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Die
Erfindung betrifft eine Anfahreinheit mit einer hydrodynamischen
Kupplung.
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Hydrodynamische
Kupplungen sind bekannt. Sie weisen ein Pumpenrad und ein Turbinenrad
auf, welches in der Regel die beiden einzigen Schaufelräder der
hydrodynamischen Kupplung sind. Demnach ist kein Leitrad vorgesehen.
Häufig
werden hydrodynamische Kupplungen in Anfahreinheiten, wie z. B.
in der
DE 103 53 519
A1 beschrieben, eingesetzt, wobei eine mechanische Kupplung
(Überbrückungskupplung)
parallel zu der hydrodynamischen Kupplung angeordnet ist. Die hydrodynamische
Kupplung wird zum verschleißfreien
Anfahren verwendet.
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Das
Pumpenrad und das Turbinenrad bilden miteinander einen, in der Regel
torusförmigen, über einen
Arbeitsmediumzulauf und einen Arbeitsmediumablauf mit Arbeitsmedium
befüllbaren
und entleerbaren Arbeitsraum aus, wobei das Arbeitsmedium beispielsweise Öl, Wasser
oder ein Wassergemisch ist. Im Pumpenrad wird das Arbeitsmedium
radial nach außen
beschleunigt, tritt in das Turbinenrad ein, wird dort radial nach
innen verzögert
und tritt wieder in das Pumpenrad ein. Mittels dieses Arbeitsmediumkreislaufs
(Kreislaufströmung)
wird Drehmoment beziehungsweise Antriebsleistung vom Pumpenrad auf das
Turbinenrad verschleißfrei übertragen.
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Es
ist bekannt, in hydrodynamischen Kupplungen feststehende oder verschiebbare
Drosselbauteile anzuordnen, um den Arbeitsmediumkreislauf und damit
das Übertragungsverhalten
der hydrodynamischen Kupplung zu beeinflussen, insbesondere gezielt
einzustellen. Beispielsweise beschreibt die Offenlegungsschrift
DE 103 53 518 A1 zwei
alternative Möglichkeiten,
Drosselbauteile vorzusehen. Gemäß der ersten
Ausführung
sind feststehende, in Axialrichtung, d. h. in Rotationsachsenrichtung,
der hydrodynamischen Kupplung oder in Radialrichtung der hydrodynamischen
Kupplung ausgerichtete Drosselbauteile vorgesehen, welche je nach
Schlupf zwischen Pumpenrad und Turbinenrad eine mehr oder minder
drosselnde Wirkung auf den Arbeitsmediumkreislauf ausüben. Gemäß der zweiten
Ausführungsform
sind in Axialrichtung der hydrodynamischen Kupplung verschiebbare
Wandbereiche des Pumpenrads als Drosselbauteil vorgesehen, um den
Arbeitsmediumkreislauf zu beeinflussen.
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In
den Druckschriften
DE
103 53 519 A1 und
DE
103 53 554 A1 sind jeweils Beispiele zur Funktion einer
gattungsgemäßen Anfahreinheit,
d. h. zur geregelten Betätigung
des Drosselbauteils und der Überbrückungskupplung
offenbart. Das Drosselbauteil ist mittels eines druckbetätigbaren
Verstellmechanismus in Rotationsachsenrichtung der hydrodynamischen
Kupplung zur Beeinflussung der Kreislaufströmung im und/oder am Arbeitsraum
verschiebbar. Die mechanische Überbrückungskupplung
weist mehrere Kupplungselemente auf, die über eine druckbetätigbare
Einkuppeleinrichtung miteinander reibschlüssig in Verbindung bringbar
sind, derart dass das Pumpenrad und das Turbinenrad drehfest gekoppelt sind.
Die Einkuppeleinrichtung ist über
einen Einkuppelsteuerdruckführungskanal
an den Arbeitsmediumzulauf angeschlossen. Die Druckbetätigung der
Einkuppeleinrichtung erfolgt über
den Druck des durch diesen Arbeitsmediumzulauf geführten Arbeitsmediums.
