-
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 53 514 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 deutschen Patentanmeldung
10
2007 008 814.2 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. 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 beziehungsweise werden.
-
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, insbesondere genau drei Arbeitsmediumleitungen vorhanden,
nämlich die Steuerleitung, der Arbeitsmediumzu- und der
Arbeitsmediumablauf.
-
Nach
einem weiteren Erfindungsmerkmal bildet der Verstellmechanismus
teilweise ein Ventil in der Steuerleitung aus oder ist betätigend
an einem solchen angeschlossen, welches den auf die Einkuppeleinrichtung
wirkenden Arbeitsmediumdruck in der Steuerleitung in Abhängigkeit
der Position des Drosselbauteils variiert.
-
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.
-
Von
sehr großem Vorteil ist das Ventil beziehungsweise ein
den Strömungsquerschnitt in der Steuerleitung variierender
Ventilkörper des Ventils in der Steuerleitung angeordnet,
das/der den Arbeitsmediumdruck in Strömungsrichtung hinter
dem Ventil beziehungsweise dem Ventilkörper in Abhängigkeit der
Position des Drosselbauteils, welches die Stellung des Ventils beziehungsweise
des Ventilkörpers bestimmt, variiert. Die vorliegende Erfindung
teilt somit den zur Verfügung stehenden Steuerdruckbereich
nicht zwischen den beiden Elementen Verstellmechanismus und Einkuppeleinrichtung
auf, und somit wird auch nicht der zum Regeln verfügbare
Bereich pro Element verkleinert.
-
Zweckmäßig
ist eine Welle vorgesehen, welche das Pumpenrad, das Turbinenrad
sowie den Verstellmechanismus und die Einkuppeleinrichtung trägt und
zwei voneinander getrennte axiale Bohrungen aufweist, die insbesondere
fluchtend zueinander liegen, und die über mindestens je
eine radiale Abzweigbohrung mit einem mit Arbeitsmedium befüllbaren
Kolbenraum in Verbindung stehen. Eine solche Welle ist besonders
einfach herzustellen.
-
Vorzugsweise
ist ein Ventilkörper des Ventils in der Steuerleitung,
welcher insbesondere in Form eines Kolbens ausgebildet ist, vorgesehen,
welcher den Strömungsquerschnitt des Abschnitts der Steuerleitung,
der zur Einkuppeleinrichtung führt, in Abhängigkeit
des ihn beaufschlagenden Arbeitsmediumdrucks in der Steuerleitung
variiert.
-
Dieser
Ventilkörper ist besonders vorteilhaft, insbesondere mechanisch
mit dem Drosselbauteil verbunden, so dass beide in Abhängigkeit
des Arbeitsmediumdruckes in der Steuerleitung gemeinsam verschiebbar
sind, und zugleich der Strömungsquerschnitt für
Arbeitsmedium zur Einkuppeleinrichtung in Abhängigkeit
der Position des Ventilkörpers bestimmt wird. Beispielsweise
ist der Ventilkörper derart in dem Kolbenraum verschiebbar
angeordnet, dass er in einer ersten Position den Strömungsquerschnitt
für Arbeitsmedium zur Einkuppeleinrichtung versperrt, insbesondere
vollständig versperrt, und in einer zweiten Position freigibt.
Der Ventilkörper und das Drosselbauteil können
dann derart mechanisch miteinander verbunden sein oder einteilig
ausgeführt sein, dass in der ersten Position des Ventilkörpers das
Drosselbauteil in der Kreislaufströmung des Arbeitsmediums
im Arbeitsraum positioniert ist, und in der zweiten Position des
Ventilkörpers das Drosselbauteil außerhalb der
Kreislaufströmung des Arbeitsmediums im Arbeitsraum positioniert
ist. Die Einkuppeleinrichtung ist dabei vorteilhaft derart ausgeführt, dass
sie bei einer Druckbeaufschlagung über die Steuerleitung,
weil der Ventilkörper sich in der zweiten Position befindet,
die Überbrückungskupplung schließt, das
heißt die beiden Kupplungselemente der Überbrückungskupplung
kraftschlüssig in Verbindung bringt, und bei durch den
Ventilkörper versperrter Steuerleitung in der ersten Position
des Ventilkörpers mangels Druckbeaufschlagung die Überbrückungskupplung öffnet,
das heißt die kraftschlüssige Verbindung zwischen
den beiden Kupplungselementen aufhebt.
-
Selbstverständlich
können die Position des Ventilkörpers, des Drosselbauteils
und die Druckbeauschlagung der Einkuppeleinrichtung auch derart aufeinander
abgestimmt sein, dass die Einkuppeleinrichtung bei Druckbeaufschlagung
die Überbrückungskupplung öffnet und
ohne Druckbeaufschlagung diese schließt. Dementsprechend
würde dann der Ventilkörper in seiner Position,
die einem in die Kreislaufströmung eingebrachten Drosselbauteil
entspricht, den Strömungsquerschnitt in der Steuerleitung
freigeben und in der anderen Position, wenn das Drosselbauteil außerhalb
der Kreislaufströmung positioniert ist, den Strömungsquerschnitt
in der Steuerleitung verschließen.
-
Der
Ventilkörper und das Drosselbauteil sind bevorzugt als
ein ringförmiges Element ausgeführt, das konzentrisch
zur Drehachse der hydrodynamischen Kupplung angeordnet ist und wenigstens
im Wesentlichen in radialer Richtung verlaufende Speichen aufweist,
die den Ventilkörper und das Drosselbauteil miteinander
verbinden.
-
Der
Kolbenraum ist vorzugsweise ebenfalls als Ring ausgebildet, der
konzentrisch zur Drehachse der hydrodynamischen Kupplung angeordnet
ist. Dadurch, dass der Kolbenraum sowie der Ventilkörper
und das Drosselbauteil als Ring ausgebildet sind, also eine rotationssymmetrische
Kontur aufweisen, sind diese Bauteile trotz der komplizierten Geometrie kostengünstig
herzustellen.
-
Bevorzugt
ist die Steuerleitung die einzige vorgesehene Steuerleitung.
-
Vorteilhaft
steht das Drosselbauteil radial außerhalb des Ventilkörpers,
so dass eine in Axialrichtung kurze Bauform bei gleichzeitig geringem
Durchmesser der Anfahreinheit beziehungsweise der hydrodynamischen
Kupplung erzielt werden kann.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eines
der beiden Kupplungselemente, das Drosselbauteil und/oder der Ventilkörper durch
ein elastisches Element, insbesondere eine Zug- oder Druckfeder
vorgespannt. Dabei ist es denkbar, dass die kraftschlüssige
Verbindung der Kupplungselemente der Überbrückungskupplung, insbesondere
eine reibschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung
durch das elastische Element geöffnet wird und erst infolge
einer Druckbeaufschlagung durch das Arbeitsmedium aus der Steuerleitung geschlossen
wird. Auf die gleiche Weise kann das Drosselbauteil, das entweder
stets im Arbeitsraum positioniert ist oder wahlweise in diesen verschoben werden
kann, durch die Kreislaufströmung im Arbeitsraum und/oder
ebenfalls durch ein elastisches Element vorgespannt sein, so dass
es durch diese Vorspannung in eine aktive, die Kreislaufströmung störende
Position, gebracht wird, und infolge einer Druckbetätigung
mit Arbeitsmedium aus der Steuerleitung entgegen der Vorspannung
in eine inaktive Position, in welcher es die Kreislaufströmung
nicht behindert, gebracht werden kann. Gemäß einer
Ausführungsform wird das Drosselbauteil ausschließlich durch
den Druck der Kreislaufströmung im Arbeitsraum vorgespannt.
-
Ebenso
kann die Vorspannung des Drosselbauteils derart gewählt
sein, dass das Drosselbauteil durch die Vorspannung in eine inaktive
Position gebracht wird, und infolge einer Druckbeaufschlagung mit
Arbeitsmedium aus der Steuerleitung in eine aktive Position verschoben
werden kann. Eine solche Vorspannung ermöglicht es, Bauraum
einzusparen beziehungsweise eine weitere Druckleitung für
das Öffnen oder Schließen der Überbrückungskupplung beziehungsweise
das Verschieben des Drosselbauteils aus einer aktiven in eine inaktive
Position oder umgekehrt, einzusparen.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren zum Variieren der Leistungsübertragung
in einer Anfahreinheit umfasst die folgenden Schritte:
- – das Drosselbauteil wird durch Verändern
des Arbeitsmediumdruckes in der Steuerleitung in die oder aus der
Kreislaufströmung verschoben;
- – die Einkuppeleinrichtung wird durch Änderung des
Arbeitsmediumdruckes in der Steuerleitung zum Öffnen oder
Schließen der Überbrückungskupplung betätigt;
- – der auf die Einkuppeleinrichtung wirkende Arbeitsmediumdruck
in der Steuerleitung wird durch Betätigen des Ventils in
der Steuerleitung variiert;
- – das Ventil in der Steuerleitung wird durch Verschieben
des Drosselbauteils mittels des Drosselbauteils betätigt,
um den auf die Einkuppeleinrichtung wirkenden Arbeitsmediumdruck
zu variieren;
-
Vorteilhaft
verschließt das Ventil in der Stellung des Drosselbauteils,
in welcher das Drosselbauteil in der Kreislaufströmung
positioniert ist, den Strömungsquerschnitt für
Arbeitsmedium in der Steuerleitung derart, dass die Druckbeaufschlagung
der Einkuppeleinrichtung mittels Arbeitsmedium aus der Steuerleitung
unterbrochen wird, und gibt in der Stellung des Drosselbauteils
außerhalb der Kreislaufströmung den Strömungsquerschnitt
für Arbeitsmedium in der Steuerleitung frei, so dass die
Einkuppeleinrichtung mit Arbeitsmediumdruck aus der Steuerleitung
beaufschlagt wird. Gemäß einer Ausführungsform
wird die Einkuppeleinrichtung, insbesondere beidseitig, immer dann,
wenn die Druckbeaufschlagung mittels Arbeitsmedium aus der Steuerleitung unterbrochen
wird, mit einem gegenüber dem Arbeitsmediumdruck aus der
Steuerleitung verringerten Druck beaufschlagt, beispielsweise durch
Verbindung mit einem Raum innerhalb der Kupplung außerhalb
des Arbeitsraumes.
-
Die
Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
und der beigefügten Figur exemplarisch erläutert
werden.
-
Es
zeigt:
-
1 einen
Schnitt durch die erfindungsgemäße Anfahreinheit
-
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 3 der
Anfahreinheit beziehungsweise der hydrodynamischen Kupplung 1,
dargestellt. Man erkennt das Pumpenrad 4 und das Turbinenrad 5,
welche miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum 6 ausbilden,
in dem sich eine Kreislaufströmung 7 eines Arbeitsmediums
ausbilden kann. Der Bereich des Arbeitsraums 6, in dem
sich die Kreislaufströmung 7 ausbilden kann, ist
durch einen Pfeil symbolisiert. Das Pumpenrad 4 ist derart
ausgeformt, dass es einen Teil eines Gehäuses 8 ausbildet,
das im Wesentlichen die gesamte Anfahreinheit umhüllt,
so dass sich innerhalb dieses Gehäuses 8 ein Innenraumdruck
PI innerhalb des vom Gehäuse 8 ausgebildeten,
vom Arbeitsraum 6 getrennten Innenraums ausbilden kann.
Das Pumpenrad 4 und das Turbinenrad 5 sind radialsymmetrisch
um eine Welle 9, die die Rotationsachse 3 der
hydrodynamischen Kupplung 1 ausbildet, angeordnet. Eine
ein Drehmoment erzeugende Antriebseinheit kann im Bereich der Rotationsachse 3 oder
am Gehäuse 8 an das Pumpenrad 4 angekoppelt
werden. Das Turbinenrad 5 kann verdrehungsstabil auf der
Welle 9 montiert sein, so dass die Welle 9 an
ein anzutreibendes Folgeelement (Abtrieb), zum Beispiel eine Antriebswelle
eines Fahrzeuges, zu dessen Antrieb ankoppelbar ist. Selbstverständlich
ist es auch möglich, die Welle 9 als Hohlwelle
beziehungsweise als Nabe auszuführen und das Pumpenrad 4 oder
Turbinenrad 5 entweder einteilig mit der Welle 9 oder
mehrteilig auszuführen.
-
Zwischen
der Welle 9 und einem abtriebsseitigen zylindrischen Endbereich 10 des
Pumprades 4 sind ein Arbeitsmediumzu- 11 und ein
Arbeitsmediumablauf 12 ausgebildet, durch die der Arbeitsraum 6 und
der gesamte Innenraum mit Arbeitsmedium befüllbar und entleerbar
sind. Letzteres kann über einen am Arbeitsmediumzulauf 11 anliegenden
Zulaufdruck pzu und/oder einen am Arbeitsmediumablauf 12 anliegenden
Ablaufdruck pab gesteuert werden, wodurch
die durch die Pfeile am Arbeitsmediumszu- und Arbeitsmediumablauf
symbolisierte Arbeitsmediumfließrichtung erzeugbar ist.
Der Arbeitsmediumzulauf 11 ist durch eine Trennhülse 13 vom
Arbeitsmediumablauf 12 getrennt. Die hydrodynamischen Kupplung 1 wird
durch Befüllen des Arbeitsraums 6 mit Arbeitsmedium
durch den Arbeitsmediumzulauf 11 aktiviert.
-
Die Überbrückungskupplung 2 ist
zwischen dem am Pumpenrad 4 angeschlossenen antriebsseitigen
Gehäusebereich und dem Turbinenrad 5 angeordnet.
Sie umfasst mehrere um die Rotationsachse 3 rotierbare
Kupplungsscheiben 14. Ein Teil der Kupplungsscheiben 14 ist
verdrehungsstabil über ein Kopplungsteil 15 am
Turbinenrad 5 angekoppelt. Die restlichen Kupplungsscheiben 14 sind über
ein weiteres Kopplungsteil 16 am Pumpenrad 4 beziehungsweise
dem Gehäuse 8 angekoppelt. Die Kupplungsscheiben 14 sind
axial verschiebbar gelagert und können über eine
druckbetätigbare Einkuppeleinrichtung 17 mittels
einer Anpressscheibe 18 in reibschlüssige Verbindung
gebracht werden, so dass das Pumpenrad 4 und das Turbinenrad 5 drehfest
aneinander gekoppelt werden können.
-
Innerhalb
des Arbeitsraums 6 ist ein Drosselbauteil 19 vorgesehen.
Das Drosselbauteil 19 ist mittels eines druckbetätigbaren
Verstellmechanismus 20 in Rotationsachsenrichtung der hydrodynamischen
Kupplung 1 zur Beeinflussung der Kreislaufströmung 7 im
Arbeitsraum 6 verschiebbar angeordnet. Das Drosselbauteil 19 ist
als ein radialsymmetrisch um die Rotationsachse 3 der hydrodynamischen
Kupplung 1 angeordneter Hohlzylinder 21, der über
Speichen 22 an dem Verstellmechanismus 20 befestigt
ist, ausgebildet.
-
Das
Drosselbauteil 19 weist eine Anströmfläche
für Arbeitsmedium auf, welche durch axiales Verschieben
des Drosselbauteils derart in die Kreislaufströmung 7 im
Arbeitsraum 6 einbringbar ist, dass sie in der ersten Position
der Kreislaufströmung 7 entgegensteht und in einer
in der zweiten Position außerhalb der Kreislaufströmung 7 angeordnet
ist. Dabei erstreckt sich die Anströmfläche in
Axialrichtung der hydrodynamischen Kupplung 1 und die Kolbenfläche des
Kolbens in Radialrichtung der hydrodynamischen Kupplung 1.
-
Die
dargestellte Position des Drosselbauteils 19 ist die aktive
Position des Drosselbauteils 19. Das heißt in
dieser aktiven Position wird eine im Arbeitsraum 6 ausgebildete
Kreislaufströmung 7 unterbrochen beziehungsweise
gestört, da sich der Hohlzylinder 21 im Strömungsbereich
der Kreislaufströmung 7 befindet. Durch Verschieben
des Drosselbauteils 19 in Richtung des Trennspaltes 23 zwischen
dem Pumpenrad 4 und dem Turbinenrad 5 kann das
Drosselbauteil 19 in eine inaktive Position verschoben
werden, in der die Kreislaufströmung 7 im Wesentlichen nicht
behindert wird. Das heißt lediglich die Speichen 22 stehen
dann in der Kreislaufströmung 7. In dieser inaktiven
Position verlaufen die Speichen 22 des Drosselbauteils 19 im
Trennspalt 23 beziehungsweise im Bereich des Trennspaltes 23.
Das Verschieben kann mittels des Verstellmechanismus 20 über
einen Verstellsteuerdruck vorgenommen werden. Das Verschieben ist
durch den in 1 eingezeichneten Doppelpfeil
im Arbeitsraum 6 symbolisiert.
-
Der
Verstellmechanismus 20 und die Einkuppeleinrichtung 17 sind
zu deren Druckbetätigung über eine vom Arbeitsmediumzulauf 11 und
Arbeitsmediumablauf 12 separate Steuerleitung 24 mit
Arbeitsmediumdrücken pSt beaufschlagbar,
die zu Arbeitsmediumflüssen in der Steuerleitung 24 führen können,
deren Fließrichtung in der Figur durch einen Doppelpfeil
an der Steuerleitung 24 symbolisiert ist. Diese Steuerleitung 24 wird
von den axialen Bohrungen 28 und 29 sowie von
den radialen Abzweigbohrungen 30 und 31, die miteinander
arbeitsmediumleitend verbunden sind, und in einem Kolbenraum 26 münden,
ausgebildet. Die radialen Abzweigbohrungen 30 und 31 der
Welle 9 werden im Fuß des Turbinenrads 5 fortgeführt.
-
Der
Steuerdruck ist in der Steuerleitung 24 anlegbar, so dass
sowohl die Druckbetätigung des Verstellmechanismus 20 und
damit des Drosselbauteils 19, als auch die Druckbetätigung
der Einkuppeleinrichtung 17 und damit der Überbrückungskupplung 2 über
eine gesteuerte Variation des in der einen Steuerleitung 24 anliegenden
Steuerdruckes möglich ist.
-
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 17 von
deren Anpressscheibe 18 ausgebildet, wobei der in der Steuerleitung 24 anliegende
Steuerdruck auf die gehäuseseitige Oberfläche
der Anpressscheibe 18 wirkt, so dass die Anpressscheibe 18 bei
deren Druckbetätigung zum Aneinanderpressen der Kupplungsscheiben 14 von
der Innenoberfläche des Gehäuses weg in der Figur nach
rechts verschoben wird.
-
Das
zur Druckbetätigung des Verstellmechanismus 20 verschiebliche
Bauteil 25 des Verstellmechanismus 20 ist in dem
mit Arbeitsmedium befüllbaren Kolbenraum 26 zur
Druckbetätigung verschiebbar angeordnet. Dieser Kolbenraum 26 wird
vom Turbinenrad 5 ausgebildet. Der Kolbenraum 26 weist eine
einen Durchflusswiederstand ausbildende Öffnung 27 auf,
wobei beim Verschieben verdrängbares Arbeitsmedium durch
diese Öffnung 27 aus dem Kolbenraum 26 verdrängbar
ist. Die radial innen gelegenen Enden der Speichen 22 des
Drosselbauteils 19 sind an einem außerhalb des
Raums angeordneten Endbereich des verschieblichen Bauteils 25 des
Verstellmechanismus 20 befestigt.
-
Das
Arbeitsmedium strömt über die Steuerleitung 24 in
den Kolbenraum 26 und bewirkt eine Druckbeaufschlagung
des verschieblichen Bauteils 25, das insbesondere als Kolben,
hier mit einer Kreisringfläche, ausgebildet ist und in
Axialrichtung der hydrodynamischen Kupplung 1 verschiebbar
ist, so dass der Kolben in einer ersten Position zwischen der wenigstens
einen Abzweigbohrung 30 der ersten axialen Bohrung 28 und
der wenigstens einen Abzweigbohrung 31 der zweiten axialen
Bohrung 29, beide Abzweigbohrungen zueinander abdichtend
angeordnet ist. Wird nun der Arbeitsmediumdruck in der Steuerleitung 24 vergrößert,
so wird der Kolben in Richtung der Überbrückungskupplung 2 im
Kolbenraum 26 verschoben. Der Kolben ist anschließend
in einer zweiten Position einseitig außerhalb der Abzweigbohrungen 30 und 31 beider
axialer Bohrungen 28 und 29 positioniert, so dass
die Abzweigbohrungen 30 und 31 beider axialer
Bohrungen 28 und 29 über den Kolbenraum 26 arbeitsmediumleitend
miteinander verbunden sind.
-
Da
der Kolben und das Drosselbauteil 19 miteinander verbunden
sind, bewirkt die Kolbenbewegung in Richtung der Überbrückungskupplung 2 auch
ein axiales Verschieben des Drosselbauteils 19 aus der
Kreislaufströmung im Arbeitsraum 6.
-
Aus
dem Kolbenraum 26 strömt das Arbeitsmedium durch
die radiale Abzweigbohrung 31 in die axiale Bohrung 29 der
Welle 9, und zwar genau dann, wenn der Kolben im Kolbenraum 26 in
der zweiten Position axial außerhalb beider Abzweigbohrungen 30, 31 positioniert
ist. Die axiale Bohrung 29, welche in Strömungsrichtung
des Arbeitsmediums in der Steuerleitung 24 von einem Steuerleitungseinlass
in den Kolbenraum 26 gesehen, hinter dem Kolbenraum 26 angeordnet
ist, weist wenigstens eine radiale Auslassbohrung 32 auf,
die die axiale Bohrung 29 mit der Anpressscheibe 18 arbeitsmediumleitend verbindet.
Das durch diese Auslassbohrung 32 einströmende
Arbeitsmedium übt einen Verschiebedruck auf die Anpressscheibe 18 der
Einkuppeleinrichtung 17 aus, welche vorwiegend in Axialrichtung der
hydrodynamischen Kupplung 1 verschiebbar auf der Welle 9 angeordnet
ist. Das Arbeitsmedium drückt die Anpressscheibe 18 gegen
die Kupplungsscheiben 14 der Überbrückungskupplung 2,
so dass Pumpenrad 4 und Turbinenrad 5 drehfest
miteinander verbunden werden.
-
Wird
der Arbeitsmediumdruck in der Steuerleitung 24 verringert,
so wird der Kolben im Kolbenraum 26 infolge der Druckbeanspruchung
des Drosselbauteils 19 durch die Kreislaufströmung 7 im
Arbeitsraum 6 in Richtung auf die Abzweigbohrung 30 zubewegt.
Der Kolben befindet sich nun zwischen der wenigstens einen Abzweigbohrung 30 und
der wenigstens einen Abzweigbohrung 31 und dichtet beide
zueinander ab. Die Druckbeaufschlagung der Einkuppeleinrichtung 17 mit
Arbeitsmedium aus der Steuerleitung 24 wird unterbrochen.
Folglich fällt der Druck im Innenraum zwischen Gehäuse 8 und
Anpressscheibe 18 ab, so dass der auf der Turbinenradseite
wirkende Innendruck pI überwiegt,
und die Anpressscheibe 18 insbesondere axial in Richtung
des Gehäuses 8 bewegt wird, wobei die Anpressscheibe 18 von
den Kupplungselementen 14 gelöst wird. Pumpenrad 4 und
Turbinenrad 5 sind dann nicht mehr drehfest miteinander
verbunden. Aufgrund der vorgesehenen Öffnung 27 wird
bei der gezeigten Ausführungsform die axiale Bohrung 29 mit
Arbeitsmediumdruck aus dem Innenraum der hydrodynamischen Kupplung
außerhalb des Arbeitsraumes, in welchem die Überbrückungskupplung 2 angeordnet ist,
beaufschlagt.
-
Auch
ist es denkbar die Rückstellung der Anpressscheibe 18 über
ein in dieser Figur nicht gezeigtes elastisches Element, insbesondere
eine Zug- oder Druckfeder zu erreichen. Dabei wirkt die Vorspannkraft
des elastischen Elements der infolge des Arbeitsmediumdruckes auf
die Anpressscheibe 18 wirkenden Kraft entgegen, so dass
bei abnehmendem Arbeitsmediumdruck die Vorspannkraft des elastischen
Elements überwiegt und die Anpressscheibe 18 in
eine Rückstellposition bewegt wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10353519
A1 [0002, 0005, 0005, 0006]
- - DE 10353514 A1 [0004]
- - DE 10353554 A1 [0005, 0005, 0006]
- - DE 102007008814 [0007]