DE102008053372A1

DE102008053372A1 - Üblicherweise geschlossener Drei-Kanal-Multifunktions-Drehmomentwandler

Info

Publication number: DE102008053372A1
Application number: DE102008053372A
Authority: DE
Inventors: Vural Wooster Ari; Adam Sterling Uhler
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-11-16
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2009-05-20
Also published as: US20090127050A1

Abstract

Ein Multifunktions-Drehmomentwandler weist Folgendes auf: eine Pumpenkupplung und ein nachgiebiges Element, welches so angeordnet ist, dass es die Pumpenkupplung während des Betriebes des Drehmomentwandlers im Drehmomentwandlerbetrieb schließt. In einer Ausführungsform ist das nachgiebige Element dazu eingerichtet, die Pumpenkupplung während des Betriebes des Drehmomentwandlers im Überbrückungsbetrieb zu schließen. In einer Ausführungsform weist der Drehmomentwandler eine Drehmomentwandlerkupplung auf. In einer Ausführungsform sind die Pumpenkupplung und die Drehmomentwandlerkupplung während des Betriebes des Drehmomentwandlers im Überbrückungsbetrieb geschlossen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an Vorrichtungen zur Kraftübertragung zwischen einer drehenden Antriebseinheit (wie z. B. in dem Motor eines Kraftfahrzeuges) und einer drehend Abtriebseinheit (wie z. B. ein Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges).
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es ist in der Technik bekannt, dass Multifunktions-Drehmomentwandler (MFTCs) im Vergleich zu Drehmomentwandlern, die keine Pumpenkupplung aufweisen beinhalten den Kraftstoffverbrauch verringern. Die Pumpenkupplung in einem Multifunktionsdrehmomentwandler senkt den Kraftstoffverbrauch dadurch, dass sie wenn es wünschenswert ist, die Pumpe entkoppeln und dadurch die Drehmomentübertragung durch die Pumpe beseitigt. Die im gleichen Eigentum befindlich U. S. Provisional Patentanmeldung Nr. 6,494,303 legt einen üblicherweise offenen Drei-Kanal Multifunktions-Drehmomentwandler offen.
Ein üblicherweise offener Drei-Kanal Multifunktions-Drehmomentwandler weist eine Pumpenkupplung, eine Drehmomentwandlerkupplung (TCC), und drei Hauptleitungen auf, um bedrücktes Fluid an die drei jeweiligen Druckkammern des Drehmomentwandlers zu liefern. Ein Multifunktionsdrehmomentwandler hat drei Betriebsweisen: Drehmomentwandlerbetrieb, Überbrückungsbetrieb und Leelaufbetrieb. Die Pumpenkupplung und der Drehmomentwandlerkupplung sind normalerweise offen oder befinden sich nicht in Eingriff wenn die drei Kanäle Fluid mit gleichem Druck liefern. Im entkoppelten Leerlaufbetrieb sind sowohl die Pumpenkupplung als auch die Drehmomentwandlerkupplung beide offen. Daher überträgt die Pumpe und folglich die Turbine kein Drehmoment und belasten den Motor bei Stillstand des Fahrzeuges nicht. Bei einem Fahrzeug mit normalerwiese einem offenen Drei-Kanal Multifunktions-Drehmomentwandler ist die Pumpenkupplung und die Drehmomentwandlerkupplung offen wenn das Fahrzeug abgeschaltet ist.
Im Drehmomentwandlerbetrieb ist die Kupplung geschlossen und die Drehmomentwandlerkupplung ist offen. Um die Pumpenkupplung zu schliessen oder in Eingriff zu bringen und daher damit zu beginnen, Drehmoment von dem Motor auf die Pumpe zu übertragen, muss ein Kanal oder müssen mehrere Kanäle Fluid mit höherem Druck an den Drehmomentwandler liefern. Im Drehmomentwandlerbetrieb wird Drehmoment von dem Motor über einen Deckel des Multifunktions-Drehmomentwandlers auf die Pumpe über die Pumpenkupplung übertragen. Die Pumpe und die Turbine verstärken das Motordrehmoment und die Turbine liefert das verstärkte Drehmoment an die Turbinennabe. Das heisst, um ein Fahrzeug anzulassen, welches einen üblicherweise offenen Drei-Kanal Multifunktions-Drehmomentwandler aufweist, und dieses danach zu beschleunigen, ist zuerst Fluid mit höherem Druck erforderlich um die Pumpenkupplung zu schliessen.
