EP1313966A1 - Hydrodynamic coupling, operating means supply system for a hydrodynamic coupling and starter unit with a hydrodynamic coupling - Google Patents

Hydrodynamic coupling, operating means supply system for a hydrodynamic coupling and starter unit with a hydrodynamic coupling

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EP1313966A1
EP1313966A1 EP01955352A EP01955352A EP1313966A1 EP 1313966 A1 EP1313966 A1 EP 1313966A1 EP 01955352 A EP01955352 A EP 01955352A EP 01955352 A EP01955352 A EP 01955352A EP 1313966 A1 EP1313966 A1 EP 1313966A1
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EP
European Patent Office
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clutch
turbine wheel
space
starting unit
hydrodynamic
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01955352A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Heinz Höller
Reinhard Kernchen
Achim Menne
Werner Klement
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Voith Turbo GmbH and Co KG
Original Assignee
Voith Turbo GmbH and Co KG
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Priority claimed from EP01106979A external-priority patent/EP1184600A1/en
Application filed by Voith Turbo GmbH and Co KG filed Critical Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority to EP01955352A priority Critical patent/EP1313966A1/en
Publication of EP1313966A1 publication Critical patent/EP1313966A1/en
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    • F16H61/14Control of torque converter lock-up clutches

Definitions

  • a counterforce is required when the turbine wheel is axially displaceable, which fixes the turbine wheel in its position in relation to the pump blade wheel.
  • this counterforce is generated by equipment supplied to the work space, which is guided along the outer circumference of the turbine wheel between the individual clutch disks of the lock-up clutch in the area of the parting plane between the pump wheel and turbine wheel in the area of the outer diameter of the toroidal work space and is introduced into the pump wheel from there and flows through the hydrodynamic clutch centripetal.
  • both lie Clutch disks of the switchable clutch close to each other.
  • the starting unit according to the invention is suitable for use in drive trains in stationary systems as well as vehicles.
  • Figure 2b illustrates a detail according to Figure 2a
  • FIG. 3 illustrates an advantageous embodiment according to
  • the turbine wheel 3 is connected directly or indirectly, ie via further transmission elements, to the output A of the starting unit 16.
  • the first clutch disc 19 is rotatably connected to the input E and the second clutch disc 20 is rotatably connected to the output A of the starting unit 16.
  • the first clutch disc 19 is non-rotatably coupled to the pump wheel 3, in particular the pump wheel shell 6, while the second clutch disc 20 is non-rotatably connected to the turbine wheel 3.
  • the switchable clutch 17 is preferably arranged in the radial direction in the region of the radial extension of the toroidal working space 4.

Abstract

The invention relates to a hydrodynamic coupling (1), comprising two blade wheels- a pump wheel (2) and a turbine wheel (3)- which together form a toroidal working chamber (4); a pump wheel shell (6) which is rotationally fixed to the pump wheel (2) and which surrounds the turbine wheel (3) in an axial direction, hereby forming a first guiding channel or chamber (9) for the operating means; and a second guiding channel or chamber (12) for the operating means which opens out in the area of the inner diameter of the toroidal working chamber (6) or below the same. The first and second guiding channels or chambers (12) for the operating means may be used as a supply or discharge channel or chamber to or from the toroidal working chamber (4), respectively.

Description

Hydrodynamische Kupplung, Betriebsmittelversorgungssystem für eine hydrodynamische Kupplung und Anfahreinheit mit einer hydrodynamischen Hydrodynamic coupling, equipment supply system for a hydrodynamic coupling and starting unit with a hydrodynamic
Kupplungclutch
Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Kupplung, im einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruches 1 ; ferner ein Betriebsmittelversorgungssystem für eine hydrodynamische Kupplung und eine Anfahreinheit mit einer hydrodynamischen Kupplung.The invention relates to a hydrodynamic coupling, in particular with the features from the preamble of claim 1; furthermore, a resource supply system for a hydrodynamic clutch and a starting unit with a hydrodynamic clutch.
Anfahreinheiten für den Einsatz in Schaltgetrieben, automatisierten Schaltgetrieben oder Automatgetrieben sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Diese umfassen in der Regel ein hydrodynamisches Bauelement in Form eines hydrodynamischen Drehzahl- /Drehmomentwandlers oder einer hydrodynamischen Kupplung. Bezüglich einer möglichen Ausführung einer Anfahreinheit für den Einsatz in Getrieben mit einer hydrodynamischen Kupplung wird auf die Druckschrift DE 198 04 635 A1 verwiesen. Diese offenbart eine Ausführung einer Anfahreinheit mit geringer axialer Baulänge, umfassend ein Pumpenrad und ein Turbinenrad, die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum bilden, wobei das Pumpenrad auf der Motorabtriebsseite angeordnet ist, d. h. das Turbinenrad ist räumlich zwischen einem Eingang der Anfahreinheit und dem Pumpenrad angeordnet. Das Pumpenrad ist zu diesem Zweck drehfest über ein Element, welches gleichzeitig die Pumpenradschale bildet, mit dem Eingang bzw. mit einem mit diesem gekoppelten Antrieb drehfest verbunden. Es ist eine Überbrückungskupplung vorgesehen, welche parallel zur hydrodynamischen Kupplung geschaltet ist. Diese ermöglicht eine Leistungsübertragung vom Eingang der Anfahreinheit zum Ausgang unter Umgehung des hydrodynamischen Bauelementes. Die Überbrückungskupplung ist dabei als separates Bauelement neben der Einheit aus Pumpenrad und Turbinenrad angeordnet. Des weiteren umfaßt die Anfahreinheit eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen, welche in einem Durchmesserbereich angeordnet ist, der oberhalb der radial äußeren Abmessung des torusförmigen Arbeitsraumes der hydrodynamischen Kupplung angeordnet ist und Bestandteil der Überbrückungskupplung ist bzw. ein Kupplungselement bildet. Anders ausgedrückt ist die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen im wesentlichen im Bereich einer Ebene oder geringfügig versetzt zueinander mit der hydrodynamischen Kupplung angeordnet. Diese Lösung baut zwar schon relativ kurz, erfüllt jedoch hinsichtlich der erforderlichen axialen Baulänge nicht die Erfordernisse bestimmter vorgegebener Einbausituationen. Des weiteren ist diese Ausführung aufgrund der Vielzahl von Funktionselementen durch eine hohe Bauteilanzahl sowie einen enormen Montageaufwand charakterisiert.Starting units for use in manual transmissions, automated manual transmissions or automatic transmissions are known in a large number of designs. These usually include a hydrodynamic component in the form of a hydrodynamic speed / torque converter or a hydrodynamic clutch. With regard to a possible design of a starting unit for use in transmissions with a hydrodynamic coupling, reference is made to the publication DE 198 04 635 A1. This discloses an embodiment of a starting unit with a small axial length, comprising a pump wheel and a turbine wheel, which together form a toroidal working space, the pump wheel being arranged on the motor output side, ie the turbine wheel being arranged spatially between an input of the starting unit and the pump wheel. For this purpose, the pump wheel is rotatably connected to the input or to a drive coupled to it via an element which simultaneously forms the pump wheel shell. A lock-up clutch is provided, which is connected in parallel to the hydrodynamic clutch. This enables power transmission from the entrance of the start-up unit to the exit bypassing the hydrodynamic component. The lockup clutch is arranged as a separate component next to the pump wheel and turbine wheel unit. Furthermore, the starting unit comprises a device for damping vibrations, which is arranged in a diameter range which is arranged above the radially outer dimension of the toroidal working space of the hydrodynamic coupling and is part of the lock-up clutch or forms a coupling element. In other words, the device for damping vibrations is arranged essentially in the area of a plane or slightly offset from one another with the hydrodynamic coupling. Although this solution is relatively short, it does not meet the requirements of certain predetermined installation situations with regard to the required axial length. Furthermore, due to the large number of functional elements, this design is characterized by a large number of components and an enormous amount of assembly work.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anfahreinheit der eingangs genannten Art, umfassend eine hydrodynamische Kupplung und eine Überbrückungskupplung, welche parallel schaltbar sind, sowie deren Einzelelemente derart weiterzuentwicklen, daß diese durch einen sehr geringen Bauraumbedarf in axialer Richtung sowie eine geringe Bauteilanzahl und die Zusammenfassung von Funktionselementen charakterisiert ist. Der konstruktive Aufwand sollte dabei möglichst gering gehalten werden.The invention is therefore based on the object of developing a starting unit of the type mentioned at the outset, comprising a hydrodynamic clutch and a lock-up clutch which can be connected in parallel, and their individual elements in such a way that they require very little installation space in the axial direction, and a small number of components and the Summary of functional elements is characterized. The design effort should be kept as low as possible.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 , 4 und 11 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The achievement of the object according to the invention is characterized by the features of claims 1, 4 and 11. Advantageous configurations are described in the subclaims.
Eine Hydrodynamische Kupplung mit zwei Schaufelrädern - einem Pumpenrad und einem Turbinenrad - die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum bilden, umfaßt eine drehfest mit dem Pumpenrad gekoppelte Pumpenradschale, welche das Turbinenrad in axialer Richtung unter Bildung eines ersten Betriebsmittelführungskanales-oder Raumes umschließt. Ferner ist ein zweiter Betriebsmittelführungskanal- oder Raum, welcher im Bereich des Innendurchmessers des torusförmigen Arbeitsraumes oder unterhalb dessen mündet, vorgesehen. Erfindungsgemäß sind der erste und zweite Betriebsmittelführungskanal- bzw. Raum wahlweise jeweils als Zufuhr-oder Ablaufkanal- bzw. Raum zum torusförmigen Arbeitsraum nutzbar. Durch diese wahlweise Änderung der Funktion der einzelnen Betriebsmittelführungskanäle-bzw. Räume kann die Durchströmungsrichtung der hydrodynamischen Kupplung auf einfache Art und Weise zwischen zentripetal und zentrifugal geändert werden.A hydrodynamic coupling with two paddle wheels - a pump wheel and a turbine wheel - which together form a toroidal working space, comprises a pump wheel shell which is coupled non-rotatably to the pump wheel and which connects the turbine wheel in the axial direction with the formation of a first resource guide channel or space encloses. Furthermore, a second operating medium guide channel or space is provided, which opens in the area of the inner diameter of the toroidal work space or below it. According to the invention, the first and second equipment guide duct or space can be used either as feed or drain duct or space to the toroidal work space. Through this optional change in the function of the individual resource management channels or. In spaces, the flow direction of the hydrodynamic coupling can be changed between centripetal and centrifugal in a simple manner.
Die erfindungsgemäße Lösung bildet die konstruktive Grundvoraussetzung des Aufbaus einer hydrodynamischen Kupplung für die Schaffung einer Anfahreinheit mit minimaler axialer Baulänge beim Einsatz in Anfahreinheiten mit Überbrückungskupplung und Druckaufbau für die Überbrückungskupplung über die Betriebsmittelführung der hydrodynamischen Kupplung.The solution according to the invention forms the basic design requirement for the construction of a hydrodynamic coupling for the creation of a starting unit with a minimal axial length when used in starting units with a lock-up clutch and pressure build-up for the lock-up clutch via the operating resources of the hydrodynamic coupling.
Um eine Zuführung des Betriebsmittels bei zentripetaler Durchströmung, d.h. Durchströmung der hydrodynamischen Kupplung über den ersten Betriebsmittelfuhrungskanal - oder Raum zum radial äußeren Bereich des torusförmigen Arbeitsraumes im Bereich der Trennebene zwischen Pumpen- und Turbinenrad und von dort in den sich im torusförmigen Arbeitsraum bildenden Arbeitskreislauf zu gewährleisten, ist es erforderlich, Pumpenrad und Turbinenrad in entsprechender Art und Weise zueinander anzuordnen und einen Spalt zwischen ihnen so zu gestalten, daß der so gebildete Eintrittswinkel immer eine Zufuhr in die Meridianströmung des Arbeitskreislaufes bewirkt und nicht abströmend wirkt. Dazu sind Pumpenrad und Turbinenrad in radialer Richtung mit Versatz ausgeführt.In order to supply the equipment with centripetal flow, i.e. Flow through the hydrodynamic coupling via the first operating medium guide channel - or space to the radially outer area of the toroidal working area in the area of the parting plane between the pump and turbine wheel and from there to the working circuit forming in the toroidal working area, it is necessary to match the pump wheel and turbine wheel in a corresponding manner Arrange the way to each other and design a gap between them so that the entry angle thus formed always causes a feed into the meridian flow of the working circuit and does not have an outflow effect. For this purpose, the pump wheel and turbine wheel are designed with an offset in the radial direction.
Das der hydrodynamischen Kupplung zugeordnete Betriebsmittelsystem umfaßt eine Betriebsmittelversorgungsquelle und einen ersten Anschluß zur Kopplung mit dem ersten Betriebsmittelführungskanal-oder Raum sowie einen zweiten Anschluß zur Kopplung mit dem zweiten Betriebsmittelführungskanal-oder Raum. Erfindungsgemäß sind Mittel zur wahlweisen Änderung der Durchströmungsrichtung der hydrodynamischen Kupplung durch Zuweisung der Funktion des Zulaufes oder des Ablaufes zu den beiden Betriebsmittelversorgungskanälen -oder Räumen vorgesehen. Der Begriff Anschluß ist nicht nur als konstruktives Element sondern hinsichtlich seiner Funktion als funktionales Element zu verstehen. Gemeint ist der Übergang zwischen den Betriebsmittelführungskanälen- oder Räumen der hydrodynamischen Kupplung und den Verbindungsleitungen zur Betriebsmittelquelle. Dabei können einzelne Elemente des Betriebsmittelversorgungssystems auch Bestandteil der hydrodynamischen Kupplung sein oder nicht. Dies gilt insbesondere für die Mittel zur wahlweisen Änderung der Durchströmungsrichtung der hydrodynamischen Kupplung durch Zuweisung der Funktion des Zulaufes oder des Ablaufes zu den beiden Betriebsmittelversorgungskanälen -oder Räumen und/oder Teile der Verbindungsleitungen zwischen Betriebsmittelversorgungsquelle und den Betriebsmittelführungskanälen oder Räumen.The resource system assigned to the hydrodynamic clutch comprises a resource supply source and a first connection to the Coupling with the first resource routing channel or room and a second connection for coupling with the second resource routing channel or room. According to the invention, means are provided for optionally changing the flow direction of the hydrodynamic coupling by assigning the function of the inlet or the outlet to the two operating medium supply channels or rooms. The term connection is not only to be understood as a constructive element but also with regard to its function as a functional element. This refers to the transition between the equipment guide channels or spaces of the hydrodynamic coupling and the connecting lines to the equipment source. Individual elements of the equipment supply system may or may not be part of the hydrodynamic coupling. This applies in particular to the means for selectively changing the flow direction of the hydrodynamic coupling by assigning the function of the inlet or the outlet to the two operating medium supply channels - or rooms and / or parts of the connecting lines between the operating medium supply source and the operating medium guide channels or rooms.
Mit dem erfindungsgemäß gestalteten Betriebsmittelversorgungssystem einer hydrodynamischen Kupplung kann die Durchströmungsrichtung einer hydrodynamischen Kupplung auf einfache Art und Weise ohne bauliche Modifikationen geändert werden. Der Grundaufbau einer hydrodynamischen Kupplung gemäß Anspruch 1 wird beibehalten.With the equipment supply system of a hydrodynamic coupling designed according to the invention, the direction of flow through a hydrodynamic coupling can be changed in a simple manner without structural modifications. The basic structure of a hydrodynamic clutch according to claim 1 is retained.
Bezüglich der Ausgestaltung des Betriebsmittelversorgungssystems bestehen mehrere Möglichkeiten. Die konkrete Ausführung erfolgt entsprechend den Erfordernissen des Einsatzfalles und liegt im Ermessen des zuständigen Fachmannes. In einer besonders einfachen Ausgestaltung umfassen die Mittel eine Ventileinrichtung mit wenigstens zwei ScHaltstellungen. Eine erste Schaltstellung ist dabei durch die Kopplung zwischen Zulauf und erstem Betriebsmittelführungskanal-oder Raum und Ablauf und zweitem Betriebsmittelführungskanal- oder Raum und die zweite Schaltstellung durch die Kopplung zwischen Zulauf und zweitem Betriebsmittelführungskanal-oder Raum und Ablauf und erstem Betriebsmittelführungskanal- oder Raum charakterisiert. Beide Betriebsmittelführungskanäle - oder Räume sind vorzugsweise über einen offenen Kreislauf miteinander gekoppelt.There are several options with regard to the design of the equipment supply system. The concrete execution takes place according to the requirements of the application and is at the discretion of the responsible specialist. In a particularly simple embodiment, the means comprise a valve device with at least two switch positions. A first switch position is characterized by the coupling between the inlet and the first resource management channel or space and drain and the second resource guide channel or space, and the second switch position is characterized by the coupling between the inlet and second resource guide channel or space and drain and the first resource guide channel or space. Both resource management channels - or rooms are preferably coupled to one another via an open circuit.
Bei der Ausführung der hydrodynamischen Kupplung handelt es sich um eine Strömungskupplung, d.h. ein Bauelement, welches bei Leistungsübertragung zwischen einem Antrieb und einem Abtrieb nur eine Drehzahlwandlung zuläßt, d.h. gegenüber einem Wandler frei von einer Wandlung des Drehmomentes und damit zwangsweise gekoppelt der Drehzahl ist. Diese können geregelt oder ungeregelt sein. Geregelte hydrodynamische Kupplungen sind Kupplungen, bei denen der Füllungsgrad während des Betriebes beliebig zwischen voller Füllung und Entleerung verändert werden kann, wodurch die Leistungsaufnahme und damit die Übertragungsfähigkeit der Kupplung einstellbar und beim Einsatz in Fahrzeugen eine stufenlose lastabhängige Drehzahlregelung der Antriebsmaschine und/oder Abtriebsseite ermöglicht wird. Die hydrodynamische Kupplung kann dabei als Kupplung mit einem torusförmigen Arbeitsraum, der von einem als Pumpenrad fungierenden Primärschaufelrad und einem als Turbinenrad fungierenden Sekundärschaufelrad gebildet wird oder als sogenannte Doppelkupplung, d.h. mit zwei, vom Primärschaufelrad und Sekundärschaufelrad gebildeten torusförmigen Arbeitsräumen ausgebildet sein. Die Regelbarkeit erfolgt primär über die Änderung des Massenstromes, d.h. die Beeinflussung des Füllungsgrades im Arbeitsraum bzw. des Betriebsmittelumlaufes im Arbeitskreislauf. Die Steuerung- und/oder Regelung des Füllungsgrades der hydrodynamischen Kupplung erfolgt dabei vorzugsweise über eine Drucksteuerung. Gekoppelt mit der Füllungsgradänderung ist dabei die Veränderung des Absolutdruckes des torusförmigen Arbeitsraumes. Daher können Teilfüllungszustände über die Veränderung des Absolutdruckes eingeregelt werden.^Diese freie Einstellbarkeit ermöglicht es, hinsichtlich unterschiedlicher Kriterien, beispielsweise Energieverbrauch und Schadstoffemission, optimierte Betriebspunkte im Kennfeld der Antriebsmaschine anzusteuern.The design of the hydrodynamic coupling is a fluid coupling, that is, a component which, when transmitting power between an input and an output, only permits a speed change, ie is free of a change in the torque compared to a converter and is therefore necessarily coupled to the speed. These can be regulated or unregulated. Controlled hydrodynamic clutches are clutches in which the degree of filling can be changed during operation between full filling and emptying, whereby the power consumption and thus the transmission capacity of the coupling can be adjusted and, when used in vehicles, a stepless load-dependent speed control of the drive machine and / or output side is made possible , The hydrodynamic clutch can be designed as a clutch with a toroidal working space, which is formed by a primary blade wheel functioning as a pump wheel and a secondary blade wheel functioning as a turbine wheel, or as a so-called double clutch, ie with two toroidal working spaces formed by the primary blade wheel and secondary blade wheel. The controllability takes place primarily via the change in the mass flow, ie the influencing of the degree of filling in the work space or the equipment circulation in the Working circuit. The degree of filling of the hydrodynamic coupling is preferably controlled and / or regulated via a pressure control. Coupled with the change in the degree of filling is the change in the absolute pressure of the toroidal work space. For this reason, partial filling states can be adjusted by changing the absolute pressure. ^ This free adjustability makes it possible to control optimized operating points in the map of the drive machine with regard to different criteria, for example energy consumption and pollutant emissions.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung besteht die Möglichkeit, die einzelnen Betriebsmittelführungskanäle oder Räume über einen offenen Kreislauf miteinander zu koppeln und jedem oder zumindestens einem Betriebsmittelführungskanal oder Raum eine steuerbare Ventileinrichtung zuzuordnen, wobei über die Vorgabe der in den Betriebsmittelkanälen bzw. Räumen einzustellenden Druckwerte die Strömungsrichtung und die übertragbare Leistung in der hydrodynamischen Kupplung festgelegt werden kann.According to an advantageous further development, there is the possibility of coupling the individual equipment guide channels or rooms with one another via an open circuit and assigning a controllable valve device to each or at least one equipment guide channel or room, the flow direction and the pressure values to be set in the equipment channels or rooms transferable power can be set in the hydrodynamic clutch.
Die erfindungsgemäß eine hydrodynamische Kupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gestaltete Anfahreinheit umfaßt einen mit einem Antrieb koppelbaren Eingang und einen mit einem Abtrieb koppelbaren Ausgang. Zwischen dem Eingang und dem Ausgang ist die hydrodynamische Kupplung angeordnet. Dem Pumpenrad ist dabei eine sogenannte Pumpenradschale zugeordnet, welche drehfest mit diesem verbunden ist und das Turbinenrad in axialer Richtung unter Bildung eines ersten Betriebsmittelführungskanales- oder Raumes umschließt. Die Pumpenradschale kann dabei einteilig mit dem Pumpenrad ausgeführt sein, vorzugsweise werden jedoch mehrteilige Ausführungen verwendet, wobei die drehfeste Verbindung über entsprechende Verbindungselemente oder andere Kopplungsmöglichkeiten erfolgt. Ferner umfaßt die hydrodynamische Kupplung einen zweiten Betriebsmittelführungskanal- oder Raum, welcher im Bereich des- Innendurchmessers des torusförmigen Arbeitsraumes oder unterhalb dessen mündet. Erfindungsgemäß sind der erste und zweite Betriebsmittelführungskanal- bzw. Raum wahlweise jeweils als Zufuhr-oder Ablaufkanal- bzw. Raum zum torusförmigen Arbeitsraum nutzbar. Durch diese wahlweise Änderung der Funktion der einzelnen Betriebsmittelführungskanäle-bzw. Räume kann die Durchströmungsrichtung der hydrodynamischen Kupplung auf einfache Art und Weise zwischen zentripetal und zentrifugal geändert werden. Die Anfahreinheit umfaßt des weiteren eine schaltbare Kupplung, insbesondere eine Überbrückungskupplung, welche zur hydrodynamischen Kupplung parallel schaltbar ist. Dies bedeutet, daß im Regelfall, insbesondere für den Einsatz in automatisierten Schaltgetrieben, während eines Großteils des Betriebes der Anfahreiπheit die Leistungsübertragung über nur eines der beiden Elemente - hydrodynamische Kupplung oder Überbrückungskupplung - erfolgt. Im erstgenannten Fall erfolgt die Leistungsübertragung über einen hydrodynamischen Leistungszweig unter Ausnutzung der Vorteile der hydrodynamischen Leistungsübertragung, während im zweiten Fall die Leistungsübertragung im wesentlichen mechanisch durch die mechanische Durchkupplung erfolgt. Es besteht dabei jedoch auch die Möglichkeit, daß beide Elemente zumindest im Übergangsbereich, d.h. bei Umschaltung zwischen hydrodynamischem und mechanischem Leistungszweig gemeinsam in Eingriff stehen. Dieser gemeinsame Eingriff ist jedoch von beschränkter Dauer und sollte bestimmte vordefinierte Zeiten nicht überschreiten. Die Überbrückungskupplung ist als mechanische Kupplung, vorzugsweise in Scheibenbauweise, ausgeführt.The starting unit designed according to the invention a hydrodynamic coupling with the features of claim 1 comprises an input that can be coupled to a drive and an output that can be coupled to an output. The hydrodynamic coupling is arranged between the entrance and the exit. A so-called impeller shell is assigned to the impeller, which is connected to it in a rotationally fixed manner and encloses the turbine impeller in the axial direction to form a first operating means guide channel or space. The pump wheel shell can be made in one piece with the pump wheel, but preferably multi-part designs are used, the rotationally fixed connection being effected via corresponding connecting elements or other coupling options. Furthermore, the hydrodynamic coupling a second resource guide channel or space, which opens in the area of the inner diameter of the toroidal work space or below it. According to the invention, the first and second equipment guide duct or space can be used either as feed or drain duct or space to the toroidal work space. Through this optional change in the function of the individual resource management channels or. In spaces, the flow direction of the hydrodynamic coupling can be changed between centripetal and centrifugal in a simple manner. The starting unit further comprises a switchable clutch, in particular a lock-up clutch, which can be connected in parallel to the hydrodynamic clutch. This means that, as a rule, especially for use in automated gearboxes, during a large part of the operation of the starting unit, the power transmission takes place via only one of the two elements - hydrodynamic clutch or lock-up clutch. In the former case, the power transmission takes place via a hydrodynamic power branch taking advantage of the hydrodynamic power transmission, while in the second case the power transmission takes place essentially mechanically through the mechanical coupling. However, there is also the possibility that both elements are in engagement at least in the transition area, ie when switching between hydrodynamic and mechanical power branch. However, this joint intervention is of limited duration and should not exceed certain predefined times. The lock-up clutch is designed as a mechanical clutch, preferably in a disk design.
Die Überbrückungskupplung umfaßt mindestens ein erstes Kupplungselement in Form einer ersten Kupplungsscheibe und ein zweites Kupplungselement in Form einer zweiten Kupplungsscheibe, die miteinander wenigstens mittelbar, d. h. entweder direkt oder indirekt über weitere Übertragungsmittel reibschlüssig miteinander in Wirkverbindung bringbar sind. Dabei ist eine Integration von Bestandteilen der Überbrückungskupplung im hydrodynamischen Bauelement vorgesehen. Diese wird dadurch realisiert, daß ein Kupplungselement, in der Regel eine erste Kupplungsscheibe drehfest mit dem Eingang, insbesondere der Primärradschale verbunden ist, während die andere zweite Kupplungsscheibe drehfest mit dem Ausgang, vorzugsweise dem Turbinenrad verbunden ist. Den Kupplungsscheiben sind Mittel zur Erzeugung einer Anpreßkraft und damit zur Erzeugung einer wenigstens mittelbaren reibschlüssigen Verbindung zwischen erster Kupplungsscheibe und zweiter Kupplungsscheibe zugeordnet.The lock-up clutch comprises at least a first clutch element in the form of a first clutch plate and a second clutch element in the form of a second clutch plate at least indirectly, that is to say can be brought into operative connection with one another in a frictionally locking manner either directly or indirectly via further transmission means. Integration of components of the lock-up clutch in the hydrodynamic component is provided. This is realized in that a clutch element, usually a first clutch disc, is connected in a rotationally fixed manner to the input, in particular the primary wheel shell, while the other second clutch disc is connected in a rotationally fixed manner to the output, preferably the turbine wheel. The clutch disks are assigned means for generating a contact pressure and thus for generating an at least indirect frictional connection between the first clutch disk and the second clutch disk.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht durch Integration der einzelnen Elemente der Überbrückungskupplung in das Anfahrelement in Form der hydrodynamischen Kupplung eine Ausgestaltung einer Anfahreinheit mit sehr geringem Bauraumbedarf in axialer Richtung, da hier bereits ohnehin vorhandene Bauelemente gleichzeitig mit der Übernahme der Funktion des anderen Elementes betraut werden.By integrating the individual elements of the lock-up clutch into the starting element in the form of the hydrodynamic clutch, the solution according to the invention enables a starting unit to be designed with very little space requirement in the axial direction, since here already existing components are simultaneously entrusted with the takeover of the function of the other element.
Die Mittel zur Erzeugung einer Anpreßkraft umfassen mindestens ein mit Druckmittel beaufschlagbares Kolbenelement. Dieses kann separat den Kupplungsscheiben zugeordnet werden. In einer besonders kompakten und damit vorteilhaften Ausgestaltung wird jedoch das Turbinenrad als Kolbenelement genutzt. Der Druckraum zur Beaufschlagung des Kolbenelementes wird vom Turbinenrad umschlossenen Teil des torusförmigen Arbeitsraumes gebildet. Bezüglich der konstruktiven Ausführung zur Übernahme der Funktion eines Elementes und des weiteren eines Elementes der Mittel zur Erzeugung einer Anpreßkraft bestehen im wesentlichen die nachfolgend genannten Möglichkeiten: 1. drehfeste Kopplung des Turbinenrades mit dem Ausgang der Anfahreinheit jedoch axiale Verschϊebbarkeit des Turbinenrades;The means for generating a contact pressure comprise at least one piston element which can be pressurized with pressure medium. This can be assigned separately to the clutch discs. In a particularly compact and thus advantageous embodiment, however, the turbine wheel is used as a piston element. The pressure chamber for acting on the piston element is formed by the part of the toroidal working chamber enclosed by the turbine wheel. With regard to the structural design for taking over the function of an element and also an element of the means for generating a contact pressure, there are essentially the following options: 1. rotationally fixed coupling of the turbine wheel to the exit of the starting unit, but axial displacement of the turbine wheel;
2. drehfeste Verbindung des Turbinenrades mit dem Ausgang der Anfahreinheit und in axialer Richtung elastische Ausführung der Kopplung zwischen Turbinenrad und Ausgang.2. Non-rotatable connection of the turbine wheel with the output of the starting unit and in the axial direction elastic design of the coupling between the turbine wheel and output.
Im erstgenannten Fall wird die reibschlüssige Verbindung zwischen der ersten Kupplungsscheibe und der zweiten, drehfest mit dem Turbinenrad verbundenen Kupplungsscheibe durch die Verschiebung des Turbinenrades gewährleistet, während im zweiten Fall lediglich eine reversible Verformung der Verbindung zwischen Turbinenrad und Ausgang der Anfahreinheit die Anpressung ermöglicht. Beide Lösungen sind dabei für Ausführungen mit im entkuppelten Zustand geringem axialen Abstand zwischen erster und zweiter Kupplungsscheibe geeignet, während die erstgenannte Lösung auch für größere Abstände denkbar ist. Die axiale Verschiebbarkeit des Turbinenrades erfolgt dabei in einem Bereich von 0,1 bis 2 mm.In the former case, the frictional connection between the first clutch disc and the second clutch disc, which is non-rotatably connected to the turbine wheel, is ensured by the displacement of the turbine wheel, while in the second case, only a reversible deformation of the connection between the turbine wheel and the exit of the starting unit enables the contact pressure. Both solutions are suitable for designs with a small axial distance between the first and second clutch plates in the uncoupled state, while the first-mentioned solution is also conceivable for larger distances. The turbine wheel can be axially displaced in a range of 0.1 to 2 mm.
Um eine nahezu selbsttätige Überbrückung und des weiteren eine sichere Betriebsweise bei Leistungsübertragung über das hydrodynamische Kupplungselement zu realisieren, bedarf es bei axialer Verschiebbarkeit des Turbinenrades einer Gegenkraft, welche das Turbinenrad in seiner Lage gegenüber dem Pumpenschaufelrad fixiert. Diese Gegenkraft wird erfindungsgemäß von zum Arbeitsraum zugeführtem Betriebsmittel erzeugt, welches entlang des Außenumfanges des Turbinenrades zwischen den einzelnen Kupplungsscheiben der Überbrückungskupplung in den Bereich der Trennebene zwischen Pumpenrad und Turbinenrad im Bereich des äußeren Durchmessers des torusförmigen Arbeitsraumes geführt wird und von dort in das Pumpenrad eingebracht wird und die hydrodynamische Kupplung zentripetal durchströmt. Üblicherweise liegen beide Kupplungsscheiben der schaltbaren Kupplung nahe aufeinander. Der dabei verbleibende Spalt im 10-tel-mm Bereich dient als Drosselstelle für das durchströmende Betriebsmittel. Durch diese Drosselstelle stellt sich eine Druckdifferenz zwischen den Kolbenflächen ein, aus der die erforderliche Anpreßkraft für das Öffnen und Schließen für die Überbrückung resultiert. Dies kann im einfachsten Fall bei Ausführungen mit drehfester Verbindung und axialer Verschiebbarkeit durch Vorspannung des Turbinenrades realisiert werden, beispielsweise mittels mindestens einer Federeinrichtung. Dies ist in Analogie auch bei der in axialer Richtung erfolgenden elastischen Anbindung des Turbinenrades an den Ausgang möglich. Bei Umschaltung vom hydrodynamischen Betrieb auf mechanischen Durchtrieb wird die Betriebsmittelzuführung hinsichtlich ihrer Richtung geändert, d. h. nicht mehr um den Außenumfang des Turbinenrades sondern die Durchströmung erfolgt zentrifugal. Die zwischen den Kupplungsscheiben durch Führung des Betriebsmittels bei zentripedaler Durchströmung bedingte und am Turbinenrad wirksame Gegenkraft fällt weg. Das Betriebsmittel wird nunmehr im Bereich des Innenumfanges dem torusförmigen Arbeitsraum zugeführt und die durch das Betriebsmittel am Turbinenrad erzeugte Druckkraft bewirkt eine Verschiebung oder Verkippung des Turbinenrades in Richtung vom Pumpenrad weg, wobei die mit dem Turbinenrad drehfest verbundene Kupplungsscheibe reibschlüssig mit der mit der Pumpenradschale gekoppelten Kupplungsscheibe in Wirkverbindung gebracht wird.In order to achieve an almost automatic bridging and furthermore a safe mode of operation when transmitting power via the hydrodynamic coupling element, a counterforce is required when the turbine wheel is axially displaceable, which fixes the turbine wheel in its position in relation to the pump blade wheel. According to the invention, this counterforce is generated by equipment supplied to the work space, which is guided along the outer circumference of the turbine wheel between the individual clutch disks of the lock-up clutch in the area of the parting plane between the pump wheel and turbine wheel in the area of the outer diameter of the toroidal work space and is introduced into the pump wheel from there and flows through the hydrodynamic clutch centripetal. Usually both lie Clutch disks of the switchable clutch close to each other. The remaining gap in the 10th-mm range serves as a throttling point for the equipment flowing through. This throttling point establishes a pressure difference between the piston surfaces, from which the contact pressure required for opening and closing for the bypass results. In the simplest case, this can be implemented in designs with a rotationally fixed connection and axial displacement by pretensioning the turbine wheel, for example by means of at least one spring device. Analogously, this is also possible with the elastic connection of the turbine wheel to the outlet in the axial direction. When switching from hydrodynamic operation to mechanical through-drive, the direction of the supply of the operating medium is changed, ie no longer around the outer circumference of the turbine wheel, but the flow is centrifugal. The counterforce, which is caused between the clutch discs by guiding the operating fluid in the case of a centripetal flow and is effective on the turbine wheel, is eliminated. The operating medium is now fed to the toroidal working chamber in the area of the inner circumference and the pressure force generated by the operating medium on the turbine wheel causes the turbine wheel to be displaced or tilted in the direction away from the pump wheel, the clutch disc, which is connected to the turbine wheel in a rotationally fixed manner, frictionally connected to the clutch disc coupled to the pump wheel shell is brought into operative connection.
Bezüglich der Anbindung der ersten und zweiten Kupplungsscheibe an das Turbinenrad bzw. die Pumpenradschale bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten. Die räumliche Anordnung erfolgt in axialer Richtung betrachtet neben dem torusförmigen Arbeitsraum bzw. dahinter. Die Anordnung in radialer Richtung ist durch Außen- und Innenabmessungen gekennzeichnet, welche vorzugsweise im Bereich zwischen dem äußeren und dem inneren Durchmesser des torusfömigen Arbeitsraumes liegen. Vorzugsweise sind die Reibflächen, welche von den Kupplungsscheiben gebildet werden, parallel zur Trennebene zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad ausgerichtet, so daß die erforderliche Anpreßkraft möglichst gering gehalten werden kann; fertigungstechnische Toleranzen sind ohne Probleme ausgleichbar.There are a multitude of possibilities with regard to the connection of the first and second clutch plates to the turbine wheel or the pump wheel shell. The spatial arrangement is viewed in the axial direction next to the toroidal work space or behind it. The arrangement in the radial direction is characterized by external and internal dimensions, which are preferably in the range between the outer and the inner diameter of the toroidal working space. The friction surfaces, which are formed by the clutch disks, are preferably aligned parallel to the parting plane between the pump wheel and the turbine wheel, so that the required contact pressure can be kept as low as possible; Manufacturing tolerances can be compensated for without problems.
Vorzugsweise erfolgt die drehfeste Kopplung mit dem Turbinenrad direkt an der Rückseite des den To s bildenden Teiles des Turbinenrades. Die drehfeste Verbindung der einzelnen Kupplungsscheiben mit dem Turbinenrad und dem Pumpenrad bzw. der Pumpenradschale kann ebenfalls auf unterschiedliche Art und Weise realisiert werden. Denkbar sindThe rotationally fixed coupling to the turbine wheel is preferably carried out directly on the rear of the part of the turbine wheel which forms the toe. The rotationally fixed connection of the individual clutch disks to the turbine wheel and the pump wheel or the pump wheel shell can also be realized in different ways. Are conceivable
a) die einteilige Ausführung von Kupplungsscheibe und Turbinenrad und/oder Kupplungsscheibe und Pumpenradschale;a) the one-piece design of clutch disc and turbine wheel and / or clutch disc and impeller shell;
b) Ausbildung der einzelnen Kupplungsscheiben als separate Bauelemente und drehfeste Kopplung über entsprechende Verbindungselemente mit dem Pumpenrad und/oder dem Turbinenrad.b) Design of the individual clutch disks as separate components and non-rotatable coupling via corresponding connecting elements with the pump wheel and / or the turbine wheel.
In beiden Fällen kann die Reibfläche direkt von der Kupplungsscheibe, d. h. im erstgenannten Fall von der Außenseite des Turbinenrades und einer Innenfläche der Pumpenradschale und im zweiten Fall vom separaten Bauelement gebildet werden oder aber von einem, dem Außenumfang des Turbinenrades oder den einzelnen Kupplungsscheiben zugeordneten Reibbelag.In both cases, the friction surface can be directly from the clutch disc, i. H. in the former case are formed by the outside of the turbine wheel and an inner surface of the pump wheel shell and in the second case by the separate component or by a friction lining assigned to the outer circumference of the turbine wheel or the individual clutch disks.
Unter einem weiteren besonders vorteilhaften Aspekt der Erfindung umfaßt die Anfahreinheit eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen, insbesondere einen Torsionsschwingungsdämpfer. Dieser ist zum hydrodynamischen Bauelement in Form der hydrodynamischen Kupplung und zur Überbrückungskupplung vorzugsweise in Reihe angeordnet. Dies wird dadurch erzielt, daß die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen zwischen dem Turbinenrad und dem Ausgang angeordnet ist. Das bedeutet, daß das Turbinenrad mit dem Eingang der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen gekoppelt ist oder über die reibschlüssige Verbindung bei Überbrückung des hydrodynamischen Leistungszweiges der Eingang der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen mit dem Pumpenrad über die Pumpenradschale drehfest verbunden wird. Räumlich erfolgt die Anordnung der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen dabei in axialer Richtung betrachtet im wesentlichen im Bereich bzw. in einer Ebene mit dem hydrodynamischen Bauelement. In radialer Richtung ist die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen innerhalb des den Innenumfanges des den torusförmigen Arbeitsraum bildenden Teiles der hydrodynamischen Kupplung beschreibenden Durchmessers angeordnet. Mit dieser Ausführung wird neben einer besonders kurzen axialen Baulänge auch der in radialer Richtung zur Verfügung stehende Bauraum optimal ausgenutzt. Bezüglich der Ausführung der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen bestehen keinerlei Restriktionen, d. h. jegliche Art von Schwingungsdämpfer ist denkbar. Zum Einsatz gelangen dabei beispielsweise Vorrichtungen zur Dämpfung von Schwingungen, welche lediglich auf Reibdämpfung basieren oder hydraulische Dämpfungseinrichtungen. Die Ausführung als hydraulische Dämpfungseinrichtung umfaßt neben einem Primärteil und einem Sekundärteil, welche drehfest miteinander zum Zwecke der Drehmomentenübertragung koppelbar sind, und in Umfangsrichtung gegeneinander um einen bestimmten Winkel verdrehbar sind, Mittel zur Feder- und/oder Dämpfungskopplung zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil. Die Mittel zur Dämpfungskopplung umfassen dabei mit Hydraulikflüssigkeit füllbare Kammern, in welche Schwingungen verlagert werden. Die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen muß dabei lediglich auf das Ausgangsmoment am Turbinenrad ausgelegt werden, weshalb die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen in radialer und axialer Richtung sehr klein baut und in der Regel keine Vergrößerung der durch das hydrodynamische Bauelement vorgegebenen Abmessungen der Anfahreinheit bewirkt.In a further particularly advantageous aspect of the invention, the starting unit comprises a device for damping vibrations, in particular a torsional vibration damper. This is for hydrodynamic component in the form of the hydrodynamic coupling and the bypass coupling preferably arranged in series. This is achieved in that the device for damping vibrations is arranged between the turbine wheel and the outlet. This means that the turbine wheel is coupled to the input of the device for damping vibrations or the input of the device for damping vibrations is connected in a rotationally fixed manner to the pump wheel via the pump wheel shell via the frictional connection when the hydrodynamic power branch is bridged. Spatially, the device for damping vibrations is viewed in the axial direction essentially in the area or in one plane with the hydrodynamic component. The device for damping vibrations is arranged in the radial direction within the diameter describing the inner circumference of the part of the hydrodynamic coupling forming the toroidal working space. With this design, in addition to a particularly short axial length, the space available in the radial direction is optimally utilized. There are no restrictions with regard to the design of the device for damping vibrations, ie any type of vibration damper is conceivable. Devices for damping vibrations, which are based only on friction damping, or hydraulic damping devices are used, for example. The design as a hydraulic damping device comprises, in addition to a primary part and a secondary part, which can be rotatably coupled to one another for the purpose of torque transmission and can be rotated relative to one another in the circumferential direction, means for spring and / or damping coupling between the primary part and the secondary part. The means for damping coupling comprise chambers which can be filled with hydraulic fluid and into which vibrations are displaced. The device for damping vibrations must be can only be designed for the output torque on the turbine wheel, which is why the device for damping vibrations in the radial and axial directions is very small and generally does not increase the dimensions of the starting unit specified by the hydrodynamic component.
Auch andere Anordnungen der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen sind denkbar, beispielsweise nur in einem Leistungszweig in Reihe zur schaltbaren Kupplung vor oder hinter dieser oder zur hydrodynamischen Kupplung.Other arrangements of the device for damping vibrations are also conceivable, for example only in one power branch in series with the switchable clutch before or after this or with the hydrodynamic clutch.
Bezüglich der räumlichen Anordnung von Pumpenrad und Turbinenrad bezogen auf den Eingang und den Ausgang der Anfahreinheit bestehen im wesentlichen die zwei folgenden Möglichkeiten:With regard to the spatial arrangement of the pump wheel and turbine wheel in relation to the input and the output of the starting unit, there are essentially two options:
1. Anordnung des Pumpenrades in axialer Richtung zwischen dem Eingang der Anfahreinheit und dem Turbineπrad der hydrodynamischen Kupplung;1. Arrangement of the pump wheel in the axial direction between the input of the starting unit and the turbine wheel of the hydrodynamic clutch;
2. Anordnung des Turbinenrades der hydrodynamischen Kupplung in axialer Richtung zwischen dem Eingang der Anfahreinheit und dem Pumpenrad.2. Arrangement of the turbine wheel of the hydrodynamic coupling in the axial direction between the entrance of the starting unit and the pump wheel.
Vorzugsweise findet die letztgenannte Möglichkeit Anwendung, da in diesem Fall trotz geringem Bauraumes die Kollisionsmögiichkeiten der einzelnen Elemente optimal beherrscht werden können.The latter option is preferably used, since in this case the collision possibilities of the individual elements can be optimally controlled, despite the small installation space.
Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich für den Einsatz in Schaltgetrieben, insbesondere Automatgetrieben, aber auch Getrieben mit stufenlosen Getriebeteil (CVT), beispielsweise in Form von Zugmittelgetrieben und Toroidalgetrieben. Die Anfahreinheit kann dabei als Baueinheit separat vormontiert handelbar sein. Die Verbindung mit dem Getriebe erfolgt dabei durch Integration im Getriebegehäuse oder Hintereinanderschaltung mit Schaltstufen, wobei in beiden Fällen die Kopplung beispielsweise durch Aufstecken auf eine mit Nachschaltstufen koppelbare Welle oder einem stufenlosen Getriebeteil realisiert werden kann.The solution according to the invention is suitable for use in manual transmissions, in particular automatic transmissions, but also transmissions with a continuously variable transmission part (CVT), for example in the form of traction mechanism transmissions and toroidal transmissions. The starting unit can be used as Unit can be traded separately pre-assembled. The connection to the transmission is made by integration in the transmission housing or series connection with switching stages, in both cases the coupling can be realized, for example, by plugging onto a shaft that can be coupled with subsequent stages or a continuously variable transmission part.
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die erfindungsgemäße Anfahreinheit sowohl für den Einsatz in Antriebssträngen in stationären Anlagen als auch Fahrzeugen geeignet.In a further aspect of the invention, the starting unit according to the invention is suitable for use in drive trains in stationary systems as well as vehicles.
Die erfindungsgemäße Lösung ist nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:The solution according to the invention is explained below with reference to figures. The following is shown in detail:
Figur 1a und 1b verdeutlichen das Grundprinzip der erfindungsgemäßen wahlweisen Änderung der Durchströmungsrichtung einer hydrodynamischen Kupplung;Figures 1a and 1b illustrate the basic principle of the optional change of the flow direction of a hydrodynamic clutch according to the invention;
Figur 2a verdeutlicht eine vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Anfahreinheit;Figure 2a illustrates an advantageous embodiment of a starting unit according to the invention;
Figur 2b verdeutlicht ein Detail gemäß Figur 2a;Figure 2b illustrates a detail according to Figure 2a;
Figur 3 verdeutlicht eine vorteilhafte Ausgestaltung gemäßFigure 3 illustrates an advantageous embodiment according to
Figur 2a;Figure 2a;
Figur 4 verdeutlicht eine vorteilhafte Ausführung einerFigure 4 illustrates an advantageous embodiment of a
Anfahreinheit mit gegenüber den Ausführungen gemäß Figur 2 und Figur 3 mit vertauschten Schaufelrädern; Figur 5a und 5b verdeutlichen die beiden Durchströmungszustände anhand einer Ausführung gemäß Figur 2;Start-up unit with reversed paddle wheels compared to the designs according to FIG. 2 and FIG. 3; Figures 5a and 5b illustrate the two flow conditions using an embodiment according to Figure 2;
Figuren 6 und 7 zeigen in schematisch stark vereinfachter DarstellungFigures 6 and 7 show a schematically highly simplified representation
Möglichkeiten zur Realisierung einer Drucksteuerung.Possibilities for realizing a pressure control.
Die Figur 1a und 1b verdeutlichen in schematischer vereinfachter Darstellung das Grundprinzip der Funktionsänderungen durch Änderung der Durchströmung einer hydrodynamischen Kupplung 1. Diese umfaßt ein in der Regel als Pumpenrad 2 bezeichnetes Primärrad und ein als Sekundärrad bezeichnetes Turbinenrad 3. Beide bilden miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum 4, in welchem während des Betriebes der hydrodynamischen Kupplung ein geschlossener Arbeitskreislauf 5 durch Umwälzung des Betriebsmittels gebildet wird. Das Primärrad 2 ist drehfest mit einer Pumpenradschale 6 gekoppelt, welches in axialer Richtung das Turbinenrad 3 umschließt. Die Pumpenradschale 6 umschließt dabei das Turbinenrad 3 derart, daß zwischen dem Außenumfang 7 des Turbinenrades und der Innenkontur 8 der Pumpenradschale mindestens ein Betriebsmittelführungskanal - oder Raum 9 zur Führung von Betriebsmittel gebildet wird. Im einzelnen soll dieser es ermöglichen, Betriebsmittel zwischen Turbinenrad 3 und Pumpenradschale 6 im Bereich der radial äußeren Abmessungen 10 der hydrodynamischen Kupplung 1 , insbesondere des Primärrades 2 und des Turbinenrades 3 im Bereich einer Trennebene 11 zwischen Pumpenrad 2 und Turbinenrad 3 von oben in Richtung des sich im torusförmigen Arbeitsraum 4 einstellenden Arbeitskreislaufes 5 in diesen einzubringen und eine zentripetale Durchströmung zu gewährleisten. Des weiteren ist der hydrodynamischen Kupplung 1 mindestens ein Betriebsmittelführungskanal - oder Raum 12 zugeordnet, welcher eine Zufuhr des Betriebsmittels zum torusförmigen Arbeitsraum 5 in zentrifugaler Richtung ermöglicht. Bei dem Betriebsmittelführungskanal - oder Raum 12 kann es sich dabei um eine Leitung oder speziell in der Anschlußkonstruktion ausgebildete und eingearbeitete Kanäle handeln. Der Begriff Kanal ist hier hinsichtlich der Funktion zu betrachten und kann auch Innenräume oder kombinierte Kanal und Raumabschnitte mit einschließen. Insbesondere der mit 9 bezeichnete Betriebsmittelführungskanal - oder Raum liegt hier als ringförmiger Betriebsmittel-Führungsraum vor. Des weiteren wird jeder der Betriebsmittelführungskanäle derart gestaltet, daß diese neben der Zufuhr von Betriebsmittel zum torusförmigen Arbeitsraum 4 auch der Abfuhr dienen können, d.h. somit mit mindestens einem Eintritt und/oder einem Austritt aus dem torusförmigen Arbeitsraum verbunden ist. Dabei ist es unerheblich, in welchem Bereich das Betriebsmittel aus dem torusförmigen Arbeitsraum 4 austritt. Erfindungsgemäß sind die beiden Betriebsmittelführungskanäle- oder Räume 9 und 12 wahlweise als Zulauf oder Ablauf nutzbar, so daß auch die Durchströmungsrichtung geändert wird. Dazu sind Mittel zur wahlweisen Änderung der Durchströmungsrichtung 13 der hydrodynamischen Kupplung 1 vorgesehen. Diese Mittel können auch alsFIGS. 1a and 1b illustrate the basic principle of the functional changes by changing the flow through a hydrodynamic clutch 1 in a schematic, simplified representation. This comprises a primary wheel, which is generally referred to as an impeller 2, and a turbine wheel 3, which is referred to as a secondary wheel. in which a closed working circuit 5 is formed by circulating the operating medium during the operation of the hydrodynamic coupling. The primary wheel 2 is coupled in a rotationally fixed manner to a pump wheel shell 6, which surrounds the turbine wheel 3 in the axial direction. The pump wheel shell 6 encloses the turbine wheel 3 in such a way that at least one operating medium guide channel or space 9 for guiding operating medium is formed between the outer periphery 7 of the turbine wheel and the inner contour 8 of the pump wheel shell. Specifically, this should make it possible to draw resources between the turbine wheel 3 and the pump wheel shell 6 in the area of the radially outer dimensions 10 of the hydrodynamic clutch 1, in particular the primary wheel 2 and the turbine wheel 3 in the area of a parting plane 11 between the pump wheel 2 and the turbine wheel 3 in the direction of to be introduced into the working circuit 5 which is set in the toroidal working space 4 and to ensure a centripetal flow. Furthermore, the hydrodynamic coupling 1 is assigned at least one operating medium guide channel or chamber 12, which enables the operating medium to be fed to the toroidal working chamber 5 in the centrifugal direction. The equipment guide duct - or room 12 can be a Act line or specially trained and incorporated channels in the adjacent construction. The term channel is to be considered here with regard to its function and can also include interiors or combined channels and room sections. In particular, the resource guide channel or space designated 9 is present here as an annular resource guide space. Furthermore, each of the equipment guide channels is designed in such a way that, in addition to supplying equipment to the toroidal work space 4, they can also be used for removal, ie, it is connected to at least one entry and / or exit from the toroidal work space. It is irrelevant in which area the equipment emerges from the toroidal work space 4. According to the invention, the two equipment guide channels or rooms 9 and 12 can be used either as an inlet or outlet, so that the direction of flow is also changed. For this purpose, means are provided for optionally changing the flow direction 13 of the hydrodynamic clutch 1. These funds can also be used as
Durchströmungsrichtungsänderungsmittel bezeichnet werden. Diese umfassen im einfachsten Fall eine Ventileinrichtung, welche die Funktion der beschriebenen Betriebsmittelkanäle bzw. Betriebsmittel-Führungsräume hinsichtlich ihrer Funktion Zulauf oder Ablauf vertauscht. Die Ventileinrichtung ist dabei im einfachsten Fall als 4/2-WegeventiIeinrichtung 14 ausgeführt. Die in Figur 1a dargestellte zweite Ventilstellung der Ventileinrichtung 14 ist dadurch charakterisiert, daß die hydrodynamische Kupplung 1 zentrifugal durchströmt wird. In diesem Fall wird im Bereich des Innenumfanges 15 dem torusförmigen Arbeitsraum 4 Betriebsmittel über die Betriebsmittelführungskanäle oder Räume 12 zugeführt. In der in Figur 1 b dargestellten ersten Schaltstellung des 4/2-Wegeventils 14 erfolgt die Führung des Betriebsmittels über den Betriebsmittelführungskanal oder -Raum 9 am Außenumfang 7 des Turbinenrades 3 und von dort in den Bereich der Trennebene 11 im Bereich der radial äußeren Abmessung 10 der hydrodynamischen Kupplung 1 , in den torusförmigen Arbeitsraum 4 hinein. Die hydrodynamische Kupplung wird. bei Aufbau eines Kreislaufes dabei zentripedal durchströmt. Um eine sichere Funktionsweise zu gewährleisten und auch Möglichkeiten der Drucksteuerung nutzen zu können, sind beide Betriebsmittelführungskanäle - oder Räume gegeinander abgedichtet, d.h. druckdicht und flüssigkeitsdicht.Flow direction change means are referred to. In the simplest case, these include a valve device which interchanges the function of the described operating medium channels or operating medium guide rooms with regard to their function inlet or outlet. In the simplest case, the valve device is designed as a 4/2-way valve device 14. The second valve position of the valve device 14 shown in FIG. 1a is characterized in that the hydrodynamic clutch 1 is flowed through centrifugally. In this case, in the area of the inner circumference 15, the toroidal working space 4 is supplied with operating means via the operating means guide channels or rooms 12. In the first switching position of the 4/2-way valve 14 shown in FIG. 1 b, the operating medium is guided via the operating medium guide channel or space 9 on the outer circumference 7 of the turbine wheel 3 and from there into the area of the separating plane 11 in the area of the radially outer dimension 10 the hydrodynamic coupling 1 into the toroidal working space 4. The hydrodynamic clutch will . flows through centripedally when building a circuit. In order to ensure a safe functioning and to be able to use pressure control options, both equipment guide channels - or rooms are sealed against each other, ie pressure-tight and liquid-tight.
Die in den Figuren 1a und 1b dargestellte erfindungsgemäße Ausgestaltung einer hydrodynamischen Kupplung 1 stellt eine notwendige Voraussetzung zur Realisierung einer räumlich besonders platzsparenden Anordnung einzelner Elemente einer Anfahreinheit 16 gemäß Figur 2a dar. Die Figur 2a verdeutlicht dabei in schematisch stark vereinfachter Darstellung den Grundaufbau einer erfindungsgemäß gestalteten Anfahreinheit 16 mit einer erfindungsgemäß gestalteten hydrodynamischen Kupplung 1. Die Anfahreinheit umfaßt einen, mit einem Antrieb koppelbaren Eingang E und einen, mit nachgeschalteten Übersetzungsstufen oder einem Abtrieb koppelbaren Ausgang A. Die Anfahreinheit 16 umfaßt ein Anfahrelement in Form der hydrodynamischen Kupplung 1. Die Anfahreinheit 16 umfaßt ferner eine parallel zum Anfahrelement schaltbare Kupplung 17. Diese fungiert beim Einsatz in automatisierten Schaltgetrieben und beim Einsatz in Automatgetrieben immer oder hauptsächlich als Überbrückungskupplung 18. Unter Überbrückungskupplung wird dabei eine schaltbare Kupplungseinrichtung verstanden, welche in einem Antriebssystem mit mehreren Leistungszweigen eine Leistungsübertragung unter Umgehung eines Leistungszweiges ermöglicht. Die schaltbare Kupplung 17 umfaßt mindestens zwei miteinander reibschlüssig in Wirkverbindung bringbare Kupplungselemente, vorzugsweise in Form von Kupplungsscheiben - in Kraftflußrichtung zwischen dem Eingang E und dem Ausgang A der Anfahreinheit 1 betrachtet - eine erste Kupplungsscheibe 19, welche auch als Kupplungseingangsscheibe bezeichnet werden kann und eine zweite Kupplungsscheibe 20, die auch als Kupplungsausgangsscheibe bezeichnet wird. Eine Wirkverbindung durch Reibschluß zwischen der ersten Kupplungsscheibe 19 und der zweiten Kupplungsscheibe 20 kann dabei direkt oder indirekt realisiert werden. Im erstgenannten Fall wird dabei die Reibpaarung von der ersten Kupplungsscheibe 19 und der zweiten Kupplungsscheibe 20 direkt gebildet, während im zweiten Fall weitere Reibflächen tragende Elemente zwischengeschaltet werden. Das Pumpenrad 2 der hydrodynamischen Kupplung 1 umfaßt eine Pumpenradschale 6. Diese wird entweder von einem separaten Bauelement, welches drehfest mit dem Pumpenrad 2 gekoppelt ist, gebildet oder ist als integrale Baueinheit mit dem Pumpenrad 2 ausgeführt. Die Pumpenradschale 6 erstreckt sich dabei in Einbaulage in axialer Richtung im wesentlichen über die axiale Erstreckung des Turbinenrades 3 bzw. umschließt dieses zumindest teilweise auch in radialer Richtung. Vorzugsweise erfolgt das Umschließen des Turbinenrades 3 durch die Pumpenradschale 6 bzw. bei mehrteiliger Ausführung von deren Einzelteilen derart, daß diese sich in radialer Richtung bis in den Bereich des Ausganges A erstrecken. Das Turbinenrad 3 ist dabei direkt oder indirekt, d.h. über weitere Übertragungselemente mit dem Ausgang A der Anfahreinheit 16 verbunden. Die erste Kupplungsscheibe 19 ist dabei drehfest mit dem Eingang E und die zweite Kupplungsscheibe 20 drehfest mit dem Ausgang A der Anfahreinheit 16 verbunden. Im dargestellten Fall ist die erste Kupplungsscheibe 19 drehfest mit dem Pumpenrad 3, insbesondere der Pumpenradschale 6, gekoppelt, während die zweite Kupplungsscheibe 20 drehfest mit dem Turbinenrad 3 verbunden ist. Vorzugsweise erfolgt die Anordnung der schaltbaren Kupplung 17 in radialer Richtung in Bereich der radialen Erstreckung des torusförmigen Arbeitsraumes 4. Des weiteren sind Mittel 21 zur Erzeugung einer Anpreßkraft zur Realisierung einer reibschlüssigen Verbindung zwischen den einzelnen Kupplungselementen, insbesondere der ersten Kupplungsscheibe 19 und der zweiten Kupplungsscheibe 20, vorgesehen. Die Mittel 21 umfassen dabei vorzugsweise ein mit Druckmittel beaufschlagbares Kolbenelement 22, wobei die Funktion des Kolbenelementes 22 im dargestellten Fall vom Turbinenrad 3 übernommen wird. Das Turbinenrad 3 ist zu diesem Zweck entweder, wie in der Figur angedeutet, drehfest mit dem Ausgang A verbunden, jedoch in axialer Richtung verschiebbar ausgeführt oder die Anbindung an den Ausgang A erfolgt direkt drehfest, in Umfangsrichtung drehsteif und in axialer Richtung elastisch. Erkennbar sind ferner zumindest angedeutet in schematisch vereinfachter Darstellung die Betriebsmittel-Zuführkanäle oder Räume 12 und 9. Unmittelbar an der hydrodynamischen Kupplung 1 angeordnet, in der hydrodynamischen Kupplung 1 angeordnet oder dieser zugeordnet sind die Mittel 13 zur wahlweisen Änderung der Durchströmungsrichtung. Im dargestellten Fall wird dafür, wie in Figur 1 bereits beschrieben, eine 4/2-Wegeventileinrichtung 14 verwendet. Die 4/2-Wegeventileinrichtung ist dabei mit den Betriebsmittelführungskanälen oder Räumen 9 und 12 verbunden und steuert entsprechend seiner Stellung die Betriebsmittel- Durchströmrichtung durch die hydrodynamische Kupplung 1. Um während des Betriebes die Funktionsweise der hydrodynamischen Kupplung 1 und damit die Leistungsübertragung über den sich im torusförmigen Arbeitsraum 4 einstellenden Arbeitskreislauf zu gewährleisten, erfolgt die Betriebsmittelzufuhr zum Arbeitsraum 4 zentripedal, d.h. um den Außenumfang 7 des Turbinenrades 3 und damit zwischen den einzelnen Elementen der schaltbaren Kupplung 17, insbesondere der ersten Kupplungsscheibe 19 und der zweiten Kupplungsscheibe 20 hindurch. Die durch die Führung bei Zufuhr des Betriebsmittelstromes bedingte Gegenkraft ermöglicht während der Leistungsübertragung in der hydrodynamischen Kupplung 1 eine axiale Fixierung des Turbinenrades 3. Entfällt diese Gegenkraft durch Umlenkung bzw. Änderung der Zuführung des Betriebsmittelstromes zum Arbeitsraum 4, bewirkt das Betriebsmittel im torusförmigen Arbeitsraum 4 aufgrund des sich im Arbeitsraum 4 aufbauenden Druckes eine Axialkraft, die nicht mehr vom Turbinenrad 3 abgestützt wird, sondern zu einer Verschiebung des Turbinenrades 3 in axialer Richtung führt. Diese Verschiebung bewirkt dabei ein reibschlüssig miteinander in Wirkverbindung Bringen der beiden Kupplungsscheiben der schaltbaren Kupplungseinrichtung 17, so daß das Turbinenrad 3 mechanisch an das Pumpenrad 2 gekoppelt wird, wobei das mit einer Druckkraft beaufschlagte Kolbenelement 22 in der hydrodynamischen Kupplung 1 integriert ist und zwar vom Turbinenrad 3 gebildet wird. Dabei übernimmt der die zweite Kupplungsscheibe 20 tragende Teil des Turbinenrades 3 die Funktion des Kolbenelements 22 und das sich im torusförmigen Arbeitsraum befindliche Betriebsmittel die Funktion der Druckbeaufschlagung, bei einem Kolbeπelement 22 die Funktion einer Druckkammer. In diesem Funktionszustand wird die hydrodynamische Kupplung zentrifugal durchströmt.The embodiment of a hydrodynamic coupling 1 according to the invention shown in FIGS. 1a and 1b represents a necessary prerequisite for realizing a particularly space-saving arrangement of individual elements of a starting unit 16 according to FIG. 2a. FIG. 2a illustrates the basic structure of a design according to the invention in a highly simplified diagram Start-up unit 16 with a hydrodynamic clutch 1 designed according to the invention. The start-up unit comprises an input E that can be coupled to a drive and an output A that can be coupled with downstream transmission stages or an output. The start-up unit 16 comprises a starting element in the form of the hydrodynamic clutch 1. The starting unit 16 also includes a clutch 17 which can be switched in parallel with the starting element. When used in automated manual transmissions and when used in automatic transmissions, this clutch always or mainly functions as a lock-up clutch 18. A lock-up clutch is understood to be a switchable clutch device which enables power transmission in a drive system with several power branches bypassing one power branch. The switchable clutch 17 comprises at least two frictionally operable clutch elements, preferably in the form of clutch discs - viewed in the direction of force flow between the input E and the output A of the starter unit 1 - a first clutch disc 19, which can also be referred to as a clutch input disc, and a second Clutch disc 20, which is also referred to as a clutch output disc. An active connection by frictional engagement between the first clutch disc 19 and the second clutch disc 20 can be realized directly or indirectly. In the former case, the friction pairing is formed directly by the first clutch disk 19 and the second clutch disk 20, while in the second case further elements carrying friction surfaces are interposed. The pump wheel 2 of the hydrodynamic clutch 1 comprises a pump wheel shell 6. This is either formed by a separate component which is coupled to the pump wheel 2 in a rotationally fixed manner, or is designed as an integral unit with the pump wheel 2. In the installed position, the impeller shell 6 extends in the axial direction essentially over the axial extent of the turbine wheel 3 or at least partially encloses it in the radial direction. The turbine wheel 3 is preferably enclosed by the pump wheel shell 6 or, in the case of a multi-part design, of its individual parts in such a way that they extend in the radial direction up to the area of the outlet A. The turbine wheel 3 is connected directly or indirectly, ie via further transmission elements, to the output A of the starting unit 16. The first clutch disc 19 is rotatably connected to the input E and the second clutch disc 20 is rotatably connected to the output A of the starting unit 16. In the illustrated case, the first clutch disc 19 is non-rotatably coupled to the pump wheel 3, in particular the pump wheel shell 6, while the second clutch disc 20 is non-rotatably connected to the turbine wheel 3. The switchable clutch 17 is preferably arranged in the radial direction in the region of the radial extension of the toroidal working space 4. Furthermore, there are means 21 for generating a contact pressure for realizing a frictional connection between the individual clutch elements, in particular the first clutch disc 19 and the second clutch disc 20 , intended. The means 21 preferably comprise a piston element 22 which can be pressurized with pressure medium, the function of the piston element 22 being taken over by the turbine wheel 3 in the case shown. For this purpose, the turbine wheel 3 is either, as indicated in the figure, non-rotatably connected to the output A, but designed to be displaceable in the axial direction, or the connection to the output A is made directly non-rotatably, torsionally rigid in the circumferential direction and elastic in the axial direction. In addition, at least indicated in a schematically simplified representation, the operating medium supply channels or spaces 12 and 9 are arranged directly on the hydrodynamic coupling 1, arranged in the hydrodynamic coupling 1 or associated with the means 13 for optionally changing the flow direction. In the case shown, a 4/2-way valve device 14 is used for this, as already described in FIG. 1. The 4/2-way valve device is connected to the operating medium guide channels or rooms 9 and 12 and controls the operating medium flow direction through the hydrodynamic coupling 1 in accordance with its position. In order to ensure the functioning of the hydrodynamic coupling 1 during operation and thus the power transmission via the To ensure toroidal working space 4, the working circuit is supplied centripedally to the working space 4, ie around the outer circumference 7 of the turbine wheel 3 and thus between the individual elements of the switchable clutch 17, in particular the first clutch disc 19 and the second clutch disc 20. The counterforce caused by the guidance when the operating medium flow is supplied enables the turbine wheel 3 to be axially fixed during power transmission in the hydrodynamic coupling 1 of the pressure building up in the working space 4, an axial force which is no longer from the turbine wheel 3 is supported, but leads to a displacement of the turbine wheel 3 in the axial direction. This displacement brings about a frictional connection between the two clutch disks of the switchable clutch device 17, so that the turbine wheel 3 is mechanically coupled to the pump wheel 2, the piston element 22, which is acted upon by a compressive force, being integrated in the hydrodynamic clutch 1, specifically by the turbine wheel 3 is formed. The part of the turbine wheel 3 which carries the second clutch disc 20 takes over the function of the piston element 22 and the operating medium located in the toroidal working space takes over the function of pressurizing, in the case of a piston element 22 the function of a pressure chamber. In this functional state, the flow through the hydrodynamic clutch is centrifugal.
Bei der in der Figur 2a dargestellten Ausführung der Anfahreinheit 16 handelt es sich um eine besonders vorteilhafte Anordnung der einzelnen Elemente - Pumpenrad 2 und Turbinenrad 3 - der hydrodynamischen Kupplung 1. Bei dieser sind in Kraftübertragungsrichtung zwischen dem Eingang E und dem Ausgang A der Anfahreinheit 1 das Turbinenrad 3 räumlich in axialer Richtung hinter dem Pumpenrad bzw. neben diesem angeordnet, während das Pumpenrad 2 räumlich zwischen dem Eingang E und dem Turbinenrad 3 angeordnet ist. Aufgrund der Integration der Mittel 21 zur Erzeugung einer Anpreßkraft zur Realisierung einer reibschlüssigen Verbindung der einzelnen Elemente der schaltbaren Kupplung 17, welche im dargestellten Fall als Überbrückungskupplung fungiert, in die hydrodynamische Kupplung 1 , kann die Anzahl der erforderlichen Bauelemente auf ein Minimum reduziert werden, da keine zusätzlichen separaten Einrichtungen zur Erzeugung bzw. Bereitstellung der Anpreßkraft für die einzelnen Elemente, insbesondere die erste Kupplungsscheibe 19 und die zweite Kupplungsscheibe 20, der schaltbaren Kupplung 17 erforderlich sind. Ein weiterer erheblicher Vorteil besteht aufgrund der integrierten Ausführung in der sehr kurzen axialen Baulänge. Diese kann bei optimierten Schaufelrädern mit der erfindungsgemäßen Lösung gegenüber den Ausführungen im Stand der Technik noch weiter verkürzt werden.The embodiment of the starting unit 16 shown in FIG. 2a is a particularly advantageous arrangement of the individual elements - pump wheel 2 and turbine wheel 3 - of the hydrodynamic clutch 1. In the transmission direction between the input E and the output A of the starting unit 1 the turbine wheel 3 is arranged spatially in the axial direction behind the pump wheel or next to it, while the pump wheel 2 is arranged spatially between the input E and the turbine wheel 3. Due to the integration of the means 21 for generating a contact pressure to realize a frictional connection of the individual elements of the switchable clutch 17, which acts as a lock-up clutch in the illustrated case, in the hydrodynamic clutch 1, the number of components required can be reduced to a minimum, since no additional separate devices for generating or providing the contact pressure for the individual elements, in particular the first clutch plate 19 and the second clutch plate 20, of the switchable clutch 17 are required. Another significant advantage is due to the integrated version in the very short axial length. In the case of optimized bucket wheels, this can be shortened even further with the solution according to the invention compared to the designs in the prior art.
Unter einem weiteren Aspekt der für die Verkürzung erforderlichen axialen Bauraumes erfolgt gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung einer Lösung gemäß Figur 2b die Anbindung des Pumpenrades 2 an den Antrieb E mittels Befestigungselementen 23, wobei der Antrieb hier über die Kopplung sogenannter Flexplate 24 mit einer Kurbelwelle 25 einer im einzelnen nicht dargestellten Antriebsmaschine erfolgt, d.h. in axialer Richtung mit nachgiebig und in Umfangsrichtung drehsteif ausgeführten Membranen. Zur Reduzierung der axialen Baulänge ist es des weiteren vorgesehen, daß die Befestigungselemente 23 sich teilweise bis in den Schaufelgrund 26 des Pumpenrades 2 erstrecken. Dies wird anhand eines Details aus einer konstruktiven Ausführung einer Anfahreinheit 16 gemäß Figur 2a in der Figur 2b verdeutlicht. Aufgrund der drehfesten Anbindung zwischen dem Antrieb bzw. dem Eingang E und dem Pumpenrad 2 besteht keinerlei Relativbewegung zwischen den Befestigungselementen 23 und dem Pumpenrad 2, insbesondere dem Schaufelgrund 26 des Pumpenrades 2. Eine Störung der während des Betriebes sich einstellenden Meridianströmung im torusförmigen Arbeitsraum 4 bzw. eine Beeinflussung dessen erfolgt nicht. Diese Art der Erstreckung der Befestigungselemente 23 in den Schaufelgrund 26 ist dabei anhand eines Ausschnittes aus der erfindungsgemäß gestalteten Anfahreinheit 16 gemäß Figur 2a in der Figur 2b dargestellt.In a further aspect of the axial installation space required for the shortening, the pump wheel 2 is connected to the drive E by means of fastening elements 23 according to an advantageous further development of a solution according to FIG. 2b, the drive here being coupled to a crankshaft 25 via a coupling of so-called flexplate 24 individual drive machine, not shown, takes place, ie in the axial direction with flexible and torsionally rigid membranes in the circumferential direction. To reduce the axial overall length, it is further provided that the fastening elements 23 extend partially into the blade base 26 of the pump wheel 2. This is illustrated on the basis of a detail from a structural design of a starting unit 16 according to FIG. 2a in FIG. 2b. Due to the rotationally fixed connection between the drive or the input E and the pump wheel 2, there is no relative movement between the fastening elements 23 and the pump wheel 2, in particular the blade base 26 of the pump wheel 2. A disturbance of the meridional flow occurring during operation in the toroidal working space 4 or there is no influence on this. This type of extension of the fastening elements 23 into the blade base 26 is illustrated with the aid of a section from the starting unit 16 designed according to the invention according to FIG. 2a in FIG. 2b.
Vorzugsweise ist gemäß Figur 2a die zweite Kupplungsscheibe 20 an der Rückseite, d.h. dem Außenumfang 7 des Turbinenrades 3 angeordnet. Die Anordnung erfolgt dabei vorzugsweise parallel zur Trennebene 11 zwischen dem Pumpenrad 2 und dem Turbinenrad 3, vorzugsweise im Bereich zwischen den Abmessungen des inneren Durchmessers 27 und des äußeren Durchmessers 28 des torusförmigen Arbeitsraumes 4. Dabei wird die zweite Kupplungsscheibe 20 vorzugsweise direkt vom Turbinenrad gebildet, wobei die Reibfläche von einem auf die Außenfläche des Sekundärrades 3 aufgebrachten Belag erzeugt werden kann.According to FIG. 2a, the second clutch disc 20 is preferably arranged on the rear side, ie the outer circumference 7 of the turbine wheel 3. The arrangement is preferably carried out parallel to the parting plane 11 between the pump wheel 2 and the turbine wheel 3, preferably in the region between the dimensions of the inner diameter 27 and the outer diameter 28 of the toroidal working space 4. The second clutch disc 20 is preferably formed directly by the turbine wheel, wherein the friction surface can be generated by a lining applied to the outer surface of the secondary wheel 3.
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt die Anfahreinheit 16 gemäß Figur 3 eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen 29, insbesondere einen Torsionsschwingungsdämpfer. Dieser kann vielgestaltig ausgeführt sein. Im einfachsten Fall ist dieser als einfache Reibdämpfungseinrichtung ausgeführt. Es sind jedoch auch Ausführungen mit hydraulischer Dämpfung denkbar. Bezüglich der konkreten Ausgestaltung einer derartigen Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen 29 kann auf die aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen verwiesen werden. Die konkrete Auswahl liegt dabei im Ermessen des zuständigen Fachmannes. In besonders vorteilhafter Weise sind dabei das hydrodynamische Bauelement, die hydrodynamische Kupplung 1 , die schaltbare Kupplung 17 und die Vorrichtung 29 zur Dämpfung von Schwingungen in Reihe geschaltet. Die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen 29 umfaßt dabei ein Primärteil 30, welches drehfest mit dem Turbinenrad 3 verbunden ist und damit der zweiten Kupplungsscheibe 20 und ein Sekundärteil 31, welches drehfest mit dem Ausgang A gekoppelt ist. Zwischen Primärteil 30 und Sekundärteil 31 sind Mittel zur Dämpfungs- und/oder Federkopplung vorgesehen. Die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen 29 ist je nach Leistungsübertragungszweig bei der Leistungsübertragung über die hydrodynamische Kupplung 1 zwischen der hydrodynamischen Kupplung 1 , insbesondere dem Turbinenrad 3 und dem Ausgang A angeordnet, des weiteren bei Leistungsübertragung über die schaltbare Kupplung 17 zwischen der schaltbaren Kupplung 17, insbesondere dem durch die zweite Kupplungsscheibe 20 gebildeten Ausgang und dem Ausgang A der Anfahreinheit 16. In beiden Fällen ist die Vorrichtung 29 zur Dämpfung von Schwingungen dem jeweils leistungsübertragenden Element - hydrodynamische Kupplung 1 oder schaltbare Kupplung 17 - in Reihe nachgeschaltet. Auch bei gleichzeitigem Betrieb von hydrodynamischer Kupplung 1 und schaltbarer Kupplung 17, d.h. Leistungsübertragung über zwei Leistungszweige - Übertragung eines ersten Leistungsanteiles der Gesamtleistung über die hydrodynamische Kupplung und Übertragung des zweiten Leistungsanteiles über die schaltbare Kupplung 17 - ist der Torsionsschwingungsdämpfer den beiden Leistungszweige in Reihe nachgeschaltet. Der übrige Grundaufbau der Anfahreinheit entspricht dem in der Figur 2a beschriebenen. Für gleiche Elemente werden dabei die gleichen Bezugszeichen verwendet.According to a further aspect of the invention, the starting unit 16 according to FIG. 3 comprises a device for damping vibrations 29, in particular a torsional vibration damper. This can take many forms. In the simplest case, this is designed as a simple friction damping device. However, versions with hydraulic damping are also conceivable. With regard to the specific configuration of such a device for damping vibrations 29, reference can be made to the designs known from the prior art. The specific selection is at the discretion of the responsible specialist. In a particularly advantageous manner, the hydrodynamic component, the hydrodynamic clutch 1, the switchable clutch 17 and the device 29 for damping vibrations are connected in series. The device for damping vibrations 29 comprises a primary part 30, which is non-rotatably connected to the turbine wheel 3 and thus the second clutch disc 20, and a secondary part 31, which is non-rotatably coupled to the output A. Means for damping and / or spring coupling are provided between primary part 30 and secondary part 31. The device for damping vibrations 29 is arranged, depending on the power transmission branch, for power transmission via the hydrodynamic clutch 1 between the hydrodynamic clutch 1, in particular the turbine wheel 3 and the output A, furthermore for power transmission via the switchable clutch 17 between the switchable clutch 17, in particular the output formed by the second clutch disc 20 and the output A of Starting unit 16. In both cases, the device 29 for damping vibrations is connected in series to the respective power-transmitting element - hydrodynamic clutch 1 or switchable clutch 17. Even when the hydrodynamic clutch 1 and the switchable clutch 17 are operated simultaneously, that is to say power transmission via two power branches - transmission of a first power component of the total power via the hydrodynamic clutch and transmission of the second power component via the switchable clutch 17 - the torsional vibration damper is connected in series after the two power branches. The rest of the basic structure of the starting unit corresponds to that described in FIG. 2a. The same reference numerals are used for the same elements.
Die Figur 4 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäß gestalteten Anfahreinheit 16.4 mit einem Anfahrelement 17.4 in Form einer hydrodynamischen Kupplung 1.4. Die hydrodynamische Kupplung 1.4 umfaßt auch hier ein Primärrad 2.4 und ein Sekundärrad 3.4, welche miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum 4.4 bilden. Des weiteren ist auch hier eine schaltbare Kupplung 17.4 vorgesehen, welche parallel zur hydrodynamischen Kupplung schaltbar ist. Die Grundfunktion entspricht der in den Figuren 2 und 3 beschriebenen. Für gleiche Elemente werden dabei auch die gleichen Bezugszeichen verwendet. Im Unterschied zur Ausführung gemäß Figur 2 und 3 ist jedoch das Turbinenrad 3.4 räumlich in axialer Richtung betrachtet zwischen dem Eingang E und dem Pumpenrad 2.4 angeordnet, d.h. das Pumpenrad 2.4 ist entgegen den Ausführungen der vorangegangenen Figuren nicht auf der Motorseite, sondern auf der Motorabtriebsseite angeordnet. Die Kopplung zwischen einem Antrieb, insbesondere dem Eingang E der Anfahreinheit 16.4 und dem Pumpenrad 2.4 erfolgt dabei unter Umschließung des Sekundärrades 3.4 in axialer Richtung, wobei die Anbindung des Turbinenrades 3.4 an den Abtrieb über den Ausgang A in radialer Richtung innerhalb des Zwischenraumes der Kopplung zwischen Eingang E und Pumpenrad 2.4 erfolgt und räumlich betrachtet zwischen Eingang E und Ausgang A der Anfahreinheit vor der Kopplung zwischen dem Eingang E und dem Pumpenrad 2.4.FIG. 4 illustrates in a schematically simplified representation a further embodiment of a starting unit 16.4 designed according to the invention with a starting element 17.4 in the form of a hydrodynamic coupling 1.4. The hydrodynamic coupling 1.4 also comprises a primary wheel 2.4 and a secondary wheel 3.4, which together form a toroidal working space 4.4. Furthermore, a switchable clutch 17.4 is also provided here, which is switchable parallel to the hydrodynamic clutch. The basic function corresponds to that described in FIGS. 2 and 3. The same reference numerals are used for the same elements. In contrast to the embodiment according to FIGS. 2 and 3, however, the turbine wheel 3.4, viewed spatially in the axial direction, is arranged between the input E and the pump wheel 2.4, that is to say, contrary to the explanations of the preceding figures, the pump wheel 2.4 is not arranged on the motor side but on the motor output side , The coupling between a drive, in particular the input E of the starting unit 16.4 and the pump wheel 2.4 takes place in the axial direction, enclosing the secondary wheel 3.4, the connection of the turbine wheel 3.4 to the output via the output A takes place in the radial direction within the space between the coupling between the input E and the pump wheel 2.4 and, viewed spatially, between the input E and the output A of the starting unit before the coupling between the input E and the pump wheel 2.4.
Die Figuren 5a und 5b verdeutlichen anhand einer Ausführung gemäß Figur 3 die Funktionsweise der erfindungsgemäß gestalteten Anfahreinheit 16. Für gleiche Elemente werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Figur 5a verdeutlicht dabei die Betriebsmittelzufuhr zum Arbeitsraum 4 während des hydrodynamischen Betriebes, d.h. Leistungsübertragung über die hydrodynamische Kupplung 1 um den Außenumfang 7 des Turbinenrades 3 zur Trennebene 11 zwischen Pumpen- und Turbinenrad im Bereich des äußeren Durchmessers 28 des torusförmigen Arbeitsraumes 4 und von dort in den Arbeitsraum 4. Die hydrodynamische Kupplung 1 wird in diesem Zustand zentripedal durchströmt.FIGS. 5a and 5b illustrate the mode of operation of the starting unit 16 designed according to the invention using an embodiment according to FIG. 3. The same reference numerals are used for the same elements. Figure 5a illustrates the supply of operating fluid to the work area 4 during hydrodynamic operation, i.e. Power transmission via the hydrodynamic coupling 1 around the outer circumference 7 of the turbine wheel 3 to the parting plane 11 between the pump and turbine wheel in the area of the outer diameter 28 of the toroidal working chamber 4 and from there into the working chamber 4. In this state, the hydrodynamic coupling 1 is flowed through centripedally.
Die Figur 5b verdeutlicht demgegenüber die geänderte Betriebsmittelführung bei Umschaltung auf die schaltbare Kupplung 17 zum Turbinenrad 3 im Bereich des Innenumfanges des Arbeitsraumes 4 zum Zwecke des Druckaufbaus am Schaufelgrund des Turbinenrades 3 zum inneren Durchmesser des torusförmigen Arbeitsraumes 4. In diesem Funktionszustand wird die hydrodynamische Kupplung 1 zentrifugal durchströmt.In contrast, FIG. 5b illustrates the changed operating medium guidance when switching over to the switchable clutch 17 to the turbine wheel 3 in the area of the inner circumference of the working space 4 for the purpose of building up pressure on the blade base of the turbine wheel 3 to the inner diameter of the toroidal working space 4. In this functional state, the hydrodynamic coupling 1 with centrifugal flow.
Die Figur 6 verdeutlicht anhand einer vorteilhaften Weiterentwicklung die Möglichkeit, mittels Drucksteuerung auch die Leistungsaufnahme der hydrodynamischen Kupplung 1 sowohl direkt als auch indirekt zu steuern. Zu diesem Zweck sind bei einer Ausführung der Anfahreinheiten 1 gemäß Figur 2 und 3 den mittels einer im einzelnen nicht dargestellten Dichtung gegeneinander abgedichteten Betriebsmittel-Führungskanälen oder Räumen 9 und 12 entsprechende Anschlüsse B und C zugeordnet. Die Führung des Betriebsmittels erfolgt außerhalb des torusförmigen Arbeitsraumes 4 zum Zwecke der Kühlung über einen offenen Kreislauf 32.Based on an advantageous further development, FIG. 6 illustrates the possibility of controlling the power consumption of the hydrodynamic clutch 1 both directly and indirectly by means of pressure control. For this purpose, in an embodiment of the starting units 1 according to FIGS. 2 and 3, the corresponding connections B and C are assigned to the operating medium guide channels or spaces 9 and 12 which are sealed off from one another by means of a seal (not shown in detail). The The equipment is guided outside the toroidal working space 4 for the purpose of cooling via an open circuit 32.
Die Änderung der Durchströmung der hydrodynamischen Kupplung 1 , wie in den Figuren 1 und 5 dargestellt, erfolgt beispielsweise ebenfalls über eine Ventileinrichtung 14, die die Zuordnung der einzelnen Betriebsmittel- Strömungskanäle oder Leitungen zum Zulauf und Ablauf entsprechend der Schaltstellung festlegen. Im dargestellten Fall sind Zulauf und Ablauf jeweils mit 33 und 34 bezeichnet, wobei deren Ankoppelung an die Betriebsmittelführungskanäle und Räume beliebig erfolgen kann. In einer ersten, hier nicht dargestellten Funktionsstellung I der Ventileinrichtung 14 fungiert der mit 34 dargestellte Anschluß als Zulauf und der mit 33 dargestellte Anschluß als Rücklauf. Der mit 34 dargestellte Anschluß ist dabei mit im einzelnen nicht dargestellten Kanälen zur Führung des Betriebsmittels um den Außenumfang 7 des Turbinenrades 3 gekoppelt. In diesem Zustand dient der gekoppelte Betriebsmittelstrom bei Führung zwischen den einzelnen miteinander reibschlüssig in Verbindung zu bringenden Kupplungsscheiben 19 und 20 einer Deaktivierung der als Überbrückungskupplung ausgeführten schaltbaren Kupplung 17. Die hydrodynamische Kupplung 1 wird in diesem Zustand zentripedal durchströmt. Dies bedeutet, eine Strömungsrichtung zur Mitte, in die Mitte des im torusförmigen Arbeitsraum 4 sich einstellenden Arbeitskreislaufes 35. Der Anschluß C dient in diesem Fall dem Ablauf mit Betriebsmittel aus dem torusförmigen Arbeitsraum 4. In der zweiten, in Figur 6 dargestellten Funktionsstellung II der 4/2-Wegeventileinrichtung 14 fungiert der mit B bezeichnete Anschluß als Ablauf und der mit C bezeichnete Anschluß als Zulauf. In diesem Fall wird das Betriebsmittel zentrifugal aus Richtung der Rotationsachse in den torusförmigen Arbeitsraum 4 eingeführt und bewirkt die in der Figur 5b dargestellte Funktion. Das Turbinenrad 3 der hydrodynamischen Kupplung 1 fungiert als Kolbeneiement für die miteinander reibschlüssig in Verbindung bringbaren Kupplungsscheiben 19 und 20 der schaltbaren Kupplung 17. Der offene Kreislauf 32 beinhaltet einen Behälter 36. Mit diesem gekoppelt "sind eine Speiseleitung 37 und eine Rückführleitung 38, welche über die Ventileinrichtung 14 wahlweise an die einzelnen Betriebsmittel-Führungskanäle oder -räume 9 und 12 ankoppelbar sind. Die Speiseleitung 37 ist dem Anschluß C zugeordnet, die Rückführleitung 38 bildet den Anschluß B. Zur Drucksteuerung ist in der Rückführleitung 38 ein steuerbares Druckbegrenzungsventil 39 vorgesehen, welches den Druck in der Rückführleitung 38 auf einen bestimmten Wert begrenzen kann. Zur Versorgung mit Betriebsmittel ist des weiteren eine Fördereinrichtung 40 vorgesehen. Damit wird es möglich, die Leistungsübertragung auch gleichzeitig über die schaltbare Kupplung 17 und die hydrodynamische Kupplung 1 erfolgen zu lassen. Über den Differenzdruck zwischen den beiden Anschlüssen B und C wird dabei die Leistungsübertragung für die schaltbare Kupplung 17 direkt gesteuert und somit indirekt auch über den hydrodynamischen Zweig, d.h. die hydrodynamische Kupplung 1. Über den Absolutdruck kann die Leistungsübertragung über die hydrodynamische Kupplung verändert werden.The change in the flow through the hydrodynamic coupling 1, as shown in FIGS. 1 and 5, is also carried out, for example, via a valve device 14 which determines the assignment of the individual operating fluid flow channels or lines to the inlet and outlet according to the switching position. In the illustrated case, the inlet and outlet are designated 33 and 34, respectively, and they can be connected to the equipment guide channels and rooms as desired. In a first functional position I, not shown here, of the valve device 14, the connection shown at 34 acts as an inlet and the connection shown at 33 as a return. The connection shown at 34 is coupled to channels (not shown in detail) for guiding the operating medium around the outer circumference 7 of the turbine wheel 3. In this state, the coupled flow of operating medium, when guided between the individual clutch disks 19 and 20 to be frictionally connected to one another, serves to deactivate the switchable clutch 17 designed as a lock-up clutch. In this state, the hydrodynamic clutch 1 is flowed through centripedally. This means a direction of flow towards the center, into the center of the working circuit 35 which arises in the toroidal working space 4. In this case, the connection C serves to drain with resources from the toroidal working space 4. In the second functional position II of FIG / 2-way valve device 14, the connection designated B acts as an outlet and the connection designated C as an inlet. In this case, the operating medium is introduced centrifugally from the direction of the axis of rotation into the toroidal working space 4 and effects the function shown in FIG. 5b. The turbine wheel 3 of the hydrodynamic clutch 1 functions as a piston element for the clutch disks 19 that can be frictionally connected to one another and 20 of the switchable clutch 17. The open circuit 32 contains a container 36. Coupled with this " are a feed line 37 and a return line 38, which can optionally be coupled to the individual operating means guide channels or spaces 9 and 12 via the valve device 14. The feed line 37 is assigned to the connection C, the return line 38 forms the connection B. For pressure control, a controllable pressure relief valve 39 is provided in the return line 38, which can limit the pressure in the return line 38 to a certain value a further conveying device 40 is provided, which makes it possible to have the power transmission carried out simultaneously via the switchable clutch 17 and the hydrodynamic clutch 1. The power transmission for the switchable clutch 17 is directly controlled via the differential pressure between the two connections B and C. t and therefore indirectly also via the hydrodynamic branch, ie the hydrodynamic clutch 1. The power transmission via the hydrodynamic clutch can be changed via the absolute pressure.
Eine andere Möglichkeit gemäß Figur 7 besteht darin, dem Zulauf zum torusförmigen Arbeitsraum 4 und dem Ablauf vom torusförmigen Arbeitsraum 4 direkt Mittel zur Steuerung des Druckes zuzuordnen. In diesem Fall sind der Zulauf und der Ablauf B bzw. C vom torusförmigen Arbeitsraum 4 über eine Verbindungsleitung 41 miteinander gekoppelt, welche über eine weitere Verbindungsleitung 42 mit einem Betriebsmittelbehälter 43 gekoppelt ist. Die Steuerung des Füllungsgrades im torusförmigen Arbeitsraum 4 der hydrodynamischen Kupplung 1 kann dabei durch Änderung des Absolutdruckes pabso*ut im torusförmigen Arbeitsraum 4 erfolgen. Zu diesem Zweck sind dabei den einzelnen Anschlüssen B und C jeweils steuerbare Ventileinrichtungen 44 und 45 zur Steuerung der Drücke im Zulauf und Rücklauf - je nach Zuordnung der einzelnen Anschlüsse B und C als Zufuhr- oder Ablaufleitung - zugeordnet. Im einfachsten Fall sind diese, wie in dieser Figur dargestellt, als unabhängig voneinander steuerbare Druckregelventileinrichtungen ausgeführt. Die Verbindungsleitungen 41 und 42 sowie die Anschlüsse B und C und der Betriebsmittelbehälter 43 bilden ein Betriebsmittelversorgungssystem 46. Zur Vemeidung von Fördervorgängen gegen den Widerstand der Ventileinrichtungen 45 und 46 ist vorzugsweise in der Verbindungsleitung 41 ein Druckentlastungsventil 47 vorgesehen.Another possibility according to FIG. 7 is to directly assign means for controlling the pressure to the inlet to the toroidal working space 4 and the outlet from the toroidal working space 4. In this case, the inlet and outlet B or C from the toroidal work space 4 are coupled to one another via a connecting line 41, which is coupled to an operating material container 43 via a further connecting line 42. The control of the degree of filling in the toroidal working chamber 4 of the hydrodynamic coupling 1 can be effected by changing the absolute pressure p * ut abso carried out in the toroidal working space. 4 For this purpose, the individual connections B and C each have controllable valve devices 44 and 45 for controlling the pressures in the inflow and outflow - depending on the assignment of the individual connections B and C as supply or drain lines - assigned. In the simplest case, as shown in this figure, these are designed as independently controllable pressure control valve devices. The connecting lines 41 and 42 as well as the connections B and C and the operating medium container 43 form an operating medium supply system 46. In order to avoid conveying processes against the resistance of the valve devices 45 and 46, a pressure relief valve 47 is preferably provided in the connecting line 41.
Mittels der Druckregelventile werden durch die in den Betriebsmittelkanälen bzw. Räumen 9 und 12 einzustellenden Druckwerte sowohl die Strömungsrichtung und die übertragbare Leistung in der hydrodynamischen Kupplung festgelegt. Zusätzlich sind die über jede Kupplung - hydroydanamische Kupplung 1 und schaltbare Kupplung 17 - übertragbaren Leistungsanteile einzeln oder gemeinsam steuerbar. Ein erster Leistungsanteil wird dabei bei parallelem Betrieb von hydrodynamischer Kupplung 1 und schaltbarer Kupplung 17 über einen ersten Leistungszweig übertragen, in welchem die hydrodynamische Kupplung 1 angeordnet ist. Ein zweiter Leistungsanteil wird über einen zweiten Leistungszweig übertragen, in welchem die schaltbare Kupplung 17 angeordnet ist. Die Steuerung des ersten Leistungsanteiles erfolgt über die Steuerung des Absolutdruckes in der hydrodynamischen Kupplung 1. Als Stellgröße diesbezüglich fungiert der am Betriebsmittelzufuhrkanal- oder Raum 12 über den Anschluß C anliegende Druck. Die Steuerung des zweiten Leistungsanteiles wird über den an den Anschlüssen B und C angelegten Differenzdruck realisiert.By means of the pressure control valves, both the direction of flow and the transferable power in the hydrodynamic coupling are determined by the pressure values to be set in the equipment channels or rooms 9 and 12. In addition, the power components that can be transmitted via each clutch — hydro-hydraulic clutch 1 and switchable clutch 17 — can be controlled individually or jointly. When the hydrodynamic clutch 1 and the switchable clutch 17 are operated in parallel, a first power component is transmitted via a first power branch in which the hydrodynamic clutch 1 is arranged. A second power component is transmitted via a second power branch, in which the switchable clutch 17 is arranged. The control of the first power component takes place via the control of the absolute pressure in the hydrodynamic clutch 1. The pressure present at the operating medium supply channel or space 12 via connection C acts as a control variable in this regard. The control of the second power component is realized via the differential pressure applied at ports B and C.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 hydrodynamische Kupplung1 hydrodynamic clutch
2 Pumpenrad Turbinenrad torusförmiger Arbeitsraum . Arbeitskreislauf Pumpenradschale Außenumfang des Turbinenrades Innenkontur Betriebsmittel-Führungskanal oder -Raum radial äußere Abmessungen der hydrodynamischn Kupplung Trennebene Betriebsmittel-Führungskanal oder -Raum Mittel zur wahlweisen Änderung der Durchströmungsrichtung 4/2-Wegeventileinrichtung Innenumfang Anfahreinheit schaltbare Kupplung Überbrückungskupplung erste Kupplungsscheibe zweite Kupplungsscheibe Mittel zur Erzeugung einer Anpreßkraft Kolbenelement Befestigungselemente Flexplates Kurbelwelle Schaufelgrund innerer Durchmesser äußerer Durchmesser Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen Primärteil Sekundärteil offenes System Zulauf 34 Ablauf2 impeller Turbine wheel toroidal work space. Working circuit, pump wheel shell, outer circumference of the turbine wheel, inner contour of the equipment guide channel or space, radially outer dimensions of the hydrodynamic coupling, separating plane, equipment guide channel or space, means for optionally changing the flow direction, 4/2-way valve device, inner circumference of the starting unit, switchable clutch, lock-up clutch, first clutch disk, second clutch disk, for generating a pressing force Piston element Fastening elements Flexplates Crankshaft Blade base Inner diameter Outer diameter Device for damping vibrations Primary part Secondary part Open system Inlet 34 process
35 Arbeitskreislauf35 working cycle
36 Behälter36 containers
37 Speiseleitung37 feed line
38 Rückführleitung38 return line
39 Druckbegrenzungsventil39 pressure relief valve
40 Fördereinrichtung40 conveyor
41 Verbindungsleitung41 connecting line
42 Verbindungsleitung42 connecting line
43 Behälter43 containers
44 Druckregelventil44 pressure control valve
45 Druckregelventil45 pressure control valve
46 Betriebsmittelversorgungssystem46 Resource supply system
47 Druckentlastungseinrichtung47 Pressure relief device
A Ausgang der AnfahreinheitA Exit of the starting unit
B AnschlußB connection
C AnschlußC connection
E Eingang der Anfahreinheit E Entrance of the starting unit

Claims

Patentansprüche claims
1. Hydrodynamische Kupplung (1 ; 1.4)1.Hydodynamic coupling (1; 1.4)
1.1 mit zwei Schaufelrädern - einem Pumpenrad (2; 2.4) und einem Turbinenrad (3; 3.4) - die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum (4; 4.4) bilden;1.1 with two paddle wheels - a pump wheel (2; 2.4) and a turbine wheel (3; 3.4) - which together form a toroidal working space (4; 4.4);
1.2 mit einer drehfest mit dem Pumpenrad (2; 2.4) gekoppelten Pumpenradschale (6; 6.4), welche das Turbinenrad (3; 3.4) in axialer Richtung unter Bildung eines ersten Betriebsmittelführungskanales- oder Raumes (9; 9.4) umschließt;1.2 with a pump wheel shell (6; 6.4) coupled to the pump wheel (2; 2.4) in a rotationally fixed manner, which surrounds the turbine wheel (3; 3.4) in the axial direction, forming a first operating means guide channel or space (9; 9.4);
1.3 mit einem zweiten Betriebsmittelfuhrungskanal- oder Raum (12; 12.4), welcher im Bereich des Innendurchmessers des torusförmigen Arbeitsraumes (6; 6.4) oder unterhalb dessen mündet;1.3 with a second operating means channel or space (12; 12.4), which opens in the area of the inner diameter of the toroidal working space (6; 6.4) or below it;
1.4 der erste und zweite Betriebsmittelführungskanal- oder Raum (12; 12.4) sind wahlweise jeweils als Zufuhr-oder Ablaufkanal- oder Raum zum oder vom torusförmigen Arbeitsraum (4; 4.4) nutzbar.1.4 the first and second equipment guide duct or space (12; 12.4) can be used either as feed or drain duct or space to or from the toroidal work space (4; 4.4).
2. Hydrodynamische Kupplung (1 ; 1.4) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schaufelräder (2; 2.4; 3; 3.4) hinsichtlich ihrer Größe mit einem geringen Versatz zueinander in radialer Richtung ausgeführt sind.2. Hydrodynamic coupling (1; 1.4) according to claim 1, characterized in that the two paddle wheels (2; 2.4; 3; 3.4) are designed with a small offset from one another in the radial direction with respect to their size.
3. Hydrodynamische Kupplung (1 ; 1.4) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung des zweiten Betriebsmittelführungskanales-oder Raumes ( 12; 12.4) wenigstens in der Pumpenrad - oder Turbinenradwelle erfolgt.3. Hydrodynamic coupling (1; 1.4) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the arrangement of the second operating medium guide channel or space (12; 12.4) takes place at least in the pump wheel or turbine wheel shaft.
4. Hydrodynamische Kupplung (1 ; 1.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Betriebsmittelführungskanal- oder Raum (9, 12; 9.4, 12.4) druckdicht gegeneinander abgedichtet sind.4. Hydrodynamic coupling (1; 1.4) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first and second Resource guide duct or room (9, 12; 9.4, 12.4) are sealed against each other in a pressure-tight manner.
5. Betriebsmittelsystem (46) für eine hydrodynamische Kupplung (1 ; 1.4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4;5. operating system (46) for a hydrodynamic coupling (1; 1.4) according to any one of claims 1 to 4;
5.1 mit einer Betriebsmittelversorgungsquelle (40; 43; 36);5.1 with a resource supply source (40; 43; 36);
5.2 mit einem ersten Anschluß (B) zur Kopplung mit dem ersten Betriebsmittelführungskanal-oder Raum (9; 9.4);5.2 with a first connection (B) for coupling to the first equipment guide duct or space (9; 9.4);
5.3 mit einem zweiten Anschluß (C) zur Kopplung mit dem zweiten Betriebsmittelführungskanal-oder Raum (12; 12.4);5.3 with a second connection (C) for coupling to the second equipment guide duct or space (12; 12.4);
5.4 mit Mitteln (14,13) zur wahlweisen Änderung der Durchströmungsrichtung der hydrodynamischen Kupplung (1 ; 1.4) durch Zuweisung der Funktion des Zulaufes oder des Ablaufes zu den beiden Betriebsmittelversorgungskanälen -oder Räumen (9, 12; 9.4, 12.4).5.4 with means (14, 13) for optionally changing the flow direction of the hydrodynamic coupling (1; 1.4) by assigning the function of the inlet or the outlet to the two equipment supply channels or rooms (9, 12; 9.4, 12.4).
6. Betriebsmittelversorgungssystem (46) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:6. Resource supply system (46) according to claim 5, characterized by the following features:
6.1 die Mittel (14) umfassen eine Ventileinrichtung (13) mit wenigstens zwei Schaltstellungen (I, II);6.1 the means (14) comprise a valve device (13) with at least two switching positions (I, II);
6.2 eine erste Schaltstellung (l) ist durch die Kopplung zwischen Zulauf und erstem Betriebsmittelführungskanal-oder Raum (9, 9.4) und Ablauf und zweitem Betriebsmittelführungskanal- oder Raum (12; 12.4) charakterisiert;6.2 a first switching position (1) is characterized by the coupling between the inlet and the first equipment guide channel or space (9, 9.4) and the outlet and the second equipment guide channel or space (12; 12.4);
6.3 eine zweite Schaltstellung (II) ist durch die Kopplung zwischen Zulauf und zweitem Betriebsmittelführungskanal-oder Raum (12; 12.4) und Ablauf und erstem Betriebsmittelführungskanal- oder Raum (9; 9.4) charakterisiert.6.3 a second switch position (II) is characterized by the coupling between the inlet and the second equipment guide channel or space (12; 12.4) and the outlet and the first equipment guide channel or space (9; 9.4).
7. Betriebsmittelversorgungssystem (46) nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 7. Resource supply system (46) according to claim 6, characterized by the following features:
7.1 Zulauf und Ablauf sind über einen offenen Kreislauf (32) miteinander verbunden, umfassend eine Betriebsmittelversorgungs- oder Speichereinheit (36, 43);7.1 Inlet and outlet are connected to one another via an open circuit (32), comprising an operating medium supply or storage unit (36, 43);
7.3 mit Mitteln zur Steuerung der übertragbaren Leistungsanteile über die hydrodynamische Kupplung und die schaltbare Kupplung.7.3 with means for controlling the transferable power components via the hydrodynamic clutch and the switchable clutch.
8. Betriebsmittelversorgungssystem (46) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Steuerung der übertragbaren Leistungsanteile über die hydrodynamische Kupplung (1; 1.4) und die schaltbare Kupplung (17; 17.4) die Mittel (14, 14.4) zur wahlweisen Änderung der Durchströmungsrichtung der hydrodynamischen Kupplung durch Zuweisung der Funktion des Zulaufes oder des Ablaufes zu den beiden Betriebsmittelversorgungskanälen -oder Räumen (9, 12; 9.4, 12.4) jeweils eine dem einzelnen Betriebsmittelführungskanal- oder Raum (9, 12; 9.4, 12.4) und eine Ventileinrichtung (39) zur Steuerung des Druckes in mindestens einem Betriebsmittelführungskanal- bzw. Raum, umfassen.8. Resource supply system (46) according to claim 7, characterized in that the means for controlling the transferable power components via the hydrodynamic clutch (1; 1.4) and the switchable clutch (17; 17.4), the means (14, 14.4) for selectively changing the Flow direction of the hydrodynamic coupling by assigning the function of the inlet or the outlet to the two operating medium supply channels - or rooms (9, 12; 9.4, 12.4) each one the individual operating medium channel or room (9, 12; 9.4, 12.4) and a valve device ( 39) for controlling the pressure in at least one equipment guide duct or space.
9. Betriebsmittelversorgungssystem (46) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Steuerung der übertragbaren Leistungsanteile und die Mittel zur wahlweisen Änderung der Durchströmungsrichtung der hydrodynamischen Kupplung durch Zuweisung der Funktion des Zulaufes oder des Ablaufes zu den beiden Betriebsmittelversorgungskanälen -oder Räumen von jeweils einer dem einzelnen Betriebsmittelführungskanal - oder Raum (9, 12; 9.4, 12.4) zugeordneten und separat steuerbaren Ventileinreichtung (44, 45) gebildet werden. 9. Resource supply system (46) according to claim 5, characterized in that the means for controlling the transferable power components and the means for selectively changing the flow direction of the hydrodynamic coupling by assigning the function of the inlet or the outlet to the two resource supply channels - or rooms of each a separately controllable valve device (44, 45) is formed which is assigned to the individual equipment guide channel or space (9, 12; 9.4, 12.4).
10. Betriebsmittelversorgungseinrichtung (46) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Ventileinrichtungen (44, 45) als Druckregelventileinrichtungen ausgeführt sind.10. Resource supply device (46) according to claim 9, characterized in that the controllable valve devices (44, 45) are designed as pressure control valve devices.
11. Anfahreinheit (16, 16.4)11. Start unit (16, 16.4)
11.1 mit einem mit einem Antrieb koppelbaren Eingang (E) und einem mit dem Abtrieb koppelbaren Ausgang (A);11.1 with an input (E) which can be coupled to a drive and an output (A) which can be coupled to the output;
11.2 mit einem Anfahrelement in Form einer hydrodynamischen Kupplung (1 ; 1.4) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4;11.2 with a starting element in the form of a hydrodynamic coupling (1; 1.4) according to one of claims 1 to 4;
11.3 mit einer schaltbaren Kupplung (17, 17.4), umfassend wenigstens zwei miteinander direkt oder indirekt über weitere Ü bertrag ungsmittel reibschlüssig in Wirkverbindung bringbare Kupplungsscheiben - eine erste Kupplungsscheibe (19) und eine zweite Kupplungsscheibe (20), die jeweils mit dem Eingang (E) und dem Ausgang (A) gekoppelt sind.11.3 with a switchable clutch (17, 17.4), comprising at least two clutch disks which can be directly and indirectly connected via further transmission means by frictional engagement - a first clutch disk (19) and a second clutch disk (20), each with the input (E ) and the output (A) are coupled.
12. Anfahreinheit (16; 16.4) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (21) zur Erzeugung einer Anpreßkraft zur Realisierung einer wenigstens mittelbaren reibschlüssigen Verbindung zwischen erster Kupplungsscheibe (19) und zweiter Kupplungsscheibe (20) vorgesehen sind.12. Starting unit (16; 16.4) according to claim 11, characterized in that means (21) for generating a contact pressure for realizing an at least indirect frictional connection between the first clutch disc (19) and second clutch disc (20) are provided.
13. Anfahreinheit (16; 16.4)nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kupplungsscheibe (19) drehfest mit der Pumpenradschale (6, 6.4) und die zweite Kupplungsscheibe (20) drehfest mit dem Turbinenrad (3; 3.4) verbunden ist und die Mittel (21) zur Realisierung einer wenigstens mittelbaren reibschlüssigen Verbindung zwischen erster Kupplungsscheibe (19) und zweiter Kupplungsscheibe (20) mindestens ein mit Druckmittel beaufschlagbares Kolbenelement (22) umfassen. 13. starting unit (16; 16.4) according to one of claims 11 or 12, characterized in that the first clutch disc (19) rotatably with the impeller shell (6, 6.4) and the second clutch disc (20) rotatably with the turbine wheel (3; 3.4 ) is connected and the means (21) for realizing an at least indirect frictional connection between the first clutch disc (19) and the second clutch disc (20) comprise at least one piston element (22) which can be pressurized with pressure medium.
14. Anfahreinheit (16; 16.4) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:14. starting unit (16; 16.4) according to one of claims 11 to 13, characterized by the following features:
14.1 das Turbinenrad (3, 3.4) ist drehfest jedoch in axialer Richtung verschiebbar mit dem Ausgang (A) der Anfahreinheit (16; 16.4) verbunden;14.1 the turbine wheel (3, 3.4) is connected in a rotationally fixed but displaceable manner in the axial direction to the outlet (A) of the starting unit (16; 16.4);
14.2 das Kolbenelement (22) wird vom Turbinenrad (3, 3.4) gebildet;14.2 the piston element (22) is formed by the turbine wheel (3, 3.4);
14.3 eine mit Druckmittel befullbare Kammer zur Beaufschlagung des Kolbenelementes (22) wird vom torusförmigen Arbeitsraum (4, 4.4) gebildet.14.3 a chamber which can be filled with pressure medium to act on the piston element (22) is formed by the toroidal working space (4, 4.4).
15. Anfahreinheit (16; 16.4) nach Anspruch 11 bis 13, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:15. starting unit (16; 16.4) according to claim 11 to 13, characterized by the following features:
15.1 das Turbinenrad (3, 3.4) ist drehfest mit dem Ausgang (A) verbunden, wobei die Kopplung drehsteif in Umfangsrichtung jedoch elastisch in axialer Richtung ausgeführt ist;15.1 the turbine wheel (3, 3.4) is connected in a rotationally fixed manner to the outlet (A), the coupling being designed so as to be torsionally rigid in the circumferential direction but being elastic in the axial direction;
15.2 das Kolbenelement (22) wird vom Turbinenrad (3, 3.4) gebildet;15.2 the piston element (22) is formed by the turbine wheel (3, 3.4);
15.3 eine mit Druckmittel befullbare Kammer zur Beaufschlagung des Kolbenelementes wird vom torusförmigen Arbeitsraum (4; 4.4) gebildet.15.3 a chamber which can be filled with pressure medium to act on the piston element is formed by the toroidal working space (4; 4.4).
16. Anfahreinheit (16, 16.4) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:16. starting unit (16, 16.4) according to one of claims 11 to 15, characterized by the following features:
16.1 die erste Kupplungsscheibe (19) und/oder die zweite Kupplungsscheibe (20) sind einteilig mit der Pumpenradschale (6; 6.4) und/oder dem Turbinenrad (3, 3.4) ausgeführt;16.1 the first clutch disc (19) and / or the second clutch disc (20) are made in one piece with the pump wheel shell (6; 6.4) and / or the turbine wheel (3, 3.4);
16.2 die Pumpenradschale (6; 6.4) und/oder das Turbinenrad (3, 3.4) sind mit einem Reibbelag beschichtet.16.2 the impeller shell (6; 6.4) and / or the turbine wheel (3, 3.4) are coated with a friction lining.
17. Anfahreinheit (16; 16.4) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 17. starting unit (16; 16.4) according to one of claims 11 to 15, characterized by the following features:
17.1 die erste Kupplungsscheibe (19) und/oder die zweite Kupplungsscheibe (20) sind als separates Bauelement ausgeführt, welche drehfest mit der Pumpenradschale (6; 6.4) und/oder dem Turbinenrad (3, 3.4) verbunden sind;17.1 the first clutch disc (19) and / or the second clutch disc (20) are designed as separate components which are connected in a rotationally fixed manner to the pump wheel shell (6; 6.4) and / or the turbine wheel (3, 3.4);
17.2 die Reibfläche wird vom separaten Bauelement oder einem auf diesem aufgetragenen Reibbelag gebildet.17.2 the friction surface is formed by the separate component or a friction lining applied to it.
18. Anfahreinheit (16; 16.4) nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kupplungsscheibe (20) an der Rückseite des Turbinenrades (3; 3.4) angeordnet ist.18. starting unit (16; 16.4) according to one of claims 11 to 17, characterized in that the second clutch disc (20) is arranged on the rear of the turbine wheel (3; 3.4).
19. Anfahreinheit (16; 16.4) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kupplungsscheibe (20) in radialer Richtung in einem Bereich zwischen dem äußeren Durchmesser und dem inneren Durchmesser des torusförmigen Arbeitsraumes (4; 4.4) angeordnet ist.19. starting unit (16; 16.4) according to claim 18, characterized in that the second clutch disc (20) is arranged in the radial direction in a region between the outer diameter and the inner diameter of the toroidal working space (4; 4.4).
20. Anfahreinheit (16; 16.4) nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kupplungsscheibe (19) und die zweite Kupplungsscheibe (20) parallel zur Trennebene (11) zwischen dem Pumpenrad (2; 2.4) und dem Turbinenrad (3; 3.4) ausgerichtet ist.20. Starting unit (16; 16.4) according to one of claims 11 to 19, characterized in that the first clutch disc (19) and the second clutch disc (20) parallel to the parting plane (11) between the pump wheel (2; 2.4) and the turbine wheel (3; 3.4) is aligned.
21. Anfahreinheit (16; 16.4) gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:21. Starting unit (16; 16.4) characterized by the following features:
21.1 mit einer Vorrichtung (29; 29.4) zur Dämpfung von Schwingungen, insbesondere einem Torsionsschwingungsdämpfer;21.1 with a device (29; 29.4) for damping vibrations, in particular a torsional vibration damper;
21.2 die Vorrichtung (29; 29.4) zur Dämpfung von Schwingungen ist in Reihe mit der hydrodynamischen Kupplung (1 ; 1.4) und der schaltbaren Kupplung (17; 17.4) geschaltet. 21.2 the device (29; 29.4) for damping vibrations is connected in series with the hydrodynamic clutch (1; 1.4) and the switchable clutch (17; 17.4).
22. Anfahreinheit (16; 16.4) nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (29; 29.4) zur Dämpfung von Schwingungen zwischen dem Turbinenrad (3; 3.4) und dem Ausgang (A) angeordnet ist.22. starting unit (16; 16.4) according to claim 21, characterized in that the device (29; 29.4) for damping vibrations between the turbine wheel (3; 3.4) and the output (A) is arranged.
23. Anfahreinheit (16; 16.4) nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (29; 29.4) zur Dämpfung von Schwingungen als Reibdämpfungseinrichtung ausgeführt ist.23. starting unit (16; 16.4) according to one of claims 21 or 22, characterized in that the device (29; 29.4) for damping vibrations is designed as a friction damping device.
24. Anfahreinheit (16; 16.4) nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (29; 29.4) zur Dämpfung von Schwingungen als hydraulische Dämpfungseinrichtung ausgeführt ist.24. starting unit (16; 16.4) according to one of claims 21 or 22, characterized in that the device (29; 29.4) for damping vibrations is designed as a hydraulic damping device.
25. Anfahreinheit (16; 16.4) nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:25. starting unit (16; 16.4) according to claim 24, characterized by the following features:
25.1 die Vorrichtung (29; 29.4) zur Dämpfung von Schwingungen (22) umfaßt ein Primärteil (30) und eine Sekundärteil (31), welche in Umfangsrichtung drehfest miteinander gekoppelt jedoch begrenzt gegeneinander verdrehbar sind;25.1 the device (29; 29.4) for damping vibrations (22) comprises a primary part (30) and a secondary part (31), which are non-rotatably coupled to one another in the circumferential direction but can be rotated relative to one another to a limited extent;
25.2 zwischen dem Primärteil (30) und dem Sekundärteil (31) sind Mittel zur Dämpfungs- und/oder Federkopplung angeordnet.25.2 means for damping and / or spring coupling are arranged between the primary part (30) and the secondary part (31).
26. Anfahreinheit (6.4) nach einem der Ansprüche 11 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinenrad (3.4) räumlich zwischen dem Eingang (E) und dem Pumpenrad (2.4) angeordnet ist.26. starting unit (6.4) according to one of claims 11 to 25, characterized in that the turbine wheel (3.4) is arranged spatially between the input (E) and the pump wheel (2.4).
27. Anfahreinheit (16) nach einem der Ansprüche 11 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinenrad (3) räumlich hinter dem Pumpenrad (2) und das Pumpenrad (2) zwischen dem Eingang (E) und dem Turbinenrad (3) angeordnet ist.27. starting unit (16) according to one of claims 11 to 25, characterized in that the turbine wheel (3) spatially behind the Pump wheel (2) and the pump wheel (2) between the input (E) and the turbine wheel (3) is arranged.
28. Anfahreinheit (16; 16.4) nach einem der Ansprüche 11 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß diese Bestandteile eines Betriebsmittelversorgungssystems (46) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 10 umfaßt.28. Start-up unit (16; 16.4) according to one of claims 11 to 27, characterized in that it comprises components of a resource supply system (46) according to one of claims 5 to 10.
29. Getriebebaueinheit mit einer Anfahreinheit (16; 16.4) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 28.29. Gear unit with a starting unit (16; 16.4) according to one of claims 11 to 28.
30. Getriebebaueinheit nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (A) der Anfahreinheit (16; 16.4) mit mindestens einer Nachschaltstufe gekoppelt ist.30. Gear unit according to claim 29, characterized in that the output (A) of the starting unit (16; 16.4) is coupled to at least one secondary switching stage.
31. Getriebebaueinheit nach einem der Ansprüche 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (A) der Anfahreinheit (16; 16.4) mit einem stufenlosen Getriebeteil gekoppelt ist.31. Gear unit according to one of claims 29 or 30, characterized in that the output (A) of the starting unit (16; 16.4) is coupled to a continuously variable transmission part.
32. Getriebebaueinheit nach einem der Ansprüche 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Automatgetriebe ausgeführt ist. 32. Gear unit according to one of claims 29 or 30, characterized in that it is designed as an automatic transmission.
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