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Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen
Fahrzeugantriebsstränge.
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Bei einem Antriebsstrangsystem, bei dem die Kopplung zwischen einem
Motor und einem Drehmomentwandler in zwei Trägheitsmassen unterteilt
ist, und zwar die eine, die mit dem Motor und dem Flügelrad verbunden
ist, und die andere, die mit dem Eingangsmantel oder der Abdeckung des
Drehmomentwandlers verbunden ist, wird im allgemeinen ein
Eingangstrennelementaufbau angewandt, um Leistung zwischen den
Trägheitsmassen zu übertragen, während Torsionsschwingungen gedämpft werden.
Die Eingangstrennelemente umfassen typischerweise ein Federmittel.
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Gegenwärtige Automatikgetriebe für Fahrzeuge wenden typischerweise
nicht nur eine selektiv in Eingriff bringbare Reibkupplung an, sondern
auch einen Trennelementaufbau, um das Drehmomentwandlerflügelrad
und die Drehmomentwandlerturbine zu verbinden, wodurch der
Wirkungsgrad des Antriebsstrangs verbessert wird. Eine Schwierigkeit bei
derartigen Systemen ist, daß das Ineingriffbringen der Kupplung bei
niedrigen Motorgeschwindigkeiten manchmal zu Schwingungen in dem
Antriebsstrang führt, die von dem Fahrer wahrnehmbar sind. Der
Eingriffsgeschwindigkeitsbereich für derartige Anordnungen ist deshalb begrenzt.
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Antriebsstrangkonstrukteure haben versucht, die Motorgeschwindigkeit
zu senken, bei welcher die Kupplung in Eingriff gebracht werden kann,
ohne die unerwünschten Schwingungsstörungen zu erzeugen. Einige
Konstruktionen schlossen eine Viskoserutschkupplung ein, die in Reihe mit
einer Reibkupplung angeordnet ist. Diese Anordnung hat den Vorzug,
niedrigere Eingriffsgeschwindigkeiten zu gestatten, sie vergrößert jedoch
die Kosten des Systems.
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Andere Konstrukteure haben Zwei-Massen-Schwungradsysteme
vorgeschlagen, um die Antriebsstrangstörungen in Getrieben vom
Zwischenwellentyp mit Synchronisatorschaltsteuerungen zu verringern. Bei
derartigen Konstruktionen sind der Motor und das Getriebe während des
Gangwechseis durch ein selektiv in Eingriff bringbares Kupplungselement
vollständig getrennt. Diese Systeme liefern eine etwas verbesserte
Antriebsstrangdämpfung, sie vergrößern jedoch die Anzahl von Federsystemen
oder Reibgrenzflächenverbindungen, wodurch sie relativ komplex und in
Begleitung teurer werden.
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Eine einschlägige Anordnung ist in dem US-Patent Nr. 5 121 821
offenbart. Das US-Patent Nr. 5 121 821 ist auf eine Antriebsstrangkopplung
zwischen dem Motor und dem Drehmomentwandler gerichtet, die
gestattet, daß die Reibkupplung vollständig bei niedrigen
Motorgeschwindigkeiten in Eingriff gelangt, während unangenehme Störungen in dem
Antriebsstrang vermieden werden. Um dieses Ziel zu erreichen, ist die
Trägheitsmasse des Drehmomentwandlers, der
Drehmomentwandlerabdekkung und der Kupplung von der Motorträgheitsmasse getrennt und ist
zusammen mit einem Teil der Schwungradträgheit der
Getriebeträgheitsmasse hinzugefügt. Durch Trennen dieser Trägheiten kann der Wert der
Eigenfrequenz des Systems klein entworfen werden, wodurch ein Eingriff
der Kupplung bei niedrigeren Motorgeschwindigkeiten gestattet wird.
Außerdem kann das Trennelement von der Kupplung zur Anordnung
zwischen den Trägheitsmassen entfernt werden. Diese Konstruktion ist
wirksam gewesen und hat im allgemeinen ihr beabsichtigtes Ziel erreicht.
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Die vorliegende Erfindung erwägt eine weitere Verbesserung gegenüber der
Vorrichtung, wie in dem vorstehend erwähnten US-Patent Nr. 5 121 821
beschrieben.
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Es ist deshalb eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Antriebsstrang zu schaffen, der einen Kupplungsaufbau umfaßt, um das
Eingangstrennelement selektiv zu umgehen.