In der
DE 103 53 519
A1 erfolgt die Druckbetätigung
des Verstellmechanismus über
eine separat angesteuerte Ventileinheit. Die
DE 103 53 554 A1 schlägt dagegen
vor, auch die Druckbetätigung
des Verstellmechanismus über
den Arbeitsmediumzulauf und den Einkuppelsteuerdruckführungskanal
zu steuern. Die Betätigungszustände der
Einkuppeleinrichtung und des Verstellmechanismus sind dabei eine
Funktion eines Differenzdruckes zwischen dem Druck des durch den
Arbeitsmediumzulauf geführten Arbeitsmediums
und dem Druck, der im Innenraum (Innenraumdruck) eines Gehäuses der
hydrodynamischen Kupplung herrscht.
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Bei
den gemäß des Standes
der Technik ausgebildeten Ausführungsformen
einer gattungsgemäßen Anfahreinheit
ist der Aufwand zur Steuerung der Druckbetätigung der Einkuppeleinrichtung
und des Verstellmechanismus jeweils relativ hoch. Bei der Ausführungsform
der
DE 103 53 519
A1 muss eine zusätzliche
Steuerung für
die separate Ventileinheit des Verstellmechanismus bereit gestellt
werden. Die Ausführungsform
der
DE 103 53 554
A1 erfordert eine relativ aufwändige Steuerung des Differenzdruckes
zwischen dem Druck des durch den Arbeitsmediumzulauf geführten Arbeitsmediums
und dem Innenraumdruck. Diese Steuerung wird durch den Umstand verkompliziert,
dass das Drehmomentübertragungsverhalten
der hydrodynamischen Kupplung vom Innenraumdruck abhängt, der
selbst über
die Zuführung
von Arbeitsmedium durch den Arbeitsmediumzulauf gesteuert wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anfahreinheit bereitzustellen,
welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere
wobei eine Vereinfachung der Drucksteuerung der Einkuppeleinrichtung
und des Verstellmechanismus erreicht wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die Anfahreinheit nach dem unabhängigen Anspruch
gelöst.
Die abhängigen
Ansprüche
stellen bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung dar.
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Eine
erfindungsgemäße Anfahreinheit
weist eine hydrodynamische Kupplung mit einem Pumpenrad und einem
Turbinenrad auf, die miteinander einen torusförmigen, mit einem über einen
Arbeitsmediumzu- und einen Arbeitsmediumablauf mit Arbeitsmedium
befüllbaren
und entleerbaren Arbeitsraum ausbilden, in dem eine Kreislaufströmung des
Arbeitsmediums ausbildbar ist. Dabei ist ein Drosselbauteil vorgesehen,
das mittels eines druckbetätigbaren
Verstellmechanismus insbesondere in Rotationsachsenrichtung, also
in Axialrichtung der hydrodynamischen Kupplung, zur Beeinflussung
der Kreislaufströmung
im und/oder am Arbeitsraum verschiebbar ist. Weiter ist eine mechanische Überbrückungskupplung
mit wenigstens zwei Kupplungselementen vorgesehen, wobei die Kupplungselemente über eine druckbetätigbare
Einkuppeleinrichtung miteinander kraftschlüssig, insbesondere reibschlüssig und/oder formschlüssig, in
Verbindung bringbar sind, so dass das Pumpenrad und das Turbinenrad
drehfest gekoppelt sind bzw. werden.
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Erfindungsgemäß sind der
Verstellmechanismus und die Einkuppeleinrichtung zu deren Druckbetätigung über eine
vom Arbeitsmediumzu- und Arbeitsmediumablauf separate Steuerleitung
mit Arbeitsmediumdrücken
beaufschlagbar. Es sind also wenigstens drei, insgesamt genau drei
Arbeitsmediumleitungen vorhanden, nämlich die Steuerleitung, der
Arbeitsmediumzu- und der Arbeitsmediumablauf. Ein zur Druckbetätigung des
Verstellmechanismus nötiger
Verstellsteuerdruck und ein zur Druckbetätigung der Einkuppeleinrichtung
nötiger
Einkuppelsteuerdruck sind in der Steuerleitung anlegbar. Der Verstellsteuerdruck
und der Einkuppelsteuerdruck unterscheidenden sich dabei bevorzugt
um eine Druckdifferenz um die Druckbetätigungen gesteuert nacheinander über verschiedene
Steuerdrücke
einleiten zu können.
Es ist jedoch auch eine gleichzeitige Druckbetätigung des Verstellmechanismus
und der Einkuppeleinrichtung möglich,
wodurch ein schnelleres Schalten, d. h. eine schnellere mechanische
Drehmomentübertragung
vom Pumpenrad auf das Turbinenrad ermöglicht wird.
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Durch
die erfindungsgemäße Trennung
der Steuerleitung zur Druckbetätigung
des Verstellmechanismus und der Einkuppeleinrichtung kann eine einfache
Steuerung der Druckbetätigung
im Wesentlichen unabhängig
von der Zu- oder Ableitung des Arbeitsmediums in den Arbeitsraum
durchgeführt
werden. Insbesondere wird eine Feinregulierung der Beeinflussung
der Kreislaufströmung
durch Verschieben des Drosselbauteils im und/oder am Arbeitsraum ermöglicht.
Dazu kann ein bei bekannten Anfahreinheiten bereits vorgesehenes
Regelventil verwendet werden.
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Sehr
vorteilhaft ist die Steuerleitung zumindest teilweise vom Hohlraum
einer Hohlwelle ausgebildet. Dabei bildet die Hohlwelle die Rotationsachse der hydrodynamischen
Kupplung aus. Eine derartige Hohlwelle ist bei bekannten Anfahreinheiten
bereits üblich,
so dass zum Erreichen der erfindungsgemäßen Vorteile bewährte Bauprinzipien
nur geringfügig modifiziert
werden müssen.
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Um
auch hinsichtlich der Anordnung des Drosselbauteils und der Überbrückungskupplung eine
bewährte
Geometrie verwenden zu können,
umfasst der Verstellmechanismus vorteilhaft einen Verstellsteuerdruckführungskanal
und die Einkuppeleinrichtung einen Einkuppelsteuerdruckführungskanal, wobei
Verstellsteuerdruckführungskanal
und der Einkuppelsteuerdruckführungskanal
von der Steuerleitung abzweigen.
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Wenn
die Druckbetätigung
des Verstellmechanismus und der Einkuppeleinrichtung zeitlich nacheinander
eingeleitet werden soll, ist es sehr vorteilhaft, wenn der Verstellmechanismus
und/oder die Einkuppeleinrichtung Steuerkraftdifferenzierungsmittel
aufweisen, wobei die Steuerkraftdifferenzierungsmittel eine die
Druckbetätigung
des Verstellmechanismus und/oder der Einkuppeleinrichtung unterstützende oder
gegenwirkende Kraft zur Einstellung der Druckdifferenz erzeugen.
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Besonders
einfach lässt
sich letzteres dadurch erreichen, dass die Steuerkraftdifferenzierungsmittel
eine Feder umfassen, wobei eine von der Feder erzeugte Kraft der
Druckbetätigung
der Einkuppeleinrichtung entgegenwirkt.
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Alternativ
kann ein Steuerdruckdifferenzierungsventil vorgesehen sein, das
bevorzugt als ein Überdruckventil
ausgeführt
ist. Das Steuerdruckdifferenzierungsventil ist dabei zwischen der
Abzweigung des Verstellsteuerdruckführungskanals und der Abzweigung
des Einkuppelsteuerdruckführungskanals in
der Steuerleitung angeordnet, derart, dass die Druckdifferenz dem
zum Öffnen
des Steuerdruckdifferenzierungsventils notwendigen Druck in der
Steuerleitung entspricht. Ein derartiges Steuerdruckdifferenzierungsventil
ist sehr einfach in der Steuerleitung montierbar.
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Besonders
bevorzugt ist bei einer erfindungsgemäßen Anfahreinheit ein zur Druckbetätigung des
Verstellmechanismus verschiebliches Bauteil des Verstellmechanismus
in einem mit Arbeitsmedium befüllbaren
Raum durch Druckbetätigung
verschiebbar angeordnet, wobei beim Verschieben verdrängbares
Arbeitsmedium über
eine einen Durchflusswiderstand ausbildende Öffnung des Raums aus dem Raum
verdrängbar
ist. Ein derartiger Durchflusswiderstand erleichtert die Feinregulierung
der Position des Drosselbauteils bei dessen Verschiebung.
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und den beigefügten Figuren exemplarisch
erläutert
werden.
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Es
zeigen:
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1 eine
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anfahreinheit;
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2 verdeutlicht anhand von Kennliniendiagrammen
die Funktion einer erfindungsgemäßen Anfahreinheit;
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3 eine
mögliche
Anordnung eines Rückschlagventils
als Steuerdruckdifferenzierungsventil als Alternative zur Ausführungsform
gemäß 1;
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Die
Figuren der Zeichnungen zeigen den erfindungsgemäßen Gegenstand stark schematisiert und
sind nicht maßstäblich zu
verstehen. Die einzelnen Bestandteile des erfindungsgemäßen Gegenstandes
sind so dargestellt, dass ihr Aufbau gut gezeigt werden kann.
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In
der 1 ist ein schematischer Axialschnitt durch eine
erfindungsgemäße Anfahreinheit mit
einer hydrodynamischen Kupplung 1 und einer mechanischen Überbrückungskupplung 2 dargestellt.
Dabei ist nur eine Seite oberhalb der Rotationsachse 4 der
Anfahreinheit, bzw. der hydrodynamischen Kupplung 1, dargestellt.
Man erkennt das Pumpenrad 6 und das Turbinenrad 7,
welche miteinander einen torusförmigen
Arbeitsraum 8 ausbilden, in dem sich eine Kreislaufströmung 9 eines
Arbeitsmediums ausbilden kann. Der Bereich des Arbeitsraums 8,
in dem sich die Kreislaufströmung 9 ausbilden
kann, ist durch einen Pfeil symbolisiert. Das Pumpenrad 6 ist
derart ausgeformt, dass es einen Teil eines Gehäuses 10 ausbildet,
das im Wesentlichen die gesamte Anfahreinheit umhüllt, so
dass sich innerhalb dieses Gehäuses 10 ein
Innenraumdruck PI innerhalb des vom Gehäuse 10 ausgebildeten, vom
Arbeitsraum 8 getrennten Innenraums ausbilden kann. Das
Pumpenrad 6 und das Turbinenrad 7 sind radialsymmetrisch
um eine Hohlwelle 12, die die Rotationsachse 4 der
hydrodynamischen Kupplung 1 ausbildet, angeordnet. Eine
ein Drehmoment erzeugende Antriebseinheit kann im Bereich der Rotationsachse 4 oder
am Gehäuse 10 an
das Pumpenrad 6 angekoppelt werden. Das Turbinenrad 7 kann
verdrehungsstabil auf der Hohlwelle 12 montiert sein, so dass
die Hohlwelle 12 an ein anzutreibendes Folgeelement (Abtrieb),
z. B. eine Antriebswelle eines Fahrzeuges, zu dessen Antrieb ankoppelbar
ist.
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Zwischen
der Hohlwelle 12 und einem abtriebsseitigen zylindrischen
Endbereich 14 des Pumprades 6 sind ein Arbeitsmediumzu- 15 und
ein Arbeitsmediumablauf 16 ausgebildet, durch die der Arbeitsraum 8 und
der gesamte Innenraum mit Arbeitsmedium befüllbar und entleerbar sind.
Letzteres kann über
einen am Arbeitsmediumzulauf 15 anliegenden Zulaufdruck
Pzu und/oder einen am Arbeitsmediumablauf 16 anliegenden
Ablaufdruck Pab gesteuert werden, wodurch
die durch die Pfeile am Arbeitsmediumszu- und Arbeitsmediumablauf
symbolisierte Arbeitsmediumfließrichtung
erzeugbar ist. Der Arbeitsmediumzulauf 15 ist durch eine
Trennhülse 20 vom
Arbeitsmediumablauf 16 getrennt. Das Ablaufen von Arbeitsmedium
kann durch im Nabenbereich des Turbinenrads 7 im Turbinenrad 7 angeordnete
Ablaufkanäle
zum Arbeitsmediumablauf, die in der Figur punktiert symbolisiert
sind, erfolgen. Die hydrodynamischen Kupplung 1 wird durch
Befüllen
des Arbeitsraums 8 mit Arbeitsmedium durch den Arbeitsmediumzulauf 15 aktiviert.
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Die Überbrückungskupplung 2 ist
zwischen dem am Pumpenrad 6 angeschlossenen antriebsseitigen
Gehäusebereich
und dem Turbinenrad 7 angeordnet. Sie umfasst mehrere um
die Rotationsachse 4 rotierbare Kupplungsscheiben 25.
Ein Teil der Kupplungsscheiben 25 ist verdrehungsstabil über ein Kopplungsteil 26 am
Turbinenrad 7 angekoppelt. Die restlichen Kupplungsscheiben 25 sind über ein
weiteres Kopplungsteil 27 am Pumpenrad 6 beziehungsweise
dem Gehäuse 10 angekoppelt.
Die Kupplungsscheiben 25 sind axial verschiebbar gelagert
und können über eine
druckbetätigbare
Einkuppeleinrichtung 30 mittels einer Anpressscheibe 31 in
reibschlüssige
Verbindung gebracht werden, so dass das Pumpenrad 6 und
das Turbinenrad 7 drehfest aneinander gekoppelt werden
können.
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Innerhalb
des Arbeitsraums 8 ist ein Drosselbauteil 40 vorgesehen.
Das Drosselbauteil 40 ist mittels eines druckbetätigbaren
Verstellmechanismus 41 in Rotationsachsenrichtung der hydrodynamischen
Kupplung 1 zur Beeinflussung der Kreislaufströmung 9 im
Arbeitsraum 8 verschiebbar angeordnet. Das Drosselbauteil 40 ist
als ein radialsymmetrisch um die Rotationsachse 4 der hydrodynamischen
Kupplung 1 angeordneter Hohlzylinder 42, der über Speichen 43 an
dem Verstellmechanismus 41 befestigt ist, ausgebildet.
Die dargestellte Position des Drosselbauteils 40 ist die
aktive Position des Drosselbauteils 40. D. h. in dieser
aktiven Position wird eine im Arbeitsraum 8 ausgebildete
Kreislaufströmung 9 unterbrochen
beziehungsweise gestört, da
sich der Hohlzylinder 42 im Strömungsbereich der Kreislaufströmung 9 befindet.
Durch Verschieben des Drosselbauteils 40 in Richtung des
Trennspaltes 50 zwischen dem Pumpenrad 6 und dem
Turbinenrad 7 kann das Drosselbauteil 40 in eine
inaktive Position verschoben werden, in der die Kreislaufströmung 9 im
Wesentlichen nicht behindert wird. D. h. lediglich die Speichen 43 stehen
dann in der Kreislaufströmung 9.
In dieser inaktiven Position verlaufen die Speichen 43 des
Drosselbauteils 40 im Trennspalt 50 beziehungsweise
im Bereich des Trennspaltes 50. Das Verschieben kann mittels
des Verstellmechanismus 41 über einen Verstellsteuerdruck
vorgenommen werden. Das Verschieben ist durch den in 1 eingezeichneten
Doppelpfeil im Arbeitsraum 8 symbolisiert.
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Der
Verstellmechanismus 41 und die Einkuppeleinrichtung 30 sind
zu deren Druckbetätigung über eine
vom Arbeitsmediumzulauf 15 und Arbeitsmediumablauf 16 separate
Steuerleitung 60 mit Arbeitsmediumdrücken PSt beaufschlagbar,
die zu Arbeitsmediumflüssen
in der Steuerleitung 60 führen können, deren Fließrichtung
in der Figur durch einen Doppelpfeil an der Steuerleitung 60 symbolisiert
ist. Diese Steuerleitung 60 ist vom Hohlraum der Hohlwelle 12 ausgebildet.
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Der
Verstellmechanismus 41 umfasst einen Verstellsteuerdruckführungskanal 62 und
die Einkuppeleinrichtung 30 umfasst einen Einkuppelsteuerdruckführungskanal 63,
die beide von der Steuerleitung 60 abzweigen. Dazu weist
die Hohlwelle 12 wenigstens eine Bohrung als Abzweig für den Verstellsteuerdruckführungskanal 62 und
wenigstens eine Bohrung als Abzweig für den Einkuppelsteuerdruckführungskanal 63 auf.
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Die
Einkuppeleinrichtung 30 weist als Steuerkraftdifferenzierungsmittel
eine Feder 65 auf. Die Feder 65 erzeugt eine Kraft,
die der Druckbetätigung der
Einkuppeleinrichtung 30 entgegenwirkt. Dazu ist die Feder 65 zwischen
einem in Axialrichtung unverschieblichen Konterbauteil 66 und
der Anpressscheibe 31 angeordnet. Da, von innerer Reibung
beim Druckbetätigen,
d. h. von unterschiedlicher Schwergängigkeit, des Verstellmechanismus 41 und
der Einkuppeleinrichtung 30 abgesehen, ohne die Steuerkraftdifferenzierungsmittel
der Verstellmechanismus 41 und die Einkuppeleinrichtung 30 bei
einem in der Steuerleitung 60 anliegenden, den Innenraumdruck überschreitenden
identischen Steuerdruck ansprechen würden, wird durch die Steuerkraftdifferenzierungsmittel
eine zur Druckbetätigung
des Verstellmechanismus 41 und der Einkuppeleinrichtung 30 nötige Druckdifferenz
definiert. D. h. der zur Druckbetätigung des Verstellmechanismus 41 nötige Verstellsteuerdruck
und der zur Druckbetätigung
der Einkuppeleinrichtung 30 nötige Einkuppelsteuerdruck unterscheiden
sich um diese Druckdifferenz, wobei der Einkuppelsteuerdruck größer ist
als der Verstellsteuerdruck.
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Die
verschiedenen Steuerdrücke
sind in der Steuerleitung 60 anlegbar, so dass sowohl die
Druckbetätigung
des Verstellmechanismus 41 und damit des Drosselbauteils 40,
als auch die Druckbetätigung der
Einkuppeleinrichtung 30 und damit der Überbrückungskupplung 2 über eine
gesteuerte Variation des in der einen Steuerleitung 60 anliegenden
Steuerdruckes möglich
ist.
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Zur
Druckbetätigung
wirkt der Steuerdruck dabei auf jeweils eine Fläche jeweils eines insbesondere
gegen den Betriebsmittelinnendruck verschieblichen Bauteils. Dieses
Bauteil wird im Falle der Einkuppeleinrichtung 30 von deren
Anpressscheibe 31 ausgebildet, wobei der im Einkuppelsteuerdruckführungskanal 63 anliegende
Steuerdruck auf die gehäuseseitige
Oberfäche
der Anpressscheibe 31 wirkt, so dass die Anpressscheibe 31 bei
deren Druckbetätigung
zum Aneinanderpressen der Kupplungsscheiben 25 von der
Innenoberfläche
des Gehäuses
weg in der Figur nach rechts verschoben wird.
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Das
zur Druckbetätigung
des Verstellmechanismus 41 verschiebliche Bauteil 67 des
Verstellmechanismus 41 ist in einem mit Arbeitsmedium befüllbaren
Raum 70 zur Druckbetätigung
verschiebbar angeordnet. Dieser Raum 70 wird vom Turbinenrad 7 ausgebildet.
Der Raum 70 weist eine einen Durchflusswiederstand ausbildende Öffnung 71 auf,
wobei beim Verschieben verdrängbares
Arbeitsmedium durch diese Öffnung 71 aus
dem Raum 70 verdrängbar
ist. Die radial innen gelegenen Enden der Speichen 43 des
Drosselbauteils 40 sind an einem außerhalb des Raums angeordneten
Endbereich des verschieblichen Bauteils 67 des Verstellmechanismus 41 befestigt.
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In
den 2 ist die Funktion einer erfindungsgemäßen Anfahreinheit
anhand von Kennliniendiagrammen verdeutlicht. In 2a ist
der Steuerdruck PSt zur Druckbetätigung des
Verstellmechanismus und der Einkuppeleinrichtung über der
Zeit t aufgetragen, wie er während
eines Anfahrvorganges in der Steuerleitung bereit gestellt werden
kann. Der Steuerdruck PSt wird zunächst linear
bis zum Erreichen des Innendruckes PI im
Innenraum der Anfahreinheit gesteigert. Der Innendruck PI ist eine Funktion von den Drücken im
Arbeitsmediumzulauf Pzu und im Arbeitsmediumablauf
Pab. Ab Erreichen des Innendruckes PI erfolgt in einem Zeitraum zwischen den
Zeitpunkten t1 und t2 das
Druckbetätigen
des Verstellmechanismus. Dazu wird der Steuerdruck PSt um den
Wert des Innendruckes PI herum variiert.
Durch dieses Variieren kann das Verschieben des Drosselbauteils
von der aktiven in die inaktive Position sehr genau geregelt werden.
Die Drehmomentübertragung
vom Pumpenrad auf das Turbinenrad kann daher sehr antriebsaggregatschonend
erhöht
werden. In diesem Zeitraum der Steuerdruckvariation erleichtert
das Vorhandensein einer einen Durchflusswiderstand ausbildende Öffnung in
dem Raum, in welchem zur Druckbetätigung des Verstellmechanismus
das verschiebliche Bauteil des Verstellmechanismus verschiebbar
ist, eine Feinregelung der Position des Drosselbauteils zusätzlich.
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Nachdem
das Drosselbauteil im Zeitpunkt t2 für den aktuellen
Anfahrvorgang endgültig
in seine inaktive Position verschoben ist, wird der Steuerdruck PSt weiter erhöht, bis er im Zeitpunkt t3 den Wert des Innendrucks PI um
die Druckdifferenz ΔP übersteigt, also
mindestens PI + ΔP beträgt. Bei diesem erreichten Steuerdruck
ist der Einkuppelsteuerdruck erreicht, so dass die Kupplungselemente
der Überbrückungskupplung über die
druckbetätigbare
Einkuppeleinrichtung miteinander reibschlüssig in Verbindung gebracht
werden und dadurch das Pumpenrad und das Turbinenrad drehfest gekoppelt
sind. Der Anfahrvorgang ist damit bezüglich der erfindungsgemäßen Anfahreinheit
abgeschlossen. Zur
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Rückstellung
der Einkuppeleinrichtung und des Verstellmechanismus wird der Steuerdruck
PSt wieder unter den Innendruck zuzüglich der
Druckdifferenz ΔP
beziehungsweise den Innendruck PI heruntergeregelt.
Dadurch bewirkt die durch den Innendruck PI auf
die Einkuppeleinrichtung und den Verstellmechanismus wirkenden Kräfte die
Rückstellung.
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In 2b ist
der beschriebene Anfahrvorgang anhand der über dem Schlupf S zwischen
Pumpenrad und Turbinenrad aufgetragenen Leistungszahl λ, also dem
maximal übertragbaren
Drehmoment, der Anfahreinheit dargestellt. Der Schlupf hängt von
der Drehzahl des Turbinenrades nT und der
Drehzahl des Pumpenrades nP über die
Formel 1 – nT/nP ab. Aufgetragen
sind die Kennlinie der hydrodynamischen Kupplung bei Positionierung
des Drosselbauteils in aktiver Position, also die sogenannte weiche
Kennlinie KW, und die Kennlinie der hydrodynamischen
Kupplung bei Positionierung des Drosselbauteils in inaktiver Position,
also die sogenannte harte Kennlinie KH.
Diese beiden Kennlinien nehmen den Wert Null an, wenn der Schlupf
gleich Null ist, also wenn keine Drehzahldifferenz zwischen Pumpenrad
und Turbinenrad besteht, da eine Leistungsübertragung einer hydrodynamischen
Kupplung nur bei einer Drehzahldifferenz möglich ist. Weiter ist eine
Kennlinie KMK der mechanischen Überbrückungskupplung
durch eine senkrechte Linie dargestellt. Die Leistungsübertragung
einer mechanischen Kupplung ist bei reibschlüssiger Verbindung der Kupplungsscheiben,
also bei einem Schlupf von Null, im Prinzip unendlich groß. Während des
Anfahrvorganges wird das Drosselbauteil von seiner aktiven in seine
inaktive Position verschoben. Währenddessen nimmt
der Schlupf wegen der zunehmenden Drehmomentübertragung vom Pumpenrad auf
das Turbinenrad ab. Es erfolgt ein Übergang von der weichen Kennlinie
KW zur harten Kennlinie KH,
der in 2b durch einen gepunkteten Strich
dargestellt ist. Dieser Übergang
erfolgt zwischen den in 2a eingetragenen
Zeitpunkten t1 und t2.
Wenn der Schlupf weiter abnimmt, wird der Steuerdruck weiter erhöht um die Druckbetätigung der Überbrückungskupplung
einzuleiten. Dabei erfolgt ein Übergang
von der harten Kennlinie KH zur Kennlinie
KMK der mechanischen Überbrückungskupplung, der durch den
Pfeil in 2b dargestellt ist. In dem Übergangsbereich
zwischen der harten Kennlinie KH zur Kennlinie
KMK der mechanischen Überbrückungskupplung wird das weitere
Reduzieren des Schlupfes durch die Reibung zwischen den Kupplungselementen
der Überbrückungskupplung
erreicht.
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In 3 ist
eine mögliche
Anordnung eines Rückschlagventils
als Steuerdruckdifferenzierungsventil 80 als Alternative
zu den Steuerkraftdifferenzierungsmitteln der Ausführungsform
gemäß 1 dargestellt.
Das Rückschlagventil
ist als ein ab einem bestimmten Überdruck öffnendes Überdruckventil ausgebildet.
Das Überdruckventil
ist zwischen der Abzweigung des Verstellsteuerdruckführungskanals 62 und
der Abzweigung des Einkuppelsteuerdruckführungskanals 63 in
der Steuerleitung 60 angeordnet. Die Druckdifferenz zwischen
dem zur Druckbetätigung
des Verstellmechanismus 41 nötigen Verstellsteuerdruck und
dem zur Druckbetätigung
der Einkuppeleinrichtung 30 nötigen Einkuppelsteuerdruck entspricht
dabei im Wesentlichen dem zum Öffnen des
Steuerdruckdifferenzierungsventils 80 notwendigen Druck
in der Steuerleitung 60. Um ein Entleeren des Einkuppelsteuerdruckführungskanals 63 bei
geschlossenem Steuerdruckdifferenzierungsventil 80 zu ermöglichen,
kann eine Entleerungsleitung (nicht dargestellt) vorgesehen sein,
die im Einkuppelsteuerdruckführungskanal 63 mündet und
welche insbesondere einen verhältnismäßig kleinen
Querschnitt aufweist, insbesondere einen Querschnitt, der kleiner ist
als der Querschnitt der Steuerleitung 60 beziehungsweise
des Einkuppelsteuerdruckführungskanals 63.
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Die
Erfindung beschränkt
sich nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist
eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders
gearteter Ausführung
von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen.