to the tank 43 via the throttle 39 . The pressure chamber 27 is essentially at the pressure in the converter chamber 7 , and the lock-up clutch 21 is open. If the valve 31 is switched to the other position, the pressure chamber 27 is acted upon by the control pressure via the pressure cut-off valve 33 and the throttle 39 , and the piston 23 closes the lock-up clutch 21 .
Zum Aufbau des Drucks im Druckraum 27 wird eine gewisse Zeitspanne benötigt, die unter anderem vom Ausgangsdruck im Druckraum 27 und vom Gegendruck im Wandlerraum 7 abhängt. Unabhängig vom Steuerdruck wird der Kolben 23 auf beiden Seiten vom Zentrifugaldruck des Hydrauliköls beaufschlagt. Fig. 2 zeigt die Verteilung des Zentrifugaldrucks p in Abhängigkeit vom Abstand r von der Drehachse 3. Fig. 2 zeigt hierbei den reinen Zentrifugaldruck ohne Berücksichtigung eines durch den Wandlerbetrieb im Wandlerraum 7 erzeugten Drucks sowie eines eventuellen Steuerdrucks im Druckraum 27. Der Einfachheit halber ist angenommen, daß die Kolbenflächen auf axial beiden Seiten gleich sind, die Flächenminderung einer Kolbenstange vernachlässigbar ist oder aber, wie in der Praxis üblich, keine Kolbenstange vorhanden ist. Sind, wie in Fig. 2 vorausgesetzt, beide Kolbenflächen vollständig mit Hydrauliköl bedeckt, so sind die durch Zentrifugalkräfte hervorgerufenen Drücke auf beiden Seiten gleich, und der Kolben 23 befindet sich im Gleichgewicht.A certain amount of time is required to build up the pressure in the pressure chamber 27 , which depends, among other things, on the outlet pressure in the pressure chamber 27 and on the counterpressure in the converter chamber 7 . Regardless of the control pressure, the piston 23 is acted upon on both sides by the centrifugal pressure of the hydraulic oil. Fig. 2 shows the distribution of the centrifugal pressure p in dependence on the distance r from the axis of rotation 3. Fig. 2 shows the case without consideration of a pure centrifugal by the converter operating in the transducer chamber 7 generated pressure as well as a possible control pressure in the pressure chamber 27. For the sake of simplicity, it is assumed that the piston surfaces are axially the same on both sides, the area reduction of a piston rod is negligible or, as is customary in practice, there is no piston rod. If, as assumed in FIG. 2, both piston surfaces are completely covered with hydraulic oil, the pressures caused by centrifugal forces are the same on both sides, and the piston 23 is in equilibrium.
Der durch Zentrifugalkraft im Betrieb erzeugte Druck ρ folgt der Formel The pressure ρ generated by centrifugal force during operation follows the formula
In dieser Formel bedeutet ρ das spezifische Gewicht, ω die Winkelgeschwindigkeit, mit der der Drehmomentwandler 1 um die Drehachse 3 rotiert und r den radialen Abstand von der Drehachse 3. Da das spezifische Gewicht ρ von Luft kleiner ist als das spezifische Gewicht des Hydrauliköls, führt Lufteinschluß im Druckraum 27 zu einer Minderung des durch Zentrifugalkraft im Druckraum hervorgerufenen Drucks. Die spezifisch leichtere Luft wird nach radial innen auszentrifugiert, womit die Hydraulikölfüllung des Druckraums 27 lediglich einen Teilbereich 45 der druckraumseitigen Fläche des Kolbens 23 bedeckt, während die dem Wandlerraum 7 zugewandte Fläche des Kolbens 23 vollständig von dem durch das spezifische Gewicht des Hydrauliköls bestimmten Druck beaufschlagt wird. Auf der dem Druckraum 27 zugewandten Seite des Kolbens 23 folgt der Druckverlauf radial innerhalb des vom Hydrauliköl bedeckten Bereichs 45, dem durch das spezifische Gewicht von Luft bestimmten Kurvenverlauf, wie dies in einem Bereich 47 angedeutet ist. In Fig. 3 ist mit einer strichpunktierten Linie 49 der Druckverlauf auf der Druckraumseite des Kolbens 23 dargestellt, von dem auf der Wandlerseite der Druckverlauf 51 entsprechend Fig. 2 gegenübersteht. Wie ein Vergleich mit dem druckraumseitigen, bei 53 gestrichelt eingezeichneten Gleichgewichtsdruck aus Fig. 2 zeigt, befindet sich der Kolben 23 bei ausschließlicher Berücksichtigung der Zentrifugaldrücke nicht im Gleichgewicht. Um den Kolben 23 ins Gleichgewicht zu bringen, müßte die Fluidsteuerung 19 (Fig. 1) zusätzlich zu dem für den Gleichgewichtsfall erforderlichen Steuerdruck, einen statischen Druck P 0 aufbringen. Das Aufbauen