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Die DE-A-42 11840 offenbart einen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Ein Fahrzeugantriebsstrang gemäß der vorliegenden Erfindung ist
gegenüber der DE-A-42 11840 durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch
1 beschriebenen Merkmale gekennzeichnet.
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Die vorliegende Erfindung kann auch einen Antriebsstrang schaffen, bei
dem ein Kupplungsaufoau in zwei Trägheitsmassen unterteilt ist, die
treibend durch eine Feder und ein Reibtrennelement miteinander verbunden
sind, und bei dem die eine Trägheitsmasse drehbar mit dem Motor und
dem Flügelrad gekoppelt ist, und die andere Trägheitsmasse drehbar mit
der Abdeckung des Drehmomentwandlers gekoppelt ist, wobei die
Anlaßkupplung eine Treibscheibe und ein Vorspannungsmittel umfaßt, um die
Treibscheibe gegen die Drehmomentwandlerabdeckung zu drängen und
somit eine wirksame Verbindung zwischen einem Anlasserritzel und dem
Motor aufrechtzuerhalten und die Trägheitsmassen während der
Motorstartprozedur zu verbinden, und bei dem ein Vorspannungsmittel eine
Treibscheibe gegen die Drehmomentwandlerabdeckung drängt, um das
Trennelement vor dem Einleiten der Motorstartprozedur zu umgehen, und
bei dem eine Reibfläche durch eine Belleville-Feder vorgespannt wird, um
einen Reibkontakt zwischen einer Treibscheibe und der
Drehmomentwandlerabdeckung zu schaffen, und der ein Mittel umfaßt, um den
Anlaßkupplungsaufbau beim Anlassen des Motors außer Eingriff zu bringen.
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Ein Antriebsstrang gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt eine
Kupplung in Verbindung mit einem Fluiddrehmomentwandler, der ein
Eingangstrennmittel umfaßt. Ein Fluiddrehmomentwandler weist eine
Abdekkung, ein Flügelrad und eine Turbine auf. Eine Kupplung verbindet die
Kurbelwelle mit der Abdeckung des Drehmomentwandlers, und die
Kupplung weist erste und zweite Trägheitsmassen auf. Die erste
Trägheitsmasse ist kontinuierlich mit dem Motor drehbar, und die zweite
Trägheitsmasse ist kontinuierlich mit der Abdeckung drehbar. Das
Trennmittel ist zwischen den ersten und zweiten Trägheitsmassen angeordnet
und gestattet eine Relativbewegung zwischen diesen.
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Die Kupplung umfaßt eine Treibscheibe und ein Vorspannungsmittel, um
die Treibscheibe gegen die Drehmomentwandlerabdeckung vorzuspannen
Das Vorspannungsmittel ist vorzugsweise eine Belleville-Feder.
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Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die
begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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Fig. 1 ein Querschnittsaufriß eines Teils eines
Fahrzeugantriebsstrangs gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wobei die
Anlaßkupplung in Eingriff steht,
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Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht dieses Teils von Fig. 1 ist, die nicht
nur die Treibscheibe schildert, die von dem
Anlaßkupplungsaufbau verwendet wird, sondern auch die zugeordneten
Bauteile
einer Kurbelwellenerweiterung und eines
Drehmomentwandlers,
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Fig. 3 eine Querschnittsaufrißansicht ähnlich Fig. 1 ist, die jedoch
die außer Eingriff stehende Anlaßkupplung schildert, und
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Fig. 4 ein vergrößerter Bereich ähnlich Fig. 2 ist, die jedoch die
außer Eingriff stehende Anlaßkupplung zeigt, wie in Fig. 3
dargestellt.
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Eine repräsentative Form eines Kupplungsaufbaus ist allgemein durch die
Zahl 10 in den begleitenden Zeichnungen bezeichnet. Wie insbesondere in
den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist eine Motorkurbelwelle 11 an einer
Kurbelwellenerweiterung 12, wie durch einen Bolzen 13, befestigt. Eine Kupplung
14 ist wiederum an der Kurbelwellenerweiterung 12 durch einen zweiten
Bolzen 15 befestigt. Die Kupplung 14 umfaßt eine Motorträgheitsmasse
16, ein zweiteiliges Gehäuse oder Getriebeträgheitsmasse 18 und eine
Vielzahl von Trennfedermitteln 20.
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Die Trennfedermittel 20 sind zwischen der Getriebeträgheitsmasse 18 und
der Motorträgheitsmasse 16 auf eine herkömmliche Art und Weise
angeordnet. Das Trennfedermittel 20 wird eine begrenzte relative
Winkelbewegung zwischen der Motorträgheitsmasse 16 und der
Getriebeträgheitsmasse 18 gestatten, um eine Isolation zwischen den Torsionsstörungen
des Motors und der Trägheitsmassen 16 und 18 zu schaffen.
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Die Getriebeträgheitsmasse 18 ist an einer
Drehmomentwandlerabdekkung 21 befestigt, die drehbar auf Buchsen 27 und 29 getragen ist. Die
Kurbelwellenerweiterung 12 ist durch eine Buchse 22 an einer Hülse 23
getragen, die an einem stationären Gehäuse befestigt ist.
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Die Abdeckung 21 ist treibend mit einem Drehmomentwandlerflügelrad 25
durch ein Trennfedermittel 20 verbunden. Das Flügelrad 25 ist in einer
toroidischen Strömungsbeziehung mit einer Drehmomentwandlerturbine
26 und einem Drehmomentwandlerstator 28 angeordnet. Das Flügelrad,
die Turbine und der Stator arbeiten zusammen, um einen herkömmlichen
Drehmomentwandler 30 zu bilden, dessen Arbeitsweise ausreichend
bekannt ist, so daß eine weitere Beschreibung seines Aufbaus und seiner
Arbeitsweise als unnötig erachtet wird.
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Der Drehmomentwandler 30 wird ein Durchrutschen zwischen dem
Motoreingang und dem Turbinenausgang gestatten, der
Torsionsschwingungen effektiv dämpft und während der Konverterphase eine
Drehmomentmultiplikation gestattet. Schlechthin wird ein Drehmomentwandler eine
glatte Fahrzeugbeschleunigung und -verzögerung gestatten, während
dieser zuläßt, daß der Motor bei dem geeignetsten
Drehmomentausgangsniveau arbeitet. Dieses sind die Hauptzwecke zur Verwendung eines
Drehmomentwandlers. Der Hauptnachteil eines Drehmomentwandlers ist
natürlich, daß während der Kupplungsphase ein Durchrutschen zwischen
dem Flügelrad und der Turbine einen Wirkungsgradverlust darstellt und
deshalb die Kraftstoffwirtschaftlichkeit nachteilig beeinflußt.
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Um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern, ist eine
Drehmomentwandlerüberholkupplungsscheibe 31 zwischen der Turbine 26 und der
Abdeckung 21 angeordnet. Wenn eine Reibscheibe 32 an einem radial
äußeren Teil 33 der Drehmomentwandlerkupplungsscheibe 31 mit der
Abdeckung 21 in Eingriff steht, können die Torsionsschwingungen, die an
der Motorkurbelwelle 11 vorhanden sind, wie jene, die durch die
Zündungsfrequenz der Motorzylinder hervorgerufen werden, zum
Drehmomentwandlerausgang 34 übertragen werden. Die Trennfedermittel 20 sind
betreibbar, um eine wesentliche Verringerung oder Beseitigung der
Übertragung von transienten Drehmomentspitzen zu bewirken, die sonst auf
den Drehmomentwandlerausgang 34 aufgebracht werden.
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Wie geschildert, trennen die Trennfedermittel 20 die Motorträgheitsmasse
16 von der Getriebeträgheitsmasse 18. Durch eine schlaue Trennung
dieser Trägheitsmassen kann die Eigenfrequenz des Systems auf einen
niedrigeren Wert verringert werden, wodurch ein Eingriff der
Überholkupplungsscheibe 31 bei niedrigeren Motorgeschwindigkeiten gestattet wird.
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Die Zwischenräume zwischen den Bauteilen dieses Teils des geschilderten
Antriebsstrangs führen zur freien Strömung von Hydraulikfluid durch
diesen hindurch, so daß das Fluid eine Kühlung und Schmierung der
verschiedenen Kupplungsbauteile herbeiführen kann. Wie es nachstehend
vollständiger erläutert wird, wird die Strömung von Hydraulikfluid durch
die Zwischenräume die Arbeitsweise der Anlaßkupplung 10 unterstützen.
Um zu verhindern, daß das Fluid zur Atmosphäre leckt, wenden manche
Anwendungen einen Faltenbalg (nicht gezeigt) an, der das Innere des
Drehmomentwandlers 30 einkapselt.
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Es ist ermittelt worden, daß das Hinzufügen des Anlaßkupplungsaufbaus
10 die Leistung verbessern kann, wenn der Motor gestartet wird.
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Wie in den Fig. 1-4 gezeigt, ist es oft erwünscht, ein Anlasserringzahnrad
35 an der Abdeckung 21 anzubringen, wenn ein Drehmomentwandler 30
an eine Motorkurbelwelle durch ein Eingangstrennelement 20 gekoppelt
ist. Jedoch kann diese Anordnung des Anlasserringzahnrades 35
ungeeignet sein, wenn der Motor während der Startprozedur angelassen wird.
Weil das Anlaßdrehmoment durch die Trennfedermittel 20 übertragen
werden muß, kann die relativ niedrige Torsionsrate der
Eingangstrennfedermittel zulassen, daß das System mit einer hohen Amplitude schwingt
und das Anlasserritzel (nicht gezeigt) vorzeitig von dem
Anlasserringzahnrad 35 außer Eingriff bringt. Dieses potentielle Problem kann durch die
Verwendung des Anlaßkupplungsaufbaus 10, wie in den Fig. 1-4 gezeigt,
verringert oder beseitigt werden.
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Der Anlaßkupplungsaufbau 10 umfaßt ein Vorspannungsmittel 36 und
eine Treibscheibe 38. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das
Vorspannungsmittel 36 eine Belleville-Feder sein, die an der
Wellenerweiterung 12 durch einen Sprengring 39 befestigt ist, der in einer
ringförmigen Ausnehmung 40 aufgenommen ist, die in der radial äußeren
Oberfläche der Wellenerweiterung 12 vorgesehen ist. Die Treibscheibe 38 ist mit
der Kurbelwellenerweiterung 12 verzapft oder kerbverzahnt und umfaßt
Reibmaterial 41 an einem radial auswärts angeordneten Teil der
Oberfläche 42 der Treib scheibe 38, der der Abdeckung 21 zugewandt ist. Die
Vorspannunskraft, die durch die Belleville-Feder 36 aufgebracht wird,
während sie mit der Treibscheibe 38 in Eingriff steht, drängt das Reibmaterial
41 an der Treibscheibe 38 in Eingriff mit der Abdeckung 21, so daß ein
Anlaßdrehmoment von dem Anlasserringzahnrad 35 zur
Kurbelwellenerweiterung 12 übertragen werden kann, während die Trennfedermittel 20
umgangen werden.
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Sobald der Motor gestartet hat, drückt jedoch der Druck des
Hydraulikfluids, welches den Drehmomentwandler lädt, das Hydraulikfluid durch
die Zwischenräume und gegen die Treibscheibe 38, um den
Anlaßkupplungsaufbau
10 außer Eingriff zu bringen. Dies ermöglicht, daß die
Eingangstrennfedermittel 20 wie beabsichtigt funktionieren.
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Typischerweise sind die Zwischenräume zwischen den verschiedenen
Bauteilen des Drehmomentwandlers 30 und des zugeordneten Aufbaus -
wie durch die Schraffurlinien in Fig. 4 gezeigt - ausreichend, um den
gewünschten Zeitpunkt der Betätigung des Anlaßkupplungsaufbaus 10 zu
bewirken, jedoch kann gegebenenfalls ein Durchgang (nicht gezeigt)
zwischen dem Hauptdrehmomentwandlerhohlraum 43 und einem
Anlaßkupplungsdeaktivierhohlraum 44 - der auf einer Seite durch eine Fläche
42 an der Treibscheibe 38 begrenzt ist - vorgesehen sein, der vorgesehen
sein kann, um eine gewünschte Zeitabstimmung für das
Außereingrifftreten des Anlaßkupplungsaufbaus 10 zu bewirken.
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Um die Unversehrtheit des Anlaßkupplungsdeaktivierungshohlraums 44
sicherzustellen, kann eine ringförmige Ausnehmung 45 in einem Nabenteil
46 der Treibscheibe 38 ausgenommen sein, um ein Dichtungsmittel 48,
wie den geschilderten O-Ring, aufzunehmen, der dichtend mit einer
zylindrischen Außenfläche 49 der Wellenerweiterung 12 in Eingriff treten wird.
Es ist festzustellen, daß eine Vielzahl derartiger Durchgänge in dem
geschilderten Aufbau vorgesehen sein kann, um den Zugang des Fluids zu
erleichtern, das dazu dient, den Aufbau zu kühlen und zu schmieren.
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Der Anlaßkupplungsaufbau 10 liefert einen festen Antrieb, um die
Motorkurbelwelle 11 zu drehen, wenn der Anlassermotor gedreht wird, während
die Trennfedermittel 20 umgangen werden.