Im Überbrückungsbetrieb sind die Pumpenkupplung und die Drehmomentwandlerkupplung geschlossen. Im Überbrückungsbetrieb wird Drehmoment direkt von dem Deckel des Multifunktions-Drehmomentwandlers an die Turbinennabe über die Drehmomentwandlerkupplung übertragen.
Beim Anlassen können nicht alle Fahrzeuge ausreichend mit Druck beaufschlagtes Fluid zur Verfügung stellen um die Pumpenkupplung in Eingriff zu bringen und betreiben daher den Drehmomentwandler im Drehmomentwandlerbetrieb. Wenn ein in einem Fahrzeug eingebauter Drehmomentwandler nicht in den Drehmomentwandlerbetrieb übergehen kann, dann ist keine Beschleunigung möglich, da kein Drehmoment übertragen wird.
Daher besteht seit langem ein Bedarf für einen Drehmomentwandler, der die Vorzüge in Bezug auf geringen Kraftstoffverbrauch eines Multifunktions-Drehmomentwandlers aufweist und den Betrieb einer Pumpenkupplung während des Anlassens des Fahrzeuges ermöglicht.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung weist allgemein einen Multifunktions-Drehmomentwandler auf, der eine Pumpenkupplung und ein nachgiebiges Element aufweist, welches dazu eingerichtet ist, die Pumpenkupplung während des Betriebes des Drehmomentwandlers im Drehmomentwandlerbetrieb zu schliessen. In einer Ausführungsform ist das nachgiebige Element dazu eingerichtet, die Pumpenkupplung während des Betriebes des Drehmomentwandlers im Überbrückungsbetrieb zu schliessen. In einer anderen Ausführungsform weist der Drehmomentwandler eine Drehmomentwandlerkupplung auf. In einer weiteren Ausführungsform sind die Pumpenkupplung und die Drehmomentwandlerkupplung während des Betriebes des Drehmomentwandlers im Überbrückungsbetrieb geschlossen.
In einer Ausführungsform weist der Drehmomentwandler eine axial bewegliche Kolbenplatte auf, die mit dem nachgiebigen Element verbunden ist, und eine erste und eine zweite Fluidkammer, die auf gegenüberliegenden Seiten der Platte angeordnet sind. Während des Betriebes im Drehmomentwandlerbetrieb sind die jeweiligen Fluiddrücke in der ersten und der zweiten Fluidkammer im Wesentlichen gleich. In einer Ausführungsform ist im entkoppelten Leerlaufbetrieb der Fluiddruck in der ersten Fluidkammer höher als der Fluiddruck in der zweiten Fluidkammer. In einer Ausführungsform ist der Fluiddruck in der ersten Fluidkammer während des Betriebes mit überbrückter Drehmomentwandlerkupplung höher als in der zweiten Fluidkammer. In einer Ausführungsform weist der Multifunktions-Drehmomentwandler eine axial verschiebliche Kolbenplatte auf, die mit dem nachgiebigen Element verbunden ist, einen Dämpfer der drehfest mit einem Deckel des Drehmomentwandlers und der Pumpenkupplung verbunden ist, und eine Pumpe die drehfest mit der Pumpenkupplung und dem nachgiebigen Element verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung weist allgemein auch einen Multifunktions-Drehmomentwandler auf, der Folgendes aufweist: eine Pumpenkupplung mit einer axial verschieblichen Platte, wobei die Kupplung durch Aufbringen einer Kraft auf die Platte in einer ersten Axialrichtung geschlossen werden kann; ein axial verschiebliches elastisches Element, welches mit der Platte in Eingriff gebracht werden kann, und welches vorgespannt ist, um eine erste Kraft in der ersten axialen Richtung aufzubringen; und eine Kolbenplatte, die mit dem elastischen Element verbunden ist und mindestens einen Teil einer ersten Kammer bildet. Das nachgiebige Element verschiebt die Platte in der ersten Axialrichtung, wenn die erste Kraft grösser ist als eine zweite Kraft, die durch ein Fluid in der ersten Kammer auf die Kolbenplatte in der zweiten Axialrichtung aufgebracht wird, die im Wesentlichen entgegengesetzt zu der ersten Axialrichtung ist.
In einer Ausführungsform weist der Drehmomentwandler ein Pumpenrad auf. Das erste Ende des elastischen Elements wird axial durch das Pumpenrad festgelegt und die Kolbenplatte ist nahe dem zweiten Ende des nachgiebigen Elementes befestigt. In einer Ausführungsform kann das nachgiebige Element als Reaktion auf den Fluiddruck in der ersten Kammer um das erste Ende gekippt werden. In einer Ausführungsform wird das nachgiebige Element durch den Kontakt mit dem Pumpenrad vorgespannt. In einer Ausführungsform weist der Drehmomentwandler eine Drehmomentwandlerkupplung auf und die Kolbenplatte kann bewegt werden um die Drehmomentwandlerkupplung zu betätigen.
Diese und andere Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung und aus den beigefügten Figuren und Ansprüchen gut ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Art und Betriebsweise der vorliegenden Erfindung wird nun in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genauer dargestellt. Darin zeigt:
1A eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems, welche die in der vorliegenden Anmeldung verwendeten räumlichen Bezeichnungen vorstellt;
1B eine perspektivische Ansicht eines Gegenstandes in dem Zylinderkoordinatensystem von 1A, welche räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Anmeldung verwendet werden;
2 eine teilweise Querschnittsansicht eines üblicherweise geschlossenen Multifunktions-Drehmomentwandlers gemäss der vorliegenden Erfindung, der im Drehmomentwandlerbetrieb betrieben wird;
3 eine perspektivische Vorderansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers, der im entkoppelten Leerlaufbetrieb betrieben wird;
3a einen Ausschnitt des Bereiches 3a, der in 3 gezeigt wird;
4 eine teilweise Querschnittsansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers, der im Überbrückungsbetrieb betreiben wird;
4a ist ein Ausschnitt des Bereiches 4a, der in 4 gezeigt wird;
5 ist eine teilweise Querschnittsansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers, die Kraftangriffspunkte und gebräuchliche Entfernungen zeigt, um die Federkraft zu berechnen, die erforderlich ist um die Pumpenkupplung in Eingriff zu bringen; und
6 ist eine vergrösserte Ansicht des in 5 gezeigten Bereiches 6.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eingangs ist festzuhalten, dass gleiche Bezugszahlen in verschiedenen Zeichnungsansichten gleiche oder funktional ähnliche elementare Bestandteile der Erfindung bezeichnen. Obgleich die vorliegende Erfindung in Bezug auf derzeit bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wird, ist festzuhalten, dass die beanspruchte Erfindung nicht auf die offengelegten Ausführungsformen beschränkt ist.
Weiterhin ist festzuhalten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine bestimmte beschriebene Methodik, Werkstoffe und Modifikationen beschränkt ist und als solche natürlich variiert werden kann. Es ist ebenso festzuhalten, dass die hier verwendeten Bezeichnungen nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen dienen und den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken, der nur durch die beigefügten Patentansprüche begrenzt ist.
Falls nicht anders bestimmt, dann haben alle technischen und wissenschaftlichen Ausdrücke, die hier verwendet werden die gleiche Bedeutung wie sie allgemein von Fachleuten im Bereich der Technik wo die Erfindung angesiedelt ist verstanden wird. Obgleich beliebige Verfahren, Vorrichtungen oder Werkstoffe, die ähnlich oder gleichwertig zu den Beschriebenen sind, beim Ausführen oder Ausprobieren der Erfindung verwendet werden können, werden nun bevorzugte Verfahren, Vorrichtungen und Werkstoffe beschrieben.
Wen man nun die Zeichnungen betrachtet, dann ist 1A eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems 80, welche räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden. Die vorliegende Erfindung wird zumindest teilweise in Zusammenhang mit einem Zylinderkoordinatensystem beschrieben. Das System 80 weist eine Längsachse 81 auf, welche im Folgenden als Bezug für Richtungsbezeichnungen und räumliche Bezeichnungen verwendet wird. Die Adjektive „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich jeweils auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82 (der senkrecht zur Achse 81 ist), und zum Umfang 83. Die Adjektive „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich auch auf Ausrichtungen parallel zu den betreffenden Ebenen. Um die Anordnung von verschiedenen Ebenen zu verdeutlichen, werden die Gegenstände 84, 85 und 86 verwendet. Die Fläche 87 des Gegenstandes 84 bildet eine axiale Fläche. Das bedeutet, die Achse 81 bildet eine Mantellinie. Die Fläche 88 des Gegenstands 85 bildet eine radiale Ebene. Das bedeutet, der Radius 82 bildet eine Mantellinie. Die Fläche 89 des Gegenstandes 86 bildet eine Umfangsfläche. Das bedeutet, der Umfang 83 bildet eine Mantellinie. In einem weiteren Beispiel erfolgt die axiale Bewegung oder Anordnung parallel zur Achse 81, die radiale Bewegung oder Anordnung erfolgt parallel zum Radius 82, und die umfängliche Bewegung oder Anordnung erfolgt parallel zum Umfang 83. Die Drehung erfolgt mit Bezug auf die Achse 81.
Die Adverbien „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen jeweils sich auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82, oder zum Umfang 83. Die Adverbien „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich auch auf eine Ausrichtung parallel zu den jeweiligen Ebenen.
1B ist eine perspektivische Ansicht des Gegenstandes 90 in dem Zylinderkoordinatensystems 80 von 1A, welche räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden. Der zylindrische Gegenstand 90 steht für einen zylindrischen Gegenstand in einem Zylinderkoordinatensystem, und schränkt die vorliegende Erfindung in keinster Weise ein. Der Gegenstand 90 weist eine axiale Fläche 91, eine radiale Fläche 92, und eine Umfangsfläche 93 auf. Die Fläche 91 ist Teil einer axialen Ebene, die Fläche 92 ist Teil einer radialen Ebene, und die Fläche 93 ist Teil einer Umfangsfläche.
2 ist eine teilweise Querschnittsansicht des üblicherweise geschlossenen Drei-Kanal Multifunktions-Drehmomentwandlers 100 gemäss der vorliegenden Erfindung. Der Drehmomentwandler 100 weist eine Pumpe 102, eine Turbine 104 und ein innerhalb des Deckels 108 untergebrachtes Leitrad 106 auf, wobei der Deckel 108 die Deckel 108a und 108b aufweist. Wenn der Drehmomentwandler 100 in einem Fahrzeug (nicht gezeigt) eingebaut ist, dann weist der Deckel 108a auf den Motor (nicht gezeigt) des Fahrzeuges und der Deckel 108b weist auf das Getriebe (nicht gezeigt) des Fahrzeuges. Innerhalb des Deckels ist auch die Eingangswelle 110 des Getriebes, die Turbinennabe 112, die Kolbenplatte 114, die Antriebsplatte 116 und die Dämpferplatte 118 des Dämpfers 120 untergebracht. Der Dämpfer 120 weist einen Antriebsring 122 auf. Der Ring 122 und der Pumpenring 124 der Pumpe 102 bilden einen Teil der Kupplung 126. Die Drehmomentwandlerkupplung 128 weist die Platten 114, 116 und 118 auf. Die Kupplung 126 weist mindestens eine Kupplungsplatte 129 auf. In einer Ausführungsform weist die Kupplungsplatte 129 eine Vielzahl von Kupplungsplatten auf, die wechselweise an dem Pumpenring 124 und der Antriebsring 122 befestigt sind. Fünf Kupplungsplatten 129, wovon drei an dem Pumpenring befestigt sind und zwei an dem Antriebsring befestigt sind, werden in 2 gezeigt. Jedoch ist festzuhalten, dass der Drehmomentwandler 100 nicht auf eine bestimmte Anzahl oder Konfiguration von Platten 129 beschränkt ist. Damit hat die Anzahl der Kupplungsplatten nichts mit der Erfindung zu tun, sondern es ist festzuhalten, dass eine Erhöhung der Anzahl der Kupplungsplatten die Drehmoment übertragende Fläche der Kupplung erhöht und damit die Drehmomentkapazität der Kupplung erhöht.
Die Kanäle 130, 132 und 134 liefern mit Druck beaufschlagtes Fluid an den Drehmomentwandler 100. Der Kanal 130 ist zwischen der Leitradwelle 135 und dem Flansch 136 angeordnet. Der Kanal 132 ist zwischen der Welle 135 und der Welle 110 angeordnet, und der Kanal 134 ist innerhalb der Welle 110 angeordnet. Insbesondere liefern die Kanäle 130, 132 und 134 jeweils Fluid an die Druckkammern 137, 138 und 140. Wie im Folgenden beschrieben wird, veranlasst eine Veränderung der jeweiligen Hydraulikdrücke in den Kammern 137, 138 und 140 die Kupplungen 126 und 128 dazu, zu öffnen und zu schliessen, was danach die jeweiligen Drehmomentübertragungspfade durch die Kupplungen öffnet und schliesst. Mit Öffnen des Drehmomentübertragungspfades ist gemeint, dass der Pfad abgebrochen oder unterbrochen wird. Das heisst, der Pfad kann Drehmoment nicht entlang seiner gesamten Länge übertragen. Alternativ ausgedrückt heisst das, der Pfad wird nicht durchgängig gemacht. Zum Beispiel kann ein Ende des Drehmomentpfades ein Drehmoment aufnehmen, aber das Drehmoment wird nicht zum anderen Ende übertragen. Mit Schliessen eines Drehmomentpfades ist gemeint, dass der Pfad durchgängig gemacht wird, so dass der Pfad Drehmoment entlang seiner vollen Länge übertragen kann.
In 2 wird der Drehmomentwandler im Drehmomentwandlerbetrieb betrieben. In einer Ausführungsform sind im Drehmomentwandlerbetrieb die jeweiligen Drücke in den Kammern 138 und 140 im Wesentlichen gleich. Der Drehmomentwandler 100 weist ein elastisches Element 142 und ein Platten- oder Abstütz-Element 144 auf. Das Element 142 kann jedes in der Technik bekannte elastische Element sein. In einer Ausführungsform befindet sich ein Ende des Elementes 142 im gleitenden Eingriff mit dem Ring 124, und die Platte 114 ist drehfest nahe dem anderen Ende des Elementes 142 befestigt. Das Element 142 ist in der Richtung 145 durch Kontakt mit der Pumpe vorgespannt, insbesondere dem Pumpenrad oder dem Deckel 146, z. B. wenn der Pumpenring 124 an der Pumpe festgeschweisst ist. Da die jeweiligen Drücke in der Kammer 138 und der Kammer 140 im Wesentlichen gleich sind, veranlasst die Vorspannung auf dem elastischen Element das elastische Element sich in der Richtung 145 zu verschieben, an der Stützplatte anzuschlagen, und die Stützplatte gegen die Platten 129 zu drücken, um die Kupplung 126 zu schliessen. Anders gesagt, das elastische Element bewegt die Platte in die Richtung 145 wenn ein Druck der von dem elastischen Element in der Richtung 145 ausgeübt wird grösser ist als eine Kraft, die von dem Fluid in der Kammer 140 auf die Kolbenplatte 114 in der axialen Richtung 147 im Wesentlichen entgegengesetzt zu der axialen Richtung 145 aufgebracht wird.
In vorteilhafter Weise ermöglicht ein Schliessen der Kupplung 126 es dem Drehmomentwandler im Drehmomentwandlerbetrieb zu arbeiten, wobei alle drei Kammern 137, 138 und 140 im Wesentlichen den gleichen Druck aufweisen, z. B. wie es der Fall ist wenn das Fahrzeug welches den Drehmomentwandler enthält abgestellt ist. Das heisst, der Drehmomentwandler wird im Drehmomentwandlerbetrieb betrieben, ohne dass es Erforderlich ist, den Fluiddruck in den Kammern zu erhöhen, was einem der oben genannten Probleme Rechnung trägt. Die Stützplatte ist betrieblich dazu eingerichtet, dass sie wenn sie die Federkraft aufnimmt in das Pumpenkupplungspaket eingreift. Die Stützplatte kann jede Form aufweisen, welche in ausreichender Weise die Kraft von der Feder aufnimmt und diese Kraft auf das Kupplungspaket überträgt. Im Drehmomentwandlerbetrieb ist die Drehmomentwandlerkupplung 128 offen. Daher beginnt der Drehmomentpfad im Motor des Fahrzeuges und führt durch den Deckel 108 zu dem Dämpfer 120 zu dem Antriebsring 122 zu der Pumpenkupplung 126 zu dem Pumpenring 124 und schliesslich zur Pumpe 102, wobei das Drehmoment hydraulisch auf die Turbine übertragen wird, um die Turbinennabe und die Welle 110 anzutreiben.
Wie oben festgehalten, kann ein Druckausgleich zwischen allen drei Kammern auftreten, wenn der Motor abgeschaltet ist. Daher drückt, wenn der Motor abgeschaltet ist, die Feder 142 die Kupplung 126 in eine im Eingriff befindliche oder geschlossene Position. Daher ist der Drehmomentwandler 100 ein üblicherweise geschlossener Multifunktions-Drehmomentwandler. Das heisst, die Kupplung ist geschlossen, wenn sich der Motor nicht in Betrieb befindet, oder wenn keine mit Druck beaufschlagten Fluide an den Drehmomentwandler geliefert werden. In vorteilhafter Weise ermöglicht es die üblicherweise geschlossene Konstruktion dem Fahrzeug zu beschleunigen sobald der Motor eingeschaltet ist, ohne dass es erforderlich ist, dass zuerst bedrücktes Fluid in eine oder mehrere der Druckkammern gedrückt wird.
3 ist eine teilweise Querschnittsansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers 100, der sich im entkoppelten Leerlaufbetrieb befindet.
3a ist ein Ausschnitt des Bereiches 3a in 3. Das Folgende ist mit Bezug auf die 3 und 3a zu sehen. Im entkoppelten Leerlaufbetrieb sind die Kupplungen 126 und 128 beide offen. Im entkoppelten Leerlaufbetrieb ist die Druckkammer 140 mit Fluid mit höherem Druck über den Kanal 134 gefüllt. Das Gebiet mit höherem Druck ist durch die Schattierung angedeutet, die sich über die gesamte Druckkammer 140 erstreckt. Der Fluiddruck in der Kammer 140 ist höher als der Fluiddruck in der Kammer 138 und veranlasst den Kolben 114 sich axial in die Richtung 147 zu bewegen. Die Bewegung der Kolbenplatte schiebt die Feder 142 in die Richtung 147 fort von der Stützplatte 144 und löst damit die Pumpenkupplung 126. Eine Nahansicht der Feder, der Stützplatte und der Pumpenkupplung ist in 3a gezeigt. In 3a berühren sich die Feder und die Stützplatte nicht, daher ist die Kupplung in der gelösten Position. Wenn die Pumpenkupplung 126 gelöst ist, dann wird der Drehmomentpfad zwischen dem Motor und der Pumpe geöffnet, da die Pumpenplatte 124 von dem Antriebsring 122 entkoppelt ist. Der Druck in der Kammer 140 verschiebt die Platte 114 in der Richtung 147 fort von den Platten 116 und 118, was auch die Kupplung 128 öffnet.
4 ist eine teilweise Querschnittsansicht des Drehmomentwandlers 100, der in 2 im Überbrückungsbetrieb gezeigt ist.
4a ist ein Ausschnitt des Gebietes 4a in 4. Das nun Folgende gilt mit Bezug auf die 4 und 4a. Im Überbrückungsbetrieb sind sowohl die Kupplung 126 als auch die Kupplung 128 beide geschlossen. Im Überbrückungsbetrieb sind die Druckkammern 137 und 138 beide mit Fluid mit höherem Druck jeweils durch die Kanäle 130 und 132 gefüllt, wie durch die Schattierung der beiden Kammern angezeigt ist. Der Fluiddruck in der Kammer 138 ist höher als der Fluiddruck in der Kammer 140 und veranlasst die Kolbenplatte 114 sich axial in Richtung 145 zu verschieben, entgegensetzt zu der Richtung in der sich die Platte im entkoppelten Leerlaufbetrieb verschiebt. Die Bewegung der Kolbenplatte in der Richtung 145 schliesst die Kupplung 128. Die Bewegung der Kolbenplatte drückt die Feder 142 auch gegen die Stützplatte 144, so dass sich die Pumpenkupplung 126 auch schliesst. Anders als die Feder und die Stützplatte, die im entkoppelten Leerlaufbetrieb in der 3a gezeigt werden, befinden sich die Feder und die Stützplatte im Überbrückungsbetrieb des Multifunktions-Drehmomentwandlers im Eingriff. Im Überbrückungsbetrieb wird der Deckel des Drehmomentwandlers mechanisch mit der Turbinennabe durch den Dämpfer und die Kupplung 128 verbunden, so dass Drehmoment direkt von dem Motor durch die Drehmomentwandlerkupplung auf das Getriebe übertragen wird, und damit den Wirkungsgrad erhöht.
5 ist eine teilweise Querschnittsansicht des Drehmomentwandlers 100, der in 2 gezeigt wird, und Kraftangriffspunkte und gebräuchliche Entfernungen zeigt, um die Kraft zu berechnen, die von der Feder 142 benötigt wird, um die Pumpenkupplung in Eingriff zu bringen. Die Kraft der auf die Stützplatte wirkenden Feder muss gross genug sein um die Kupplung 126 in Eingriff zu bringen. Die Kraft der auf die Stützplatte wirkenden Feder, die in 5 als Beaufschlagungskraft F_a gezeigt wird, kann mit der Gleichung: T = F_a·r_o·μ·n berechnet werden, wobei T das Drehmoment des Motors ist, welches auf den Drehmomentwandler übertragen wird; r_o die Entfernung zwischen dem Angriffspunkt der Kraft Fa und dem Zentrum des Drehmomentwandlers ist, welche durch die Strichlinie 150 dargestellt wird, die folgendermassen berechnet werden kann: 2/3·((r₂ ^ 3 – r₁ ^ 3)/(r₂ ^ 2 – r₁ ^ 2) = 0.121358 m, wobei r₁ und r₂ in 5 gezeigt werden; μ der Reibungskoeffizient zwischen jeder Gruppe von Kupplungsscheiben in dem Pumpenkupplungspaket ist; und n die Anzahl von Flächenpaaren ist, die zusammenwirken wenn das Kupplungspaket geschlossen ist. Zum Beispiel, wenn T = 500 Nm, r₁ = .115 m, r₂ = .1275 m, μ = 0.1, und n = 4 (wie in 5 gezeigt), dann ist 500 Nm = F_a·2/3·((.1275 ^ 3 – .115 ^ 3)/(.1275 ^ 2 – .115 ^ 2)·0.1·4. Wenn man dies nach F_a auflöst, dann ergibt sich F_a = 10330 N. Festzuhalten ist, dass dies lediglich eine Beispielrechnung für eine bestimmte Gruppe von Werten ist, die nur angegeben ist, um das Verfahren zur Bestimmung der Federkräfte beispielhaft darzustellen und daher die vorliegende Erfindung in keiner Weise einschränkt. Verschiedene Drehmomentwandler haben verschiedene Abmessungen und Spezifikationen, die natürlich verschiedene Werte für die Beaufschlagungskraft F_a ergeben.
6 ist eine vergrösserte Ansicht eines Gebietes 6 das in 5 gezeigt ist. Das Element 142 wird in zwei Positionen gezeigt: die Position 152 wird durch durchgezogene Linien dargestellt und die Position 154 wird durch gepunktete Linien dargestellt. Die Feder befindet sich in der Position 152, wenn die Pumpenkupplung offen ist, was im unterbrochenen Leerlaufbetrieb stattfindet wie mit Bezug auf 3 beschrieben. Die Feder befindet sich in der Position 154 wenn die Pumpenkupplung geschlossen ist, was im Drehmomentwandlerbetrieb und im Überbrückungsbetrieb auftritt, wie jeweils mit Bezug auf die 2 und 4 beschrieben.
Wie in 6 gezeigt, ist die Kraft F₃ die Kraft, welche durch die Kolbenplatte 114 erforderlich ist, um die Feder 142 von der Position 154 zur Position 152 zu verschieben. Wie oben erörtert, verschiebt die Kolbenplatte die Feder zur Position 152 wenn sich Fluid mit höherem Druck während des entkoppelten Leerlaufbetriebes in der Kammer 140 befindet. Die Kraft F₂ ist diejenige Kraft, die erforderlich ist, um die Pumpenkupplung zu schliessen. In vorteilhafter Weise ist die Kraft F₃ wegen des Verhältnisses der Entfernung r₃ zur Entfernung r₄ kleiner als die Kraft F₂. Die Entfernungen r₃ und r₄ sind die entsprechenden Entfernungen von den Kräften F₂ und F₃ zu dem festgelegten Ende der Feder 142. Die Feder wird von dem Pumpenring 124 und dem Pumpenrad 126 festgehalten, und die Kraft F₁ ist die auf die Feder wirkende Kraft, die von dem Rad 146 aufgebracht wird. Die Entfernungen r₃ und r₄ werden im Wesentlichen von dem Punkt gemessen an dem die Kraft F₁ angreift. Festzuhalten ist, dass die Kraft F₂ von der Grösse her gleich ist wie die Kraft F_a, die in 5 gezeigt wird.
Daraus wird ersichtlich, dass die Ziele der vorliegenden Erfindung wirksam erreicht werden, obgleich Modifikationen und Änderungen an der Erfindung für Fachleute ersichtlich sind, und diese Modifikationen sich innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung befinden. Festzuhalten ist auch, dass die vorangegangene Beschreibung lediglich die vorliegende Erfindung beispielhaft darstellt und in keinster Weise einschränkt. Daher sind andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich ohne über den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung hinauszugehen.

Claims

Multifunktions-Drehmomentwandler, der Folgendes aufweist: eine Pumpenkupplung; und ein nachgiebiges Element, welches so angeordnet ist, dass es die Pumpenkupplung während des Betriebes des Drehmomentwandlers im Drehmomentwandlerbetrieb schliesst.
Multifunktions-Drehmomentwandler nach Anspruch 1, wobei das nachgiebige Element dazu eingerichtet ist, die Pumpenkupplung während des Betriebes des Drehmomentwandlers im Überbrückungsbetrieb zu schliessen.
Multifunktions-Drehmomentwandler nach Anspruch 1, wobei der weiterhin eine Drehmomentwandlerkupplung aufweist.
Multifunktions-Drehmomentwandler nach Anspruch 3, wobei das nachgiebige Element dazu eingerichtet ist, die Pumpenkupplung während des Betriebes des Drehmomentwandlers im Überbrückungsbetrieb zu schliessen.
Multifunktions-Drehmomentwandler nach Anspruch 1, der weiterhin Folgendes aufweist: eine axial verschiebliche Kolbenplatte, die mit dem nachgiebigen Element verbunden ist; und erste und zweite Fluidkammern, die auf entgegengesetzten Seiten der Kolbenplatte angeordnet sind, wobei während des Betriebes im Drehmomentwandlerbetrieb jeweilige Fluiddrücke in der ersten und in der zweiten Fluidkammer im Wesentlichen gleich sind.
Multifunktions-Drehmomentwandler nach Anspruch 1, der weiterhin Folgendes aufweist: eine axial verschiebliche Kolbenplatte, die mit dem nachgiebigen Element verbunden ist; und eine erste und eine zweite Fluidkammer, die auf gegenüberliegenden Seiten des Verbindungselements angeordnet sind, wobei während des Betriebes im entkoppelten Leerlaufbetrieb der Fluiddruck in der ersten Fluidkammer höher ist als der Fluiddruck in der zweiten Fluidkammer.
Multifunktions-Drehmomentwandler nach Anspruch 1, der weiterhin Folgendes aufweist: eine axial bewegliche Kolbenplatte, die mit dem nachgiebigen Element verbunden ist; und eine erste und eine zweite Fluidkammer, die auf verschiedenen Seiten des Verbindungselements angeordnet sind, wobei während des Betriebes des Drehmomentwandlers im Überbrückungsbetrieb der Drehmomentwandlerkupplung der Fluiddruck in der ersten Fluidkammer niedriger ist als der Fluiddruck in der zweiten Fluidkammer.
Multifunktions-Drehmomentwandler nach Anspruch 1, der weiterhin Folgendes aufweist: eine axial bewegliche Kolbenplatte, die mit dem elastischen Element verbunden ist; einen Dämpfer, der drehfest mit dem Deckel des Drehmomentwandlers und mit der Pumpenkupplung verbunden ist; und eine Pumpe, die drehfest mit der Pumpenkupplung und dem nachgiebigen Element verbunden ist.
Multifunktions-Drehmomentwandler, der Folgendes umfasst: eine Pumpenkupplung mit einer axial verschieblichen Platte, wobei die Kupplung durch Aufbringen einer Kraft auf die Platte in einer ersten Axialrichtung geschlossen werden kann; ein axial bewegliches nachgiebiges Element, welches mit der Platte in Eingriff gebracht und vorgespannt werden kann, um eine erste Kraft in der ersten axialen Richtung aufzubringen; und eine Kolbenplatte, die mit dem elastischen Element verbunden ist und mindestens einen Teil einer ersten Kammer bildet, wobei das elastische Element die Platte in der ersten axialen Richtung verschiebt, wenn die erste Kraft grösser ist als die zweite Kraft, die von dem Fluid in der ersten Kammer auf die Kolbenplatte in der zweiten axialen Richtung ausgeübt wird, die im Wesentlichen entgegengesetzt zu der ersten axialen Richtung ist.
Multifunktions-Drehmