DE102008007045B3

DE102008007045B3 - Anfahreinheit

Info

Publication number: DE102008007045B3
Application number: DE200810007045
Authority: DE
Inventors: Rolf Brockmann; Lidija Gotic; Rainer Schips; Daniel Flemmer; Werner Prof. Klement; Achim Dr. Menne
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2009-08-06
Anticipated expiration: 2028-02-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anfahreinheit mit - einer hydrodynamischen Kupplung mit einem Pumpenrad und einem Turbinenrad, die miteinander einen torusförmigen, über einen Arbeitsmediumzu- und Arbeitsmediumablauf mit Arbeitsmedium befüllbaren und entleerbaren Arbeitsraum ausbilden, in dem eine Kreislaufströmung des Arbeitsmediums ausbildbar ist; und - einer mechanischen Überbrückungskupplung mit wenigstens zwei Kupplungselementen, die wahlweise miteinander kraftschlüssig in Verbindung bringbar sind, derart, dass das Pumpenrad und das Turbinenrad drehfest gekoppelt sind; - wobei ein Drosselbauteil vorgesehen ist, das mittels eines Verstellmechanismus zur Beeinflussung der Kreislaufströmung in die Kreislaufströmung und aus dieser heraus verschiebbar ist; - wobei der Verstellmechanismus zu dessen Druckbetätigung über eine vom Arbeitsmediumzu- und Arbeitsmediumablauf separate Steuerleitung mit Arbeitsmediumdrücken beaufschlagbar ist; Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass - der Verstellmechanismus einen verschiebbaren Kolben ausbildet oder betätigend an einem solchen angeschlossen ist, welcher zu seiner Verschiebung mit Arbeitsmedium aus der Steuerleitung beaufschlagbar ist, um das Drosselbauteil aus der Kreislaufströmung herauszuschieben; und - der Verstellmechanismus derart der Überbrückungskupplung zugeordnet ist, dass er durch seine Verschiebung zugleich betätigend auf die Überbrückungskupplung wirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anfahreinheit mit einer hydrodynamischen Kupplung.
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 zum Beispiel 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.
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.
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 53 519 A1 zwei alternative Möglichkeiten, Drosselbauteile vorzusehen. Gemäß der ersten Ausführung sind feststehende, in Axialrichtung, das heißt 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.
In den Druckschriften DE 103 53 519 A1 und DE 103 53 554 A1 sind jeweils Beispiele 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.
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.
In der DE 10 2007 008 814 B3 wird vorgeschlagen, die Betätigungszustände der Einkuppeleinrichtung und des Verstellmechanismus als eine Funktion eines Druckes in einer gemeinsamen Steuerleitung einzustellen. In einem ersten Druckbereich erfolgt die Betätigung des Verstellmechanismus, und in einem zweiten, höheren Druckbereich wird die Einkuppeleinrichtung aktiviert. Weil somit mehrere Druckbereiche nebeneinander vorgesehen sind, sind die einzelnen Bereiche klein, und es werden hohe Anforderungen an das druckabhängige Ansprechverhalten der Einkuppeleinrichtung und des Verstellmechanismus gestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anfahreinheit bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, wobei insbesondere eine Vereinfachung der Drucksteuerung der Einkuppeleinrichtung und des Verstellmechanismus erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Anfahreinheit und ein Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar.
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.
Die Anfahreinheit umfasst eine mechanische Überbrückungskupplung mit wenigstens zwei Kupplungselementen, die wahlweise miteinander kraftschlüssig in Verbindung bringbar sind, derart, dass das Pumpenrad und das Turbinenrad drehfest gekoppelt sind. Dabei ist ein Drosselbauteil vorgesehen, das mittels eines Verstellmechanismus zur Beeinflussung der Kreislaufströmung in die Kreislaufströmung und aus dieser heraus verschiebbar ist. Weiter ist der Verstellmechanismus zu dessen Druckbetätigung über eine vom Arbeitsmediumzu- und Arbeitsmediumablauf separate Steuerleitung mit Arbeitsmediumdrücken beaufschlagbar.
Erfindungsgemäß bildet der Verstellmechanismus einen verschiebbaren Kolben aus oder ist betätigend an einem solchen angeschlossen, welcher zu seiner Verschiebung mit Arbeitsmedium aus der Steuerleitung beaufschlagbar ist, um das Drosselbauteil aus der Kreislaufströmung herauszuschieben.
Der Verstellmechanismus ist nach einem weiteren Erfindungsmerkmal der Überbrückungskupplung derart zugeordnet, dass er durch seine Verschiebung zugleich betätigend auf die Überbrückungskupplung wirkt.
Vorzugsweise ist der Verstellmechanismus zusammen mit dem Kolben in Axialrichtung der hydrodynamischen Kupplung verschiebbar und weist an einer der Überbrückungskupplung zugewandten Stirnseite eine Ankuppelfläche auf, die insbesondere ringförmig oder kreisringförmig ausgebildet ist, und die Ankuppelfläche ist durch axiales Verschieben des Verstellmechanismus unmittelbar oder über wenigstens ein Zwischenelement auf eines der beiden Kupplungselemente aufpressbar, um die Überbrückungskupplung zu öffnen oder zu schließen, bevorzugt jedoch zu schließen. Die Ankuppelfläche ist der Überbrückungskupplung insbesondere derart zugeordnet, dass die beiden Kupplungselemente kraftschlüssig miteinander in Verbindung gebracht werden, wenn das Drosselbauteil aus der Kreislaufströmung herausgeschoben ist. Dadurch kann besonders in Axialrichtung eine kurze Bauform der hydrodynamischen Kupplung erzielt werden.
Vorzugsweise weist das Zwischenelement, wenn ein solches zwischen dem Verstellmechanismus und der Überbrückungskupplung vorgesehen ist, eine mit Arbeitsmedium aus der Steuerleitung beauschlagbare Kolbenfläche auf, welche insbesondere in einem gemeinsamen Kolbenraum mit dem Kolben des Verstellmechanismus angeordnet ist, wobei der Kolbenfläche ein Anschlag zugeordnet ist, an welchem die Kolbenfläche flächig abdichtend aufliegt, solange das Zwischenelement nicht von der Ankuppelfläche auf oder in Richtung des Kupplungselements gepresst wird, und von welchem die Kolbenfläche durch axiales Verschieben des Zwischenelements abgehoben ist, so dass sie mit Arbeitsmediumdruck beaufschlagt ist, wenn das Zwischenelement durch die Ankuppelfläche druckbetätigt wird. Diese zusätzliche Kolbenfläche ermöglicht eine besonders hohe Kraftübertragung auf das Kupplungselement der Überbrückungskupplung, insbesondere im Sinne eines Schließens, bei gleichzeitiger kurzer Bauform der hydrodynamischen Kupplung in Axialrichtung. Zusätzlich oder alternativ kann das Zwischenelement auch durch ein geeignetes elastisches Druck- oder Zugelement, insbesondere eine Druckfeder, in Richtung des Anschlags vorgespannt werden, um zunächst ein Beaufschlagen mit Arbeitsmedium zu vermeiden, oder in Richtung des Kupplungselementes der Überbrückungskupplung, um eine größere Kraft hierauf auszuüben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Variieren der Leistungsübertragung in einer Anfahreinheit umfasst die folgenden Schritte:

– Das Drosselbauteil wird mittels des Verstellmechanismus durch Ändern des über die Steuerleitung auf den Kolben wirkenden Arbeitsmediumdruckes und Verschieben des Verstellmechanismus in die oder aus der Kreislaufströmung verschoben.
– Durch Verschieben des Verstellmechanismus wird zugleich die Überbrückungskupplung mit dem Verstellmechanismus geöffnet oder geschlossen.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten Figuren exemplarisch erläutert werden.
Es zeigen:
1 einen Schnitt durch die erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anfahreinheit;
2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anfahreinheit.
In der 1 ist ein schematischer Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anfahreinheit mit einer hydrodynamischen Kupplung 1 und einer Überbrückungskupplung 6 dargestellt. Man erkennt weiterhin das Pumpenrad 2 und das Turbinenrad 3, welche miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum 4 ausbilden, in dem sich eine Kreislaufströmung 5 eines Arbeitsmediums ausbilden kann. Das Pumpenrad 2 ist derart ausgeformt, dass es einen Teil eines Gehäuses 19 ausbildet, das im Wesentlichen die gesamte Anfahreinheit umhüllt. Das Pumpenrad 2 und das Turbinenrad 3 sind radial symmetrisch um eine Pumpenradwelle 16, die die Drehachse der hydrodynamischen Kupplung 1 ausbildet, angeordnet. Eine ein Drehmoment erzeugende Antriebeseinheit kann im Bereich der Drehachse oder am Gehäuse 19 an das Pumpenrad 2 beziehungsweise die Pumpenradwelle 16 angekoppelt werden. Das Turbinenrad 3 kann relativ verdrehbar auf der Pumpenradwelle 16 montiert sein und über eine Abtriebswelle (nicht dargestellt) an ein anzutreibendes Folgeelement (zum Beispiel eine Getriebeeingangswelle eines Fahrzeuges) zu dessen Antrieb angekoppelt sein. Der Arbeitsraum 4 ist arbeitsmediumleitend mit einem hier nicht gezeigten Arbeitsmediumzu- und einem Arbeitsmediumablauf derart verbunden, dass er mit Arbeitsmedium befüllbar und entleerbar ist. Die hydrodynamische Kupplung 1 wird durch Befüllen des Arbeitsraumes 4 mit Arbeitsmedium durch den Arbeitsmediumzulauf aktiviert und durch Entleeren des Arbeitsraumes 4 deaktiviert.
Die Überbrückungskupplung 6 ist auf der dem Arbeitsraum 4 abgewandten Seite des Turbinenrades 3 angeordnet. Die Überbrückungskupplung 6 umfasst mindestens zwei Kupplungselemente 7, 8, die in Form von Scheiben ausgeführt sind und um die Drehachse der hydrodynamischen Kupplung 1 rotierbar sind. Mindestens ein Kupplungselement 8 ist verdrehungsstabil am Turbinenrad 3 angekoppelt. Ebenfalls ist mindestens ein Kupplungselement 7 verdrehungsstabil am Pumpenrad 2 beziehungsweise am Gehäuse 19 angekoppelt. Wenigstens ein Teil der Kupplungselemente 7, 8 ist axial verschiebbar gelagert und kann über eine Ankuppelfläche 13 des Verstellmechanismus 10 in kraftschlüssige Verbindung mit den zugeordneten Kupplungselementen des jeweils anderen Rades gebracht werden, so dass das Pumpenrad 2 und das Turbinenrad 3 drehfest aneinander gekoppelt werden können.
Innerhalb des Arbeitsraumes 4 ist ein Drosselbauteil 9 vorgesehen. Das Drosselbauteil 9 ist mittels eines druckbetätigbaren Verstellmechanismus 10 in Rotationsachsenrichtung der hydrodynamischen Kupplung 1 zur Beeinflussung der Kreislaufströmung 5 in die Kreislaufströmung 5 oder aus dieser heraus verschiebbar angeordnet. Das Drosselbauteil 9 ist vorliegend als ein radialsymmetrisch um die Drehachse der hydrodynamischen Kupplung 1 angeordneter Hohlzylinder, der über Speichen 15 an dem Verstellmechanismus 10 befestigt ist, ausgebildet.
Das Drosselbauteil 9 weist eine in einem Axialschnitt durch die hydrodynamische Kupplung 1 parallel zur Drehachse oder im Wesentlichen parallel zur Drehachse verlaufende Anströmfläche für Arbeitsmedium auf, welche durch axiales Verschieben des Drosselbauteils 9 derart in die Kreislaufströmung 5 im Arbeitsraum 4 einbringbar ist, dass sie in einer ersten Position der Kreislaufströmung 5 entgegensteht und in einer zweiten Position außerhalb der Kreislaufströmung 5 angeordnet ist. Dabei erstreckt sich die Anströmfläche in Axialrichtung der hydrodynamischen Kupplung 1.
Der Verstellmechanismus 10 weist einen verschiebbaren Kolben 12 auf, welcher zu seiner Verschiebung mit Arbeitsmedium aus der Steuerleitung 11 beaufschlagbar ist, um das Drosselbauteil 9 aus der Kreislaufströmung 5 herauszuschieben. Der Verstellmechanismus 10 ist der Überbrückungskupplung 6 derart zugeordnet, dass er durch seine Verschiebung zugleich betätigend auf die Überbrückungskupplung 6 wirkt, vorliegend im Sinne eines Schließens der Überbrückungskupplung 6. Dazu bildet der Verstellmechanismus 10 an einer der Überbrückungskupplung 6 zugewandten Stirnseite eine Ankuppelfläche 13, die in der gezeigten Ausführung ringförmig oder kreisringförmig ausgebildet ist, aus. Die Ankuppelfläche 13 ist durch axiales Verschieben des Verstellmechanismus 10 unmittelbar oder – wie in der 2 dargestellt – über wenigstens ein Zwischenelement 14 auf eines der beiden Kupplungselemente 7, 8 aufpressbar, um so die Überbrückungskupplung 6 zu schließen. Dazu ist die Ankuppelfläche 13 der Überbrückungskupplung 6 derart zugeordnet, dass die beiden Kupplungselemente 7, 8 kraftschlüssig miteinander in Verbindung gebracht werden, wenn das Drosselbauteil 9 aus der Kreislaufströmung 5 herausgeschoben ist, wie es die Darstellung in ausgezogenen Linien in der 1 zeigt. In dieser Position wird die Kreislaufströmung 5 im Wesentlichen nicht behindert. Das heißt, lediglich die Speichen 15 des Verstellmechanismus beziehungsweise des Drosselbauteils stehen dann in der Kreislaufströmung 5. Der Verstellmechanismus 10 ist vorliegend einteilig mit dem Drosselbauteil 9 ausgeführt und über die in Radialrichtung der hydrodynamischen Kupplung 1 verlaufende Speichen 15 mit diesem verbunden.
Der Verstellmechanismus 10 ist in der gezeigten Ausführung unmittelbar auf einer einteilig mit dem Pumpenrad 2 ausgeführten Pumpenradwelle 16 in Axialrichtung verschiebbar angeordnet.
Wird ein Verstellsteuerdruck in der Steuerleitung 11 angelegt, so bewegt sich der Kolben 12 in Richtung auf die Überbrückungskupplung 6. Das Drosselbauteil 9 wird aus seiner aktiven, die Kreislaufströmung 5 behindernden Position in eine inaktive Position verschoben. Gleichzeitig wird die Ankuppelfläche 13 des Verstellmechanismus 10 auf das Kupplungselement 7 aufgepresst, so dass das Kupplungselement 7 in Richtung auf das Kupplungselements 8 axial verschoben wird, so dass das Pumpenrad 2 und das Turbinenrad 3 kraftschlüssig in Verbindung stehen und somit die Überbrückungskupplung 6 geschlossen wird.
Zum Verschieben des Drosselbauteils 9 aus der inaktiven in eine aktive, die Kreislaufströmung 5 behindernde Position, wird der Verstellsteuerdruck in der Steuerleitung 11 vermindert. Zugleich wirkt entweder die Arbeitsmediumströmung im Arbeitsraum über das Drosselbauteil 9 oder die Speichen 15 im Sinne eines Verfahrens des Verstellmechanismus 10 beziehungsweise des Drosselbauteils 9 in Richtung des Pumpenrades 2, oder es ist ein elastisches Element, beispielsweise eine Druckfeder vorgesehen, welche diese verfahrene Kraft auf das Drosselbauteil 9 beziehungsweise den Verstellmechanismus 10 aufbringt. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein entsprechend eingestelltes Druckverhältnis über dem Kolben 12 dazu verwendet werden, um den Kolben 12 und damit das Drosselbauteil 9 in Richtung des Pumpenrades 2 zu bewegen und zugleich die Kraftbeaufschlagung der Überbrückungskupplung 6 mit der Ankuppelfläche 13 und gegebenenfalls über das Zwischenelement 14 (2) zu beenden, so dass die Überbrückungskupplung 6 öffnet. Bei der gezeigten Ausführungsform wirkt beispielsweise der Arbeitsmediumdruck auf der Rückseite des Turbinenrades 3 auf die der Steuerung 11 abgewandte Seite des Kolbens 12.
Durch das Verschieben des Drosselbauteils 9 wird dieses in seine aktive Position bewegt, in welcher es die Kreislaufströmung 5 im Arbeitsraum 4 stört und dadurch das spezifische Übertragungsverhalten beziehungsweise das maximal mit der hydrodynamischen Kupplung 1 übertragbare Moment reduziert.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Anfahreinheit, gemäß 1, zusätzlich mit einem Zwischenelement 14. Das Zwischenelement 14, über welches die Ankuppelfläche 13 auf das Kupplungselement 7 aufpressbar ist, ist in Axialrichtung auf einer Welle der hydrodynamischen Kupplung 1, hier auf der Pumpenradwelle 16 verschiebbar gelagert und ist vorliegend in Radialrichtung zwischen dem Verstellmechanismus 10 und der Pumpenradwelle 16 angeordnet. Es weist einen sich in Radialrichtung erstreckenden Vorsprung 21 auf, der in dem Raum zwischen der Ankuppelfläche 13 und dem Kupplungselement 7 positioniert ist und der Axialkraftübertragung vom Verstellmechanismus 10 auf die Überbrückungskupplung 6 dient. Das Zwischenelement 14 weist eine mit Arbeitsmedium aus der Steuerleitung 11 beaufschlagbare Kolbenfläche 17 auf, welche in einem gemeinsamen Kolbenraum 18 mit dem Kolben 12 des Verstellmechanismus 10 angeordnet ist. Der Kolbenfläche 17 ist ein Anschlag 20 zugeordnet, an welchem die Kolbenfläche 17 flächig abdichtend aufliegt, solange das Zwischenelement 14 nicht von der Ankuppelfläche 13 auf oder in Richtung des Kupplungselements 7 gepresst wird, und von welchem die Kolbenfläche 17 durch axiales Verschieben des Zwischenelements 14 abgehoben wird, so dass sie mit Arbeitsmediumdruck beaufschlagt ist, wenn das Zwischenelement 14 durch die Ankuppelfläche 13 druckbetätigt wird. Bei der gezeigten Ausführungsform wird der Anschlag 20 durch das Pumpenrad 2 gebildet.
Der Vorsprung 21 des Zwischenelementes 14 ist an einem ersten, der Überbrückungskupplung 6 zugewandten axialen Ende des Zwischenelements 14 angeordnet, und die Kolbenfläche 17 ist an einem zweiten, dem ersten axialen Ende gegenüberliegenden axialen Ende des Zwischenelements 14, insbesondere auf dessen äußerer Stirnseite ausgeführt.
Das Zwischenelement 14 ist bei der dargestellten Ausführungsform in Form einer Hohlwelle ausgeführt, welche mit ihrer radial inneren Oberfläche unmittelbar auf der Pumpenradwelle 16 gleitet, und auf deren radial äußeren Oberfläche der Verstellmechanismus 10 mit dessen Kolben, unmittelbar gleitet.
In der in gestrichelten Linien dargestellten aktiven Position des Drosselbauteils 9 in 2 liegt die Kolbenfläche 17 des Zwischenelements 14 flächig am Anschlag 20 auf. Der Arbeitsmediumdruck in der Steuerleitung 11 kann nicht im Sinne eines Abfahrens des Zwischenelementes 14 vom Anschlag 20 und damit eines Betätigens der Überbrückungskupplung 6 wirken. Die Kraft zum Halten des Zwischenelementes in dieser Position ist vermindert. Auch der Verstellmechanismus 10 schlägt bei der aktiven Position des Drosselbauteils an einem Anschlag, hier mit seinem Kolben 12 am Pumpenrad 2 an. Die Überbrückungskupplung 6 ist gelöst.
Wird nun ein Verstellsteuerdruck in der Steuerleitung 11 angelegt, so wird der Kolben 12 vom Anschlag gelöst und bewegt sich auf dem Zwischenelement 14 in Richtung der in ausgezogenen Linien dargestellten Position. Das Zwischenelement 14 verbleibt zunächst in seiner anschlagenden Position. Schlägt nun die Ankuppelfläche 13 des Verstellmechanismus 10 an einer, der Überbrückungskupplung 6 abgewandten Fläche des Zwischenelements 14 an, so wird das Zwischenelement 14 in Richtung auf die Überbrückungskupplung 6 hin verschoben. Gleichzeitig löst sich die Kolbenfläche 17 des Zwischenelements 14 von der stirnseitigen Fläche des Pumpenrades 2 im gemeinsamen Kolbenraum 18, wodurch sich die die gesamte Kolbenfläche im gemeinsamen Kolbenraum 18 vergrößert, so dass in dieser Stellung eine größere Anpresskraft auf die Überbrückungskupplung 6 erreicht wird.
Das Zwischenelement 14 und/oder der Kolben 12 kann/können, wenn dies gewünscht ist, durch ein elastisches Element vorgespannt sein, entweder in Richtung der Überbrückungskupplung 6 oder in Richtung des Pumpenrads 2. Beispielsweise kann das Zwischenelement 14 mittels einer Druckfeder gegen die stirnseitige Fläche des Pumpenrades 2 gepresst werden oder gegen die Überbrückungskupplung 6.
Wenn vorliegend die Pumpenradwelle 16 oder allgemein eine Welle nur als „Welle" bezeichnet wird, so soll diese jegliche Wellenform, umfassend auch eine Hohlwelle, einschließen, insbesondere auch eine Nabe.

1: hydrodynamische Kupplung
2: Pumpenrad
3: Turbinenrad
4: Arbeitsraum
5: Kreislaufströmung
6: Überbrückungskupplung
7: Kupplungselement
8: Kupplungselement
9: Drosselbauteil
10: Verstellmechanismus
11: Steuerleitung
12: Kolben
13: Ankuppelfläche
14: Zwischenelement
15: Speichen
16: Pumpenradwelle
17: Kolbenfläche
18: Kolbenraum
19: Gehäuse
20: Anschlag
21: Vorsprung

Claims

Anfahreinheit mit 1.1 einer hydrodynamischen Kupplung (1) mit einem Pumpenrad (2) und einem Turbinenrad (3), die miteinander einen torusförmigen, über einen Arbeitsmediumzu- und Arbeitsmediumablauf mit Arbeitsmedium befüllbaren und entleerbaren Arbeitsraum (4) ausbilden, in dem eine Kreislaufströmung (5) des Arbeitsmediums ausbildbar ist; und 1.2 einer mechanischen Überbrückungskupplung (6) mit wenigstens zwei Kupplungselementen (7, 8), die wahlweise miteinander kraftschlüssig in Verbindung bringbar sind, derart, dass das Pumpenrad (2) und das Turbinenrad (3) drehfest gekoppelt sind; 1.3 wobei ein Drosselbauteil (9) vorgesehen ist, das mittels eines Verstellmechanismus (10) zur Beeinflussung der Kreislaufströmung (5) in die Kreislaufströmung (5) und aus dieser heraus verschiebbar ist; 1.4 wobei der Verstellmechanismus (10) zu dessen Druckbetätigung über eine vom Arbeitsmediumzu- und Arbeitsmediumablauf separate Steuerleitung (11) mit Arbeitsmediumdrücken beaufschlagbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass 1.5 der Verstellmechanismus (10) einen verschiebbaren Kolben (12) ausbildet oder betätigend an einem solchen angeschlossen ist, welcher zu seiner Verschiebung mit Arbeitsmedium aus der Steuerleitung (11) beaufschlagbar ist, um das Drosselbauteil (9) aus der Kreislaufströmung (5) herauszuschieben; und 1.6 der Verstellmechanismus derart der Überbrückungskupplung (6) zugeordnet ist, dass er durch seine Verschiebung zugleich betätigend auf die Überbrückungskupplung wirkt.
Anfahreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmechanismus (10) zusammen mit dem Kolben (12) in Axialrichtung der hydrodynamischen Kupplung (1) verschiebbar ist und an einer der Überbrückungskupplung (6) zugewandten Stirnseite eine Ankuppelfläche (13), die insbesondere ringförmig oder kreisringförmig ausgebildet ist, aufweist, und die Ankuppelfläche (13) durch axiales Verschieben des Verstellmechanismus (10) unmittelbar oder über wenigstens ein Zwischenelement (14) auf eines der beiden Kupplungselemente (7, 8) aufpressbar ist, um die Überbrückungskupplung (6) zu schließen.
Anfahreinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselbauteil (9) in Axialrichtung der hydrodynamischen Kupplung (1) verschiebbar ist und eine in einem Axialschnitt durch die hydrodynamische Kupplung (1) parallel zur Drehachse oder im Wesentlichen parallel zur Drehachse verlaufende Anströmfläche zur Beeinflussung der Kreislaufströmung aufweist.
Anfahreinheit nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankuppelfläche (13) der Überbrückungskupplung (6) derart zugeordnet ist, dass die beiden Kupplungselemente (7, 8) kraftschlüssig miteinander in Verbindung gebracht werden, wenn das Drosselbauteil (9) aus der Kreislaufströmung (5) herausgeschoben ist.
Anfahreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmechanismus (10) einteilig mit dem Drosselbauteil (9) ausgeführt und insbesondere über in Radialrichtung der hydrodynamischen Kupplung (1) verlaufende Speichen (15) mit diesem verbunden ist, und der Verstellmechanismus (10) unmittelbar oder mittelbar auf einer das Pumpenrad (2) tragende oder einteilig mit dem Pumpenrad (2) ausgeführten Pumpenradwelle (16) in Axialrichtung verschiebbar gelagert ist.
Anfahreinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement, über welches die Ankuppelfläche (13) auf das Kupplungselement (7) aufpressbar ist, in Axialrichtung der hydrodynamischen Kupplung (1) auf der Pumpenradwelle (16) verschiebbar gelagert ist, insbesondere zwischen dem Verstellmechanismus (10) und der Pumpenradwelle (16), und wenigstens einen sich in Radialrichtung erstreckenden Vorsprung aufweist, der in dem Raum zwischen der Ankuppelfläche (13) und dem Kupplungselement (7) positioniert ist.
Anfahreinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (14) eine mit Arbeitsmedium aus der Steuerleitung (11) beaufschlagbare Kolbenfläche (17) aufweist, welche insbesondere in einem gemeinsamen Kolbenraum (18) mit dem Kolben (12) des Verstellmechanismus (10) angeordnet ist, und der Kolbenfläche (17) ein Anschlag zugeordnet ist, an welchem die Kolbenfläche (17) flächig abdichtend aufliegt, solange das Zwischenelement (14) nicht von der Ankuppelfläche (13) auf das oder in Richtung des Kupplungselementes (7) gepresst wird, und von welchem die Kolbenfläche (17) durch axiales Verschieben des Zwischenelementes (14) abgehoben ist, so dass sie mit Arbeitsmediumdruck beaufschlagt ist, wenn das Zwischenelement (14) durch die Ankuppelfläche (13) druckbetätigt wird.
Anfahreinheit nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (14) in Form einer Hohlwelle ausgeführt ist, welche insbesondere mit ihrer radial inneren Oberfläche unmittelbar auf der Pumpenradwelle (16) gleitet, und/oder auf deren radial äußeren Oberfläche der Verstellmechanismus (10), insbesondere mit dessen Kolben (12), unmittelbar gleitet.
Anfahreinheit nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung des Verstellmechanismus (10) an einem ersten, der Überbrückungskupplung (6) zugewandten axialen Ende des Zwischenelements (14) angeordnet ist, und die Kolbenfläche (17) an einem zweiten, dem ersten axialen Ende gegenüberliegenden axialen Ende des Zwischenelements (14), insbesondere auf dessen äußerer Stirnseite, ausgeführt ist.
Verfahren zum Variieren der Leistungsübertragung bei einer Anfahreinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, mit den folgenden Schritten: 10.1 das Drosselbauteil (9) wird mittels des Verstellmechanismus (10) durch Ändern des über die Steuerleitung (11) auf den Kolben (12) wirkenden Arbeitsmediumdruckes und Verschieben des Verstellmechanismus (10) in die oder aus der Kreislaufströmung (5) verschoben; dadurch gekennzeichnet, dass 10.2 durch Verschieben des Verstellmechanismus (10) zugleich die Überbrückungskupplung (6) mit dem Verstellmechanismus (10) geöffnet oder geschlossen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die Anfahreinheit gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9 ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen relativ höheren Arbeitsmediumdruck in der Steuerleitung bei teilweise oder vollständig aus der Kreislaufströmung (5) herausgeschobenem Drosselbauteil (9) mittels des Zwischenelementes (14) eine die Überbrückungskupplung (6) schließende Kraft dadurch auf die Überbrückungskupplung (6) aufgebracht wird, dass der Verstellmechanismus (10) durch Druckbeaufschlagung seines Kolbens (12) mit dem Arbeitsmedium aus der Steuerleitung in Axialrichtung der hydrodynamischen Kupplung (1) gegen das Zwischenelement (14) gepresst wird, und zugleich das Zwischenelement (14) durch Druckbeaufschlagung seiner Kolbenfläche (17) mit Arbeitsmedium aus der Steuerleitung (11) in dieselbe Richtung gedrückt wird, wohingegen bei relativ niedrigem Arbeitsmediumdruck in der Steuerleitung (11) die Kolbenfläche (17) des Zwischenelements (14) an dem ihr zugeordneten Anschlag anschlägt und der Verstellmechanismus (10) entgegen dem auf seinen Kolben (12) wirkenden Arbeitsmediumdruck, insbesondere ausschließlich mittels der auf das Drosselbauteil (9) und/oder die Speichen (15) zwischen Drosselbauteil (9) und Verstellmechanismus (10) wirkenden hydraulischen Kraft der Kreislaufströmung (5), tiefer oder vollständig in die Kreislaufströmung (5) hineingeschoben wird.