DE4203323C2

DE4203323C2 - Hydraulischer Drehmomentwandler mit Überbrückungskupplung

Info

Publication number: DE4203323C2
Application number: DE4203323A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Magnussen
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1991-02-18
Filing date: 1992-02-06
Publication date: 2003-05-28
Anticipated expiration: 2012-02-07
Also published as: DE4203323A1

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulischen Drehmomentwandler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Hydraulische Drehmomentwandler werden insbesondere in Kraft fahrzeugen in Verbindung mit einem automatisch schaltenden Ge triebe verwendet. Die im Wandler auftretenden, strömungsbeding ten Verluste können durch eine beispielsweise ein Turbinenrad mit einem Pumpenrad verbindende Überbrückungskupplung vermieden werden. Auf diese Weise werden insbesondere höhere Gänge im oberen Drehzahlbereich überbrückt. Aus der EP 310 117 A1 ist ein Wandler mit Überbrückungskupplung be kannt, bei dem die Kupplung während der Schaltvorgänge im nach geordneten Getriebe mit Schlupf betrieben wird. Der Schlupfzu stand ist dabei nicht dauerhaft, sondern jeweils nur für einen gewissen Zeitraum während des Öffnens oder Schließens der Über brückungskupplung vorhanden. Während das Gehäuse des bekannten Wandlers im Bereich eines Pumpenrades und eines Turbinenrades über eine erste Leitung mit unter Druck stehender Hydraulik flüssigkeit versorgt wird, ist eine das Wandlergehäuse im Be reich der Überbrückungskupplung versorgende zweite Leitung vor gesehen, die zum Schließen der Kupplung einem Ablauf gegenüber geöffnet und zum Öffnen der Kupplung mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit versorgt wird. Eine vorgeordnete Brenn kraftmaschine, dies gilt insbesondere für Hubkolbenmotoren, er zeugt an ihrer Antriebswelle ein ungleichförmiges Drehmoment, welches Schwingungen oder Vibrationen nach sich zieht. Diese werden zwar im Wandler gedämpft, treten jedoch bei geschlosse ner Überbrückungskupplung wieder auf. Es sollte deshalb ein Be trieb der Kupplung im Dauerschlupf angestrebt werden.

Im Stand der Technik ist weiterhin ein hydraulischer Drehmomentwandler bekannt (DE 40 23 160 A1) von dem die Erfindung ausgeht, bei dem über eine erste Leitung die Versorgung des Wandlergehäuses mit einer unter einem bestimmten Systemdruck stehenden Hydraulikflüssigkeit gewährleistet ist. Der über diese erste Leitung realisierte Hydraulikdruck liegt im Grunde vor der Überbrückungskupplung an. Desweiteren wird über eine zweite Leitung mit Hilfe des Zuführens und Abführens von Hydraulikflüssigkeit das Öffnen bzw. Schließen der Überbrückungskupplung realisiert. Der über die zweite Leitung realisierte Hydraulikdruck liegt im wesentlichen hinter der Überbrückungskupplung an. Soll nun die Überbrückungskupplung geöffnet werden, so wird hier die vorgesehene erste Leitung strömungstechnisch mit einem Ölkühler verbunden, so daß die Hydraulikflüssigkeit ablaufen, nämlich in den Ölkühler ablaufen kann. Der hier beschriebene hydraulische Drehmomentwandler ist noch nicht optimal ausgebildet, da aufgrund des Ablaufens der Hydraulikflüssigkeit aus der ersten Leitung der Druck im Raum vor der Überbrückungskupplung entsprechend abfällt, so daß es hier im Raum vor der Überbrückungskupplung, also innerhalb des Drehmomentwandlers zu entsprechenden Druckschwankungen kommen kann, die die Kennung bzw. Schmierung des Wandlers ändern können.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den bekannten hydraulischen Drehmomentwandler der oben genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, daß derartige Druckschwankungen weitestgehend vermieden sind, insbesondere die Kennung bzw. Schmierung des Wandlers nicht verändert wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist die Abfuhr der Hydraulikflüssigkeit von der Überbrückungskupplung über die zweite Leitung der Menge nach einstellbar. Zugleich ist die zweite Leitung mit unter gegenüber dem Systemdruck gedrosseltem Druck stehender Hydraulikflüssigkeit speisbar. Dadurch ist es möglich, den Druck im Wandlergehäuse, d. h. vor der Kupplung z. B. über die erste Leitung, konstant zu halten. Die Öffnungs- und Schließbewegungen der Überbrückungskupplung werden allein durch Druckänderungen in der zweiten Leitung bewirkt. Der auf tretende Schlupf ist abhängig von der Differenz der Drücke vor und hinter der Kupplung und dem Moment. Der Druck vor der Kupp lung ist weitgehend abhängig vom Druck in der ersten Leitung und soll möglichst konstant bleiben, um auch die Kennung des Wandlers nicht zu verändern. Der Druck hinter der Kupplung ist über die genannte zweite Leitung regelbar. Durch die erfin dungsgemäße Anordnung stellt sich in der zweiten Leitung ein Druckgleichgewicht in Abhängigkeit von der Menge der über die zweite Leitung abgeführten Hydraulikflüssigkeit ein.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach einem Verfahren wird der Querschnitt der zweiten Leitung und davon abhängig die Menge der über die zwei te Leitung abgeführten Hydraulikflüssigkeit über ein Stellglied eingestellt. Zugleich wird der zweiten Leitung zwischen der Überbrückungskupplung und dem Stellglied ständig Hydraulikflüssig keit, gegebenenfalls mit vermindertem Druck zugeführt. Die Vor teile betreffen auch hier einen im wesentlichen konstanten Druck im Wandlergehäuse vor der Kupplung in Verbindung mit ei ner Schlupfregelung ausschließlich über die zweite Leitung im Bereich hinter der Kupplung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild des erfindungsgemäßen hy draulischen Drehmomentwandlers bei geöff neter Überbrückungskupplung und

Fig. 2 das Schaltbild gemäß Fig. 1, jedoch mit geschlossener Überbrückungskupplung.

Ein hydraulischer Drehmomentwandler 10 weist eine in einem Wandlergehäuse 11 angeordnete Überbrückungskupplung 12 auf. Diese liegt im geschlossenen Zustand (Fig. 2) mit einem Reib belag 13 an einem korrespondierenden Teil des Wandlergehäuses 11 an und überbrückt eine gegebenenfalls vorhandene Drehzahl differenz zwischen einem Pumpenrad 14 und einem Turbinenrad 15. Letztere sitzen zusammen mit einem Leitrad 16 auf koaxial ver laufenden und nur durch eine Mittellinie 17 angedeuteten Wellen.

Teil des hydraulischen Drehmomentwandlers ist weiterhin eine im folgenden näher beschriebene Versorgung mit Hydraulikflüssig keit sowie eine Steuereinrichtung 18. Über eine erste Leitung 19 ist dem das Pumpenrad und das Turbinenrad 15 enthaltenden Teil des Wandlergehäuses 11 Hydraulikflüssigkeit zuführbar. Dieser Teil wird auch als vor der Überbrückungskupplung 12 lie gend bezeichnet. Eine zweite Leitung 20 ist mit dem hinter der Kupplung liegenden Teil des Wandlergehäuses 11 verbunden. Ein hoher Druck in der ersten Leitung 19 und ein niedriger Druck in der zweiten Leitung 20 bewirkt ein Schließen der Überbrückungs kupplung 12, vergleiche Fig. 2. Ein Druck in der zweiten Lei tung 20 bewirkt demgegenüber ein Öffnen der Kupplung, verglei che Fig. 1.

Die Versorgung mit Hydraulikflüssigkeit erfolgt über eine nur als Pfeil 21 dargestellte Kombination aus einer Hydropumpe und einem Druckregelventil, denen ein Kühler 22 und ein Filter 23 nachgeschaltet sind. Der am Ausgang 24 des Filters anliegende Druck wird im folgenden als Systemdruck bezeichnet.

Die Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit zum Wandlergehäuse 11 wird über ein wahlweise zwei Schaltzustände einnehmendes Schaltven til 25 gesteuert. Der Schaltzustand bei geöffneter Über brückungskupplung ergibt sich aus der Fig. 1. Dabei wird die zweite Leitung mit Systemdruck beaufschlagt, während die erste Leitung durch das Schaltventil 25 abgesperrt ist. Gemäß Fig. 2 ist im geschlossenen Zustand der Überbrückungskupplung 12 Sy stemdruck an der ersten Leitung 19, während die zweite Leitung 20 einem Ablauf 26 gegenüber in einen Tank 27 geöffnet ist.

Das Schaltventil 25 wird angesteuert über ein Modulierventil 28, welches als Proportionalventil ausgebildet und durch eine Hilfskraft, beispielsweise elektromagnetisch betätigbar ist. Das Modulierventil 28 wird über eine Drossel 29 mit Systemdruck versorgt und läßt im passiven Zustand die unter Druck anliegen de Hydraulikflüssigkeit passieren, vergleiche Fig. 1. Bei Be tätigung, etwa bei Ansteuerung durch das Steuergerät 18 schließt das Modulierventil 28 zumindest teilweise, so daß sich zwischen der Drossel 29 und dem Modulierventil 28 ein Druck aufbaut, der über eine Leitung 30 auf eine Steuerseite 31 des Schaltventils 25 übertragen wird und dieses in eine Stellung gemäß Fig. 2 bringt. Durch diese Anordnung ist sichergestellt, daß bei Ausfall der Hilfskraft, etwa bei Stromausfall, die Überbrückungskupplung 12 stets geöffnet bleibt.

Ausgehend von dem Zustand gemäß Fig. 2 findet nun eine Schlupfregelung der Überbrückungskupplung 12 statt. Das Schalt ventil 25 weist zu diesem Zweck im Bereich zwischen der Leitung 20 und dem Ablauf 26 eine Steuerkante 32 auf, die bei einer ge ringfügigen Verschiebung des Schaltschiebers 33 eine Variation im Querschnitt und damit der aus der zweiten Leitung 20 in den Ablauf 26 strömenden Flüssigkeit ergibt. Eine schwächere als die maximale Aktivierung des Modulierventils 28 bewirkt einen Durchfluß der Hydraulikflüssigkeit und damit einen Druckabfall zwischen der Drossel 29 und dem Modulierventil 28. Entsprechend ist der Druck an der Steuerseite 31 niedriger, wodurch der Schaltschieber 33 in der Fig. 2 geringfügig nach links bewegt wird und so den Rückfluß aus der zweiten Leitung 20 in den Ab lauf 26 verringert. Weiterhin ist zwischen dem Ausgang 24 und der zweiten Leitung 20 eine mit einer Drossel 34 versehene Ver bindung vorgesehen, über die ständig Hydraulikflüssigkeit in die zweite Leitung nachströmt. Je nach Stellung des Schalt schiebers 33 ergibt sich ein bestimmtes Gleichgewicht für den Flüssigkeitsstrom in der Leitung 20 und damit für den hinter der Überbrückungskupplung 12 anstehenden Druck. Dieser und da mit der Schlupf der Überbrückungskupplung 12 kann durch die be schriebene Anordnung ohne weitere Einflußnahme auf den Druck in der ersten Leitung 19 geregelt werden. Dadurch ist die Schlupf regelung ohne Einfluß auf die Kennung und das Übertragungsver halten des Wandlers.

Die für die Schlupfregelung erforderlichen Ist-Drehzahlen des Pumpenrades 14 bzw. des Turbinenrades 15 werden über Drehzahl sensoren 35, 36 erfaßt und im Steuergerät 18 verarbeitet. Letz teres erhält weitere Eingangsgrößen, wie z. B. Geschwindigkeit und eingelegter Gang und steuert zugleich das dem hydraulischen Drehmomentwandler 10 nachgeordnete automatische Getriebe. Ent sprechende Steuer- und Verbindungsleitungen sind nur angedeutet und mit der Bezugsziffer 37 bezeichnet.

Zur Dämpfung der Schließbewegung der Überbrückungskupplung 12 ist in einer weiteren Ausführungsform eine Gegenkopplung vorge sehen. Diese besteht aus den im folgenden beschriebenen gestri chelt gezeichneten Teilen. In der Leitung 30 ist eine Drossel 38 angeordnet. Zugleich besteht eine Verbindung 39 zwischen der zweiten Leitung 20 und der Steuerseite 31 des Schaltventils 25. In dieser Verbindung ist ebenfalls eine Drossel 40 vorgesehen. Zum Schließen der Überbrückungskupplung 12 aus dem Zustand ge mäß Fig. 1 wird das Modulierventil 28 auf einen bestimmten Druckwert eingestellt, der zugleich einem an der Überbrückungs kupplung übertragbaren Moment, insbesondere Einschaltmoment entspricht. Der Druck an der Steuerseite 31 ist damit relativ groß, so daß der Schaltschieber 33 schnell in die Position ge mäß Fig. 2 bewegt wird. Durch das Abfließen der Hydraulikflüs sigkeit über die Drossel 40 in die zweite Leitung 20 bleibt ei nerseits in derselben ein gewisser Druck erhalten und anderer seits wird der Schaltschieber 25 nicht bis zum Anschlag gegen die Kraft der Feder 41 in die Position gemäß Fig. 2 bewegt. Die Feder 41 wirkt auch in der Ausführungsform ohne Gegenkopp lung als den Schaltschieber 33 rückstellendes Element.

In einer nicht gezeigten, gleichwohl vorteilhaften Ausführungs form regelt das Schaltventil 25 nur den Abfluß aus der zweiten Leitung 20. An der ersten Leitung 19 liegt ständig Systemdruck an. Im Gegensatz zur Darstellung in den Figuren als 4/2-Wegeventil kann das Schaltventil dann als Druckregelventil ausgebildet sein.

Die Figuren zeigen eine weitere Besonderheit. So ist zwischen den beiden Leitungen 19 und 20 eine dritte Leitung 42 vorgese hen, über die ein dem hydraulischen Drehmomentwandler 10 nach geordnetes Getriebe mit Schmiermittel versorgt wird. Ein Druck begrenzungsventil 43 oder auch nicht gezeigte Drosselstellen in der Leitung 42 verhindern ein druckloses Abfließen aus dem Wandlergehäuse 11. Die bis hierher beschriebenen Ausführungs beispiele sind insbesondere in Verbindung mit der genannten Schmiermittelversorgung des Getriebes über die Lei tung 42 vorteilhaft, weil so der Druck in der dritten Leitung 42 von der Funktion der Überbrückungskupplung 12 weitgehend un abhängig ist.

BEZUGSZEICHENLISTE

10

hydraulischer Drehmomentwandler

11

Wandlergehäuse

12

Überbrückungskupplung

13

Reibbelag

14

Pumpenrad

15

Turbinenrad

16

Leitrad

17

Mittellinie

18

Steuereinrichtung

19

erste Leitung

20

zweite Leitung

21

Pfeil

22

Kühler

23

Filter

24

Ausgang

25

Schaltventil

26

Ablauf

27

Tank

28

Modulierventil

29

Drossel

30

Leitung

31

Steuerseite

32

Steuerkante

33

Schaltschieber

34

Drossel

35

Drehzahlsensor

36

Drehzahlsensor

37

Leitung

38

Drossel

39

Verbindung

40

Drossel

41

Feder

42

dritte Leitung

43

Druckbegrenzungsventil

Claims

1. Hydraulischer Drehmomentwandler mit einem Hydraulikflüssigkeits kreislauf und einem Wandlergehäuse, in dem zumindest ein Pumpenrad, ein Turbinenrad und eine Überbrückungskupplung mit Schlupfregelung angeordnet sind, mit einer ersten Leitung zur Versorgung des Wandler gehäuses und der an der Wandlerfunktion beteiligten Elemente mit einer unter einem bestimmten Systemdruck stehenden Hydraulikflüssigkeit, einer zweiten Leitung zur Versorgung des Wandlergehäuses im Bereich der Überbrückungskupplung, wobei die Überbrückungskupplung durch Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit über die zweite Leitung zum Öffnen und durch Abfuhr von Hydraulikflüssigkeit zum Schließen betätigbar ist, wo bei die Abfuhr der Hydraulikflüssigkeit über die zweite Leitung der Menge nach einstellbar ist und die zweite Leitung zugleich mit unter ge genüber dem Systemdruck gedrosseltem Druck stehender Hydraulikflüs sigkeit speisbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitung (19) wahlweise mit Systemdruck beaufschlagbar oder absperrbar ist, wo bei der Druck hinter der Überbrückungskupplung (12) über die zweite Leitung (20) regelbar ist und der Druck vor der Überbrückungskupplung (12), nämlich der Druck in der ersten Leitung (19) möglichst konstant haltbar ist.

2. Hydraulischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die zweite Leitung (20) wahlweise zur Abfuhr der Hydraulikflüssigkeit in unterschiedlichem Maße zu öffnen oder mit Systemdruck beaufschlagbar ist.

3. Hydraulischer Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Öffnen der zweiten Leitung (20) ein Schaltventil (25) mit einer einen Durch laßquerschnitt begrenzenden Steuerkante (32) vorgesehen ist.

4. Hydraulischer Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Leitung (19, 20) über ein gemeinsames Schaltventil (25) an steuerbar sind, wobei entweder die erste Leitung (19) mit Systemdruck versorgt wird und die zweite Leitung (20) ge genüber einem Ablauf (26) zu öffnen ist oder die zweite Leitung (20) mit Systemdruck versorgt und die erste Leitung (19) absperrbar ist.

5. Hydraulischer Drehmomentwandler nach Anspruchs 3 oder 4, da durch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (25) durch ein hilfskraftbetätigtes Modulierventil (28) ansteuerbar ist.

6. Hydraulischer Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dämpfung der Schließbewegung und/oder zur Reduzierung des Einschalt ruckes der Überbrückungskupplung (12) eine Gegenkopplung des Drucks in der zweiten Leitung (20) zum auf die Bewegung des Schaltventils (25) wirkenden Druck vorgesehen ist, wo bei zur Bildung einer Druckdifferenz, insbesondere zwischen dem Modulierventil und einer Steuerseite (31) des Schalt ventils (25) sowie zwischen der Steuerseite (31) des Schaltventils (25) und der zweiten Leitung (20) jeweils ei ne Drossel (38, 40) vorgesehen ist.