DE10104346A1 - Hydrodynamic torque converter for use in vehicle automatic gearboxes has a turbine wheel, a pump wheel, a fixed guide wheel and a converter bypass clutch with a piston sliding on bearings in a piston area. - Google Patents
Hydrodynamic torque converter for use in vehicle automatic gearboxes has a turbine wheel, a pump wheel, a fixed guide wheel and a converter bypass clutch with a piston sliding on bearings in a piston area.Info
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmo mentwandler für Automatgetriebe von Fahrzeugen, mit einem Turbinenrad, mit einem Pumpenrad, mit einem feststehenden Leitrad und mit einer Wandler-Überbrückungskupplung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a hydrodynamic torque ment converter for automatic transmission of vehicles, with a Turbine wheel, with a pump wheel, with a fixed one Stator and with a converter lock-up clutch, after the preamble of claim 1.
Hydrodynamische Drehmomentwandler finden insbesondere aus Komfortgründen in Kraftfahrzeugen, insbesondere Perso nenkraftwagen breiten Einsatz. Um in Betriebsphasen, die keine Schaltungen eines mit dem Drehmomentwandler verbunde nen Getriebes erfordern, Energieverluste zu vermeiden, die durch Schlupf zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad bedingt sind, sind die Drehmomentwandler mit einer Über brückungskupplung versehen. Das in gewisser Weise als Kol ben wirkende Überbrückungsbauteil dieser Überbrückungskupp lung übernimmt in seinem an das Wandlergehäuse angepressten Zustand unmittelbar die Drehmomentübertragung zwischen dem Wandlergehäuse und der Abtriebswelle. Dabei wird die An preßfläche bzw. Reibfläche zwischen dem Überbrückungsbau teil und dem Wandlergehäuse durch die Hydraulikflüssig keitsströmung gekühlt, die durch Zwischenräume zwischen dem Wandlergehäuse und dem an das Wandlergehäuse angepressten Überbrückungsbauteil hindurch in dem Raum zwischen dem Überbrückungsbauteil und dem Wandlergehäuse und von dort in die Axialbohrung der Abtriebswelle strömt.Find hydrodynamic torque converters in particular for reasons of comfort in motor vehicles, especially personal commercial vehicles are widely used. To in operating phases that no circuits connected to the torque converter a gearbox to avoid energy losses that by slippage between the pump wheel and the turbine wheel are due to the torque converter with an over bridge coupling provided. In a way, as a col ben acting bridging component of this bridging clutch lung takes over in its pressed against the converter housing Immediately the torque transmission between the Converter housing and the output shaft. The An pressing surface or friction surface between the bridging structure part and the converter housing through the hydraulic fluid cooled by interstices between the Converter housing and that pressed onto the converter housing Bridging member through in the space between the Bridging component and the converter housing and from there in the axial bore of the output shaft flows.
Wenn die Hydraulikflüssigkeitsströmung verlustarm in die Axialbohrung der Abtriebswelle abströmen kann, führt dies zu einem Druckaufbau in dem Ringraum, der die Anpreß kraft des Überbrückungsbauteils, das üblicherweise als Kolben ausgeführt ist, an das Wandlergehäuse mindert und da durch das von der Überbrückungskupplung übertragbare Drehmoment herabsetzt.When the hydraulic fluid flow in low loss the axial bore of the output shaft can flow out this leads to a pressure build-up in the annulus, which is the contact pressure force of the lock-up component, usually as a piston is performed, reduces to the converter housing and there through that which can be transmitted by the lock-up clutch Torque is reduced.
In der DE A 44 23 640 wird zur Vermeidung dieses Pro blems eine Strömungsführungseinrichtung vorgeschlagen, mit tels der die rückströmende Hydraulikflüssigkeit aus dem als Ringraum ausgebildeten Raum zwischen Kolben und Wandlerge häuse über einzelne Rohre oder Kanäle in die Axialbohrung zurückströmt. Dies ist mit einem erheblichen zusätzlichen Bauaufwand verbunden und erzeugt einen ungewollten Druck aufbau, da die dort verwendeten Bohrungen als Drosselstel len wirken.In DE A 44 23 640 to avoid this pro blems proposed a flow control device with tels of the back-flowing hydraulic fluid from the as Annular space formed between the piston and converter rim housing via individual pipes or channels in the axial bore flowing back. This is with a significant additional Construction effort connected and creates an unwanted pressure construction, because the holes used there as a throttle len act.
Bei sogenannten Trilok-Drehmomentwandlern mit einer Wandler-Überbrückungskupplung ergibt sich der effektive Kupplungsdruck ganz allgemein als Differenz zwischen den Drücken auf beiden Seiten des Kupplungskolbens. Zur Steue rung des von der Wandler-Überbrückungskupplung übertragenen Drehmoments wird der Wert eines dieser beiden Drücke verän dert.In so-called Trilok torque converters with one Converter lockup clutch results in the most effective one Clutch pressure generally as the difference between the Press on both sides of the clutch piston. To the tax tion of that transmitted by the converter lock-up clutch Torque will change the value of one of these two pressures changed.
Bei den herkömmlichen hydrodynamischen Drehmomentwand lern ist einer dieser beiden Drücke der Wandler-Innendruck. Für diesen Wandler-Innendruck gelten einerseits durch die Funktionen des hydrodynamischen Drehmomentwandlers in sei ner Gesamtheit bestimmte Grenzwerte nach unten, insbesonde re zur Vermeidung von Kavitation, sowie nach oben, insbe sondere als Funktion der mechanischen Festigkeit der Pum penradschale. Andererseits ist der Wandler-Innendruck wäh rend des Betriebes Schwankungen unterworfen, die sich durch unterschiedliche Betriebszustände des Gesamtgetriebes ergeben, insbesondere durch Änderungen des Wandleröl- Volumenstroms.With the conventional hydrodynamic torque wall One of these two pressures is the internal pressure of the converter. For this internal converter pressure apply on the one hand by the Functions of the hydrodynamic torque converter in As a whole, certain lower limit values, in particular re to avoid cavitation, as well as upwards, esp special as a function of the mechanical strength of the pump penradschale. On the other hand, the pressure inside the converter is high During operation, it is subject to fluctuations caused by result in different operating states of the overall transmission, especially by changing the converter oil Volume flow.
Bei den herkömmlichen Bauarten der hydrodynamischen Wandler ist das von der Wandler-Überbrückungskupplung über tragbare Drehmoment somit über den Wandler-Innendruck zahl reichen Einflußgrößen ausgesetzt, die außerhalb der Wand ler-Überbrückungskupplung angesiedelt sind und die aufgrund der komplexen Funktionszusammenhänge des Gesamtgetriebes nur bedingt auf die Belange der Wandler- Überbrückungskupplung hin optimierbar sind.In the conventional types of hydrodynamic Converter is that of the converter lockup clutch over portable torque thus over the converter internal pressure number exposed to influencing factors outside the wall ler lock-up clutch are located and due to the complex functional relationships of the overall transmission only conditionally on the needs of the converter Lockup clutch can be optimized.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen hy drodynamischen Drehmomentwandler zu schaffen, bei dem der effektive Kupplungsdruck und damit das übertragbare Drehmo ment unabhängig vom Wandler-Innendruck sind.The object of the present invention is a hy to create drodynamic torque converter in which the effective clutch pressure and thus the transferable torque ment are independent of the converter internal pressure.
Ausgehend von einem hydrodynamischen Drehmomentwandler der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Patentan spruchs 1 angegebenen Merkmalen.Starting from a hydrodynamic torque converter The kind mentioned in the beginning is solved Task with those in the characterizing part of the patent pronounced 1 characteristics.
Gemäß der Erfindung ist also vorgesehen, dass der in einem Kolbenraum verschiebbar gelagerte Kolben eine erste Axialfläche aufweist, die einem Betätigungsraum zugewandt ist, der über Kanäle mit der hydraulischen Ansteuerung des Drehmomentwandlers verbunden ist, dass der Kolben eine zweite Axialfläche aufweist, die einem Verschieberaum zuge ordnet ist, der über Kanäle mit dem Getriebesumpf verbunden ist, wobei die Flächeninhalte der beiden Axialflächen im wesentlichen gleich sind. Die vom Öldruck im Wandler- Innenraum beaufschlagten Axialflächen des Kolbens der Wand ler-Überbrückungskupplung sind derart ausgeglichen, dass vom Öldruck im Wandler-Innenraum keine resultierende Axial kraft auf den Kolben der Wandler-Überbrückungskupplung ein wirkt. Da ferner der Kolben der Wandler-Überbrückungskupp lung eine Axialfläche aufweist, die der vom Betätigungs druck der Wandler-Überbrückungskupplung beaufschlagten Axialfläche entgegengerichtet ist und die mit einem sta tisch drucklosen, aber unter Rotationsdruck stehenden Ölvo lumen beaufschlagt wird, kann die durch den Rotationsdruck anteil des Betätigungsdrucks der Wandler-Überbrückungskupp lung erzeugte Axialkraft auf den Kolben der Wandler-Über brückungskupplung durch eine betragsmäßig annähernd gleich große Gegenkraft ausgeglichen werden.According to the invention it is therefore provided that the in a piston displaceably mounted piston a first Has axial surface facing an actuating space is that via channels with the hydraulic control of the Torque converter is connected to the piston one has a second axial surface, which moves a displacement space is arranged, which is connected to the gear sump via channels is, the surface areas of the two axial surfaces in are essentially the same. The oil pressure in the converter Interior axial surfaces of the piston of the wall ler lock-up clutch are balanced such that no resulting axial from the oil pressure in the interior of the converter force on the piston of the lockup clutch acts. Furthermore, since the piston of the lockup clutch tion has an axial surface that of the actuation pressure of the converter lock-up clutch Axial surface is opposite and with a sta table unpressurized but under rotational pressure oil volume lumen can be acted upon by the rotary pressure proportion of the actuation pressure of the converter lockup clutch axial force generated on the piston of the transducer over bridging coupling by an amount approximately the same large counterforce can be compensated.
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des hydrodyna mischen Drehmomentwandlers wird nicht nur der Vorteil er zielt, dass der effektive Kupplungsdruck und damit das übertragbare Drehmoment unabhängig vom Wandler-Innendruck sind, sondern auch der weitere Vorteil, dass der Rotations druck kompensiert wird, sodass der effektive Kupplungsdruck auch unabhängig von der Drehzahl des Wandlers ist.With the design of the hydrodyne according to the invention Mixing torque converter will not only be the benefit aims for the effective clutch pressure and thus that Transmittable torque regardless of the converter internal pressure are, but also the further advantage that the rotation pressure is compensated so that the effective clutch pressure is also independent of the speed of the converter.
Vorteilhafterweise wird das statisch drucklose Ölvolu men im Verschieberaum durch einen oder mehrere Drosselquer schnitte aus dem Wandler-Innenraum gespeist und steht über einen Ablaufkanal mit dem Getriebeölsumpf in Verbindung.The statically unpressurized oil volume is advantageous men in the shift room through one or more throttle cross cuts fed from the interior of the converter and protrudes a drainage channel in connection with the gear oil sump.
Das statisch drucklose Ölvolumen im Verschieberaum wird vorzugsweise über einen oder mehrere Drosselquer schnitte aus dem Kolbenraum der Wandler-Überbrückungskupp lung gespeist und steht über einen Ablaufkanal mit dem Ge triebeölsumpf in Verbindung. The statically unpressurized oil volume in the shift room is preferably across one or more throttle cross cuts from the piston chamber of the converter lockup clutch fed and is connected to the Ge via a drainage channel drive oil sump in connection.
Das statisch drucklose Ölvolumen im Verschieberaum wird vorteilhafterweise durch einen Zulaufkanal aus der Getriebe-Ölversorgung gespeist und steht über einen Ablauf kanal mit dem Getriebeölsumpf in Verbindung.The statically unpressurized oil volume in the shift room is advantageously through an inlet channel from the Gearbox oil supply is fed and stands over a drain channel in connection with the gear oil sump.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Drehmomentwandler mit seiner Wandler-Überbrückungskupplung über einen Ablaufkanal für die Durchströmung des Wandlers mit Öl und einen weiteren Kanal mit dem Getriebeölsumpf verbunden, wobei ein Teil des dem Wandler zugeführten Ölvo lumenstroms durch diesen weiteren Kanal in den Getriebeöl sumpf abläuft, wobei durch geeignete konstruktive Gestal tung das Lamellenpaket der Wandler-Überbrückungskupplung umströmt wird, bzw. Nuten in den Lamellen-Reibbelägen des Lamellenpaktes für die Wandler-Überbrückungskupplung durch strömt.In a preferred embodiment, the Torque converter with its converter lock-up clutch via a drain channel for the flow through the converter with oil and another channel with the gear oil sump connected, with part of the oil volume supplied to the converter lumen flow through this additional channel into the gear oil swamp expires, using suitable constructive gestal the plate pack of the converter lock-up clutch is flowed around, or grooves in the lamellar friction linings of the Multi-plate package for the converter lock-up clutch flows.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.In the following the invention with reference to the drawing explained in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 den Wandler mit Drosselöffnungen zum Wand ler-Innenraum; Figure 1 shows the converter with throttle openings to the wall ler interior.
Fig. 2 den Wandler mit Öffnung zum Betätigungsraum und Fig. 2 shows the converter with opening to the actuation space and
Fig. 3 den Wandler mit Zuführung über Kanäle. Fig. 3 shows the converter with supply via channels.
In Fig. 1 ist schematisch ein Schnitt durch einen hydrodynamischen Drehmomentwandler dargestellt, der nach dem bekannten Trilok-Prinzip aufgebaut ist und der derart ausgestaltet ist, dass die eingangs näher beschriebenen Vorteile erzielt werden, d. h. dass der effektive Kupp lungsdruck und damit das übertragbare Drehmoment unabhän gig vom Wandler-Innendruck und unabhängig von der Dreh zahl des Wandlers ist.In Fig. 1, a section through a hydrodynamic torque converter is shown schematically, which is constructed according to the known Trilok principle and which is designed such that the advantages described in more detail above are achieved, ie that the effective coupling pressure and thus the transferable torque are independent gig of the converter internal pressure and is independent of the speed of the converter.
Mit 1 ist der Kolben der Wandler-Überbrückungskupp lung bezeichnet, der an einer ersten Axialfläche 16 über den Raum 2 mit Drucköl beaufschlagt wird. Über die Kanä le 3, 4 und 5 ist der Raum 2 mit der hydraulischen Steue rung des Automatgetriebes verbunden. Der Raum 2 ist dabei der Betätigungsraum für den Kolben 1.With 1 , the piston of the converter lockup clutch is designated, which is acted upon on a first axial surface 16 via the space 2 with pressure oil. Room 2 is connected to the hydraulic control of the automatic transmission via channels 3 , 4 and 5 . The space 2 is the actuation space for the piston 1 .
Der Kolben 1 weist zu einem Verschieberaum 6 hin eine zweite Axialfläche 17 auf. Der Verschieberaum 6 ist über Kanäle 7, 8 und 9 mit dem Ölsumpf des Automatgetriebes verbunden. Die den Verschieberaum 6 vom Wandler-Innenraum trennende Wand 20 ist nun mit mindestens einer Drossel bohrung 10 versehen.The piston 1 has a second axial surface 17 toward a displacement space 6 . The shift space 6 is connected via channels 7 , 8 and 9 to the oil sump of the automatic transmission. The separating space 6 from the converter interior wall 20 is now provided with at least one throttle bore 10 .
Die Zuführung des Wandleröls erfolgt über einen Ka nal 11 und die Abführung des Wandleröls erfolgt über ei nen Kanal 12.The converter oil is supplied via a channel 11 and the converter oil is discharged via a channel 12 .
Die Kanäle 5, 9, 11 und 12 in der feststehenden Leit radhohlwelle 13 bilden die vier hydraulischen Anschlüsse des Wandlers.The channels 5 , 9 , 11 and 12 in the fixed guide wheel hollow shaft 13 form the four hydraulic connections of the converter.
Durch ein außerhalb des Wandlers im Kanal 12 angeord netes nicht dargestelltes Druckventil wird der Öldruck im Wandler-Innenraum auf einem für die Funktion des Wandlers erforderlichen Niveau gehalten. By means of a pressure valve, not shown, arranged outside the converter in channel 12 , the oil pressure in the converter interior is kept at a level required for the function of the converter.
Der Kolben 1 weist weiter zwei Axialflächen 18 und 19 auf, von denen die Axialfläche 19 dem Lamellenpaket 21 zu gewandt ist. Diese beiden Axialflächen 18, 19 werden vom Wandler-Innendruck beaufschlagt und sind ausgeglichen, so dass durch den Wandler-Innendruck keine resultierende Axialkraft auf den Kolben einwirkt.The piston 1 further has two axial surfaces 18 and 19 , of which the axial surface 19 faces the disk set 21 . These two axial surfaces 18 , 19 are acted upon by the internal pressure of the converter and are balanced, so that no resulting axial force acts on the piston due to the internal pressure of the converter.
Durch die im Betrieb vorhandene Druckdifferenz zwi schen dem Verschieberaum 6 und dem Wandler-Innenraum strömt über die Drosselbohrungen 10 kontinuierlich Wand leröl in den Verschieberaum 6. Von dort fließt es über die Kanäle 7, 8 und 9 in den Getriebeölsumpf 26 ab. So fern die Leitungsquerschnitte der Kanäle 7, 8 und 9 aus reichend groß bezüglich der Querschnitte der Drosselboh rungen 10 bemessen sind, baut sich hierbei kein stati scher Druck im Verschieberaum 6 auf.Due to the existing pressure difference between the shift's rule 6 and the converter interior flows over the throttle bores 10 continuously wall oil in the shift space 6th From there it flows through channels 7 , 8 and 9 into the gear oil sump 26 . So far the line cross sections of the channels 7 , 8 and 9 are dimensioned from sufficiently large with respect to the cross sections of the throttle bores 10 , no static pressure builds up in the displacement space 6 .
Durch die Fliehkraftwirkung auf die Ölsäulen in den Kanälen 3 und 7 entstehen bei rotierendem Wandler dreh zahlabhängige Rotationsdrücke im Betätigungsraum 2 und im Verschieberaum 6. Durch entsprechende Bemessung der geometrischen Verhältnisse können die Werte der Rotati onsdrücke in den Räumen 2 und 6 annähernd gleich groß sein. Die von diesen Rotationsdrücken beaufschlagten axialen Ringflächen des Kolbens 1 sind ebenfalls gleich groß. Aus diesem Grund erzeugt die Fliehkraftwirkung bei rotierendem Wandler zwei annähernd gleich große entgegen gerichtete Axialkräfte auf den Kolben 1, die sich in ih rer Wirkung auf ihn aufheben.Due to the centrifugal force on the oil columns in channels 3 and 7 , rotation-dependent rotational pressures arise in the actuation chamber 2 and in the displacement chamber 6 when the converter is rotating. By appropriate dimensioning of the geometric relationships, the values of the rotation pressures in rooms 2 and 6 can be approximately the same size. The axial annular surfaces of the piston 1 acted upon by these rotational pressures are also of the same size. For this reason, the effect of centrifugal force with a rotating converter produces two approximately equally large opposing axial forces on the piston 1 , which cancel each other out in it on them.
Durch entsprechende konstruktive Gestaltung, d. h. Vorsehen von Öffnungen 14 und 15 kann ein Teil des durch die Drosselbohrungen 10 abfließenden Öl-Volumenstroms am Lamellenpaket der Wandler-Überbrückungskupplung entlang bzw. durch Nuten in den Lamellenreibbelägen durch das La mellenpaket hindurch geleitet werden. Dadurch kann die Wär meabfuhr aus dem Lamellenpaket an der Überbrückungskupplung verbessert werden.By appropriate design, ie provision of openings 14 and 15 , part of the oil volume flow flowing through the throttle bores 10 can be passed along the disk pack of the converter lockup clutch or through grooves in the disk friction linings through the disk pack. As a result, the heat dissipation from the disk set on the lock-up clutch can be improved.
Die Fig. 2 zeigt in der Wand 20 keine Drosselbohrung, sondern weist eine Drosselbohrung 22 im Kolben 1 auf, über die der Betätigungsraum 2 und der Verschieberaum 6 in Ver bindung treten können. Die sonstigen Einzelheiten entspre chen der Fig. 1. Fig. 2 shows in the wall 20 no throttle bore, but has a throttle bore 22 in the piston 1 , through which the actuating space 2 and the displacement space 6 can come into connection. The other details correspond to FIG. 1.
In der Fig. 3 ist keine Drosselbohrung vorgesehen, sondern der Verschieberaum 6 kann aus der Getriebe-Ölver sorgung 23 über die Kanäle 7, 8, 9 gespeist werden. Dazu ist ein Ventil 24, das von einer Steuerung 25 gesteuert wird, an den Kanal 9 bzw. seine Fortsetzung angeschlossen. Das Ventil 24 verbindet den Kanal 9, und darüber den Ver schieberaum 6, entweder mit der Getriebe-Ölversorgung 23 oder mit dem Ölsumpf 26. Die sonstigen Einzelheiten ent sprechen der Fig. 1. In Fig. 3 no throttle bore is provided, but the shift space 6 can be supplied from the transmission-Ölver 23 via the channels 7 , 8 , 9 . For this purpose, a valve 24 , which is controlled by a controller 25 , is connected to the channel 9 or its continuation. The valve 24 connects the channel 9 , and above the United shift space 6 , either with the transmission oil supply 23 or with the oil sump 26th The other details correspond to FIG. 1.
11
Kolben
piston
22
Betätigungsraum
operating space
33
Kanal
channel
44
Kanal
channel
55
Kanal
channel
66
Verschieberaum
shifting space
77
Kanal
channel
88th
Kanal
channel
99
Kanal
channel
1010
Bohrung
drilling
1111
Kanal
channel
1212
Kanal
channel
1313
Leitradhohlwelle
guide wheel hollow shaft
1414
Öffnung
opening
1515
Öffnung
opening
1616
Axialfläche
axial surface
1717
Axialfläche
axial surface
1818
Axialfläche
axial surface
1919
Axialfläche
axial surface
2020
Wand
wall
2121
Lamellenpaket
disk pack
2222
Bohrung
drilling
2323
Ölversorgung
oil supply
2424
Ventil
Valve
2525
Steuerung
control
2626
Ölsumpf
oil sump
Claims (6)
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| DE2001104346 DE10104346A1 (en) | 2001-02-01 | 2001-02-01 | Hydrodynamic torque converter for use in vehicle automatic gearboxes has a turbine wheel, a pump wheel, a fixed guide wheel and a converter bypass clutch with a piston sliding on bearings in a piston area. |
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