des statischen Drucks P 0 verlängert die zum Schließen der Überbrückungskupplung 21 erforderliche Zeitspanne, was mit Rücksicht auf nachfolgende Schaltschritte der Fluidsteuerung 19 unerwünscht ist.In this formula, ρ means the specific weight, ω the angular velocity with which the torque converter 1 rotates about the axis of rotation 3 and r the radial distance from the axis of rotation 3 . Since the specific weight ρ of air is smaller than the specific weight of the hydraulic oil, air inclusion in the pressure chamber 27 leads to a reduction in the pressure caused by centrifugal force in the pressure chamber. The specifically lighter air is centrifuged out radially inward, so that the hydraulic oil filling of the pressure chamber 27 is only one Partial area 45 of the pressure chamber-side surface of the piston 23 is covered, while the surface of the piston 23 facing the converter chamber 7 is completely acted upon by the pressure determined by the specific weight of the hydraulic oil. On the side of the piston 23 facing the pressure chamber 27, the pressure profile follows radially within the area 45 covered by the hydraulic oil, the curve profile determined by the specific weight of air, as indicated in an area 47 . FIG. 3 shows a dash-dotted line 49 of the pressure curve on the pressure chamber side of the piston 23 , of which the pressure curve 51 on the converter side corresponds to FIG. 2. As a comparison with the equilibrium pressure from FIG. 2 on the pressure chamber side, shown in dashed lines at 53 , shows that the piston 23 is not in equilibrium when the centrifugal pressures are taken into account only. In order to bring the piston 23 into equilibrium, the fluid controller 19 ( FIG. 1) would have to apply a static pressure P 0 in addition to the control pressure required for the case of equilibrium. Building up the static pressure P 0 extends the time required to close the lock-up clutch 21 , which is undesirable with regard to subsequent switching steps of the fluid control 19 .
Im Drehmomentwandler kann sich bei bestimmten Betriebszuständen Luft ansammeln, insbesondere entleert er sich teilweise bei Stillstand selbst. Die Entlüftungsleitung 55 enthält ein normalerweise offenes Ventil 57, welches beim Anlegen des Steuerdrucks an den Druckraum 27 schließt und den Druckaufbau in dem Druckraum 27 ermöglicht. Auf der dem Druckraum 27 abgewandten Seite des Ventils 57 enthält die Entlüftungsleitung 55 eine Drossel 59. Diese Drossel 59 sorgt dafür, daß der vom Wandlerraum abfließende Ölstrom mengenmäßig begrenzt bleibt.Air can accumulate in the torque converter under certain operating conditions, in particular it partially empties itself when it is at a standstill. The ventilation line 55 contains a normally open valve 57 , which closes when the control pressure is applied to the pressure chamber 27 and enables pressure build-up in the pressure chamber 27 . On the side of the valve 57 facing away from the pressure chamber 27 , the ventilation line 55 contains a throttle 59 . This throttle 59 ensures that the oil flow flowing away from the converter space remains limited in quantity.
Über die Entlüftungsleitung 55 kann diese Luft rasch entweichen, so daß während des Betriebs beide Seiten des Kolbens 23 gleichmäßig vom Hydrauliköl beaufschlagt werden und sich der Kolben 23, bezogen auf den Zentrifugaldruck des Hydrauliköls, im Gleichgewicht befindet.This air can escape quickly via the vent line 55 , so that both sides of the piston 23 are acted upon uniformly by the hydraulic oil during operation and the piston 23 is in equilibrium with respect to the centrifugal pressure of the hydraulic oil.
Im folgenden sollen im einzelnen konstruktive Einzelheiten von erfindungsgemäßen Drehmomentwandlern erläutert werden. Funktionsgleiche Teile sind hierbei mit den Bezugszahlen der Fig. 1 bezeichnet und zur Unterscheidung mit einem Buchstaben versehen. Zur näheren Erläuterung wird auf die Beschreibung der Fig. 1 bis 3 Bezug genommen.In the following, structural details of torque converters according to the invention will be explained in detail. Parts with the same function are designated with the reference numbers in FIG. 1 and provided with a letter to distinguish them. For a more detailed explanation, reference is made to the description of FIGS. 1 to 3.
Die Überbrückungskupplung 21 a des Drehmomentwandlers 1 a gemäß Fig. 4 ist als Lamellen-Reibkupplung ausgebildet und kuppelt das Gehäuse 5 a über einen Torsionsschwingungsdämpfer 61 mit dem Turbinenrad 11 a. Der Torsionsschwingungsdämpfer 61 hat eine über eine Verzahnung 63 mit der Ausgangswelle 13 a verbundene Nabe 65, an der das Turbinenrad 11 a starr befestigt ist. Die Nabe 65 trägt mit axialem Abstand voneinander zwei Deckscheiben 67, zwischen welchen eine die Nabe 65 umschließende Flanschscheibe 69 angeordnet ist. Die Flanschscheibe 69 ist relativ zu den Deckscheiben 67 drehbar gelagert und über Federn 71 drehelastisch an den Deckscheiben 67 abgestützt. Zur Dämpfung von Torsionsschwingungen umfaßt der Torsionsschwingungsdämpfer 61 nicht näher dargestellte Reibeinrichtungen.The lock-up clutch 21 a of the torque converter 1 a according to FIG. 4 is designed as a multi-plate friction clutch and couples the housing 5 a via a torsional vibration damper 61 to the turbine wheel 11 a . The torsional vibration damper 61 has a toothing 63 connected to the output shaft 13 a hub 65 , to which the turbine wheel 11 a is rigidly attached. The hub 65 carries two cover disks 67 at an axial distance from one another, between which a flange disk 69 surrounding the hub 65 is arranged. The flange disk 69 is rotatably mounted relative to the cover disks 67 and is supported on the cover disks 67 in a torsionally elastic manner via springs 71 . To dampen torsional vibrations, the torsional vibration damper 61 comprises friction devices, not shown.
An ihrem radial äußeren Rand trägt die Flanschscheibe 69 einen mit einer Außenverzahnung 73 versehenen, axial abstehenden Flansch 75, dem mit radialem Abstand eine Innenverzahnung 77 des Gehäuses 5 a radial gegenüberliegt. Axial zwischen dem Kolben 23 a und einem an dem Gehäuse 5 a befestigten Ringflansch 79 sind mehrere ringscheibenförmige Kupplungslamellen 81 angeordnet, die entweder an ihrem Innenumfang oder an ihrem Außenumfang Verzahnungen aufweisen und in abwechselnder Folge drehfest, aber axial beweglich entweder in die Außenverzahnung 73 der Flanschscheibe 69 oder die Innenverzahnung 77 des Gehäuses 5 a eingreifen. Der in der Ringkammer 25 a abgedichtet axial verschiebbare Ringkolben 23 a ist an der Innenverzahnung 77 ebenfalls drehfest geführt. Wird der Druckraum 27 a mit dem Steuerdruck beaufschlagt, so preßt der Ringkolben 23 a die Kupplungslamellen 81 gegen den Ringflansch 79 und kuppelt somit das Gehäuse 5 a über den Torsionsschwingungsdämpfer 61 mit dem Turbinenrad 11 a.At its radially outer edge, the flange disk 69 carries an axially projecting flange 75 , which is provided with an external toothing 73 and which is radially opposite an internal toothing 77 of the housing 5 a . Axially between the piston 23 a and a ring flange 79 fastened to the housing 5 a , a plurality of annular disk-shaped clutch plates 81 are arranged, which have toothings either on their inner circumference or on their outer circumference and are alternately rotationally fixed but axially movable either in the external toothing 73 of the flange disk 69 or engage the internal teeth 77 of the housing 5 a . The sealed in the annular chamber 25 a axially displaceable annular piston 23 a is also rotatably guided on the internal teeth 77 . If the pressure chamber 27 a is acted upon by the control pressure, the annular piston 23 a presses the clutch plates 81 against the ring flange 79 and thus couples the housing 5 a via the torsional vibration damper 61 to the turbine wheel 11 a .
Der Entlüftungskanal 55 a hat die Form einer durch den Ringkolben 23 a hindurchgehenden Stufenbohrung, die vom Druckraum 27 a ausgeht und in einer zur Anlage an der benachbarten Kupplungslamelle 81 bestimmten Druckfläche 83 des Ringkolbens 23 a mündet. Bei geöffneter Überbrückungskupplung 21 a ist der Ringkolben 23 a geringfügig von den Kupplungslamellen 81 abgehoben. In dem Druckraum 27 a enthaltene Luft kann zum Tank 43 hin austreten. Bei geschlossener Überbrückungskupplung 21 a verschließt die dem Ringkolben 23 a benachbarte Kupplungslamelle 81 die Mündung des Entlüftungskanals 55 a und ermöglicht so ohne Hydraulikölverlust den Druckaufbau in dem Druckraum 27 a. The ventilation channel 55 a has the shape of a stepped bore through the annular piston 23 a , which starts from the pressure chamber 27 a and opens into a pressure surface 83 of the annular piston 23 a which is intended for bearing against the adjacent clutch plate 81 . With open a lock-up clutch 21, the annular piston is lifted slightly from the 23 a clutch disks 81st Air contained in the pressure chamber 27 a can escape to the tank 43 . With a closed lock-up clutch 21a, the annular piston 23 closes a clutch plate 81 adjacent the mouth of the vent duct 55 a, allowing the hydraulic oil without loss of the pressure buildup in the pressure chamber 27 a.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Variante des Drehmomentwandlers, die sich von dem Drehmomentwandler der Fig. 4 lediglich durch die Gestaltung des den Entlüftungskanal steuernden Ventils unterscheidet. Zur Erläuterung wird deshalb auch auf die Beschreibung der Fig. 4 Bezug genommen, wobei gleichwirkende Teile mit gleichen und lediglich durch einen Buchstaben sich unterscheidenden Bezugszahlen bezeichnet sind. FIGS. 5 and 6 show a variant of the torque converter, which is different from the torque converter of FIG. 4 only by the design of the vent passage controlling valve. For explanation, reference is therefore also made to the description of FIG. 4, parts with the same effect being designated by the same reference numbers that differ only by a letter.
Der Entlüftungskanal 55 b ist wiederum durch den Ringkolben 23 b hindurchführende Stufenbohrung 55 b ausgeführt, die sich auf der Seite des Wandlerraums 7 b zu einer Drosselöffnung 85 verengt. Auf der Seite des Druckraums 27 b ist an dem Ringkolben 23 b mittels einer Niete 87 eine Ventilplatte 89 befestigt. Die Ventilplatte 89 ist mit ihrer Plattenebene im wesentlichen senkrecht zur Drehachse angeordnet und überdeckt die den Entlüftungskanal bildende Bohrung 55 b. Die Ventilplatte 89 ist so vorgespannt, daß sie im Ruhezustand geringfügig von der Mündung der Bohrung 55 b abgehoben wird, so daß in dem Druckraum 27 b enthaltene Luft in den Tank 43 entweichen kann. Die Ventilplatte 89 bildet ein Platten-Rückschlagventil und verschließt bei Druckbeaufschlagung des Druckraums 27 b die Bohrung 55 b. Wie Fig. 6 zeigt, ist die Ventilplatte 89 zur Minderung der Schließkräfte zwischen der Bohrung 55 b und der Niete 87 verjüngt.The ventilation channel 55 b is in turn carried out through the annular piston 23 b through stepped bore 55 b , which narrows on the side of the converter space 7 b to a throttle opening 85 . On the side of the pressure chamber 27 b , a valve plate 89 is fastened to the annular piston 23 b by means of a rivet 87 . The valve plate 89 is arranged with its plate plane substantially perpendicular to the axis of rotation and covers the bore 55 b forming the ventilation channel. The valve plate 89 is biased so that it is slightly raised in the idle state from the mouth of the bore 55 b , so that air contained in the pressure chamber 27 b can escape into the tank 43 . The valve plate 89 forms a plate check valve and closes the bore 55 b when the pressure chamber 27 b is pressurized. As shown in FIG. 6, the valve plate 89 is tapered to reduce the closing forces between the bore 55 b and the rivet 87 .
Fig. 7 zeigt eine weitere Variante eines durch ein Ventil verschließbaren Entlüftungskanals für einen Drehmomentwandler gemäß Fig. 4. Zur Erläuterung wird wiederum auch auf Fig. 4 Bezug genommen, wobei gleichwirkende Teile mit den Bezugszahlen der Fig. 4 vermehrt um einen Buchstaben bezeichnet sind. FIG. 7 shows a further variant of a ventilation duct for a torque converter according to FIG. 4, which can be closed by a valve . For explanation purposes, reference is again made to FIG. 4, parts with the same effect being designated with the reference numbers of FIG. 4 increasingly by a letter.
Der als Stufenbohrung ausgeführte, durch den Ringkolben 23 c hindurchführende Entlüftungskanal 55 c mündet in den Wandlerraum 7 c in einer Drosselverengung 91, die sich zum Druckraum 27 c hin in Form eines kegelstumpfförmigen Ventilsitzes 93 erweitert. Der Ventilsitz 93 bildet zusammen mit einer Kugel 95 ein Rückschlagventil, welches bei Überdruck in dem Druckraum 27 c schließt. Der Kegelstumpf des Ventilsitzes 93 verjüngt sich schräg zur Drehachse nach radial außen und zwar so, daß seine am weitesten radial außen liegende Mantellinie parallel zur Drehachse verläuft.The ventilation channel 55 c , which is designed as a stepped bore and leads through the annular piston 23 c , opens into the converter chamber 7 c in a throttle constriction 91 , which widens towards the pressure chamber 27 c in the form of a frustoconical valve seat 93 . The valve seat 93 forms, together with a ball 95, a non-return valve which closes 27 c in the case of excess pressure in the pressure chamber. The truncated cone of the valve seat 93 tapers radially outward at an angle to the axis of rotation and in such a way that its most radially outer surface line runs parallel to the axis of rotation.
Bei rotierenem Drehmomentwandler stützt sich die von Zentrifugalkräften nach radial außen getriebene Kugel 95 an dem achsparallelen Bereich des Ventilsitzes 93 ab, womit die Zentrifugalkräfte keinen Einfluß auf die Schließkräfte des Rückschlagventils haben. Ein Sicherungsring 97 hält die Kugel 95 in dem erweiterten Teil des Entlüftungskanals 55 c.When the torque converter is rotating, the ball 95 driven radially outwards by centrifugal forces is supported on the axially parallel region of the valve seat 93 , with the result that the centrifugal forces have no influence on the closing forces of the check valve. A locking ring 97 holds the ball 95 in the expanded part of the ventilation channel 55 c .
Claims (10)
a) ein um eine Drehachse (3) rotierend antreibbares, einen Wandlerraum (7) bildendes Gehäuse (5),
b) ein in dem Wandlerraum (7) angeordnetes, mit dem Gehäuse (5) fest verbundenes Pumprad (9),
c) ein in dem Wandlerraum (7) gleichachsig zu dem Pumprad (9) angeordnetes relativ zu diesem drehbares, mit einer Ausgangswelle (13) verbundenes Turbinenrad (11),
d) eine in dem Gehäuse (5) angeordnete, steuerbare Überbrückungskupplung (21) mit einem mit dem Gehäuse (5) verbundenen Eingangsteil (79), einem mit dem Turbinenrad (11) verbundenen Ausgangsteil (69) und einem zum Öffnen und Schließen der Kupplung (21) in Richtung der Drehachse beweglichen Ringkolben (23), der zusammen mit dem Gehäuse (5) auf der dem Turbinenrad (11) axial abgewandten Seite einen ringförmigen Fluid-Druckraum (27) abgedichtet umschließt und auf der dem Fluid-Druckraum (27) abgewandten Seite dem Fluiddruck in dem Wandlerraum (7) ausgesetzt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß in den Fluid-Druckraum (27) ein Entlüftungskanal (55) mündet, welcher mittels eines normalerweise offenen, vom Betätigungsdruck in dem Fluid-Druckraum (27) absperrbaren Ventils (57; 55 a, 81; 55 b, 89; 93, 95) steuerbar ist.1. Hydrodynamic torque converter, comprehensive
a) a housing ( 5 ) which can be driven in rotation about an axis of rotation ( 3 ) and forms a converter space ( 7 ),
b) a pump wheel ( 9 ) arranged in the converter space ( 7 ) and firmly connected to the housing ( 5 ),
c) a turbine wheel ( 11 ) which is arranged in the converter chamber ( 7 ) at the same axis as the pump wheel ( 9 ) and is rotatable relative to the latter and is connected to an output shaft ( 13 ),
d) a controllable lock-up clutch ( 21 ) arranged in the housing ( 5 ) with an input part ( 79 ) connected to the housing ( 5 ), an output part ( 69 ) connected to the turbine wheel ( 11 ) and one for opening and closing the clutch ( 21 ) ring piston ( 23 ) movable in the direction of the axis of rotation, which, together with the housing ( 5 ) on the side facing axially away from the turbine wheel ( 11 ), seals an annular fluid pressure chamber ( 27 ) and on which the fluid pressure chamber ( 27 ) facing away from the fluid pressure in the converter space ( 7 ),
characterized in that a vent channel (55) opens into the fluid pressure chamber (27), which by means of a normally open, shut off from the operating pressure in the fluid pressure chamber (27) valve (57; 55 a, 81; 55 b, 89; 93, 95 ) is controllable.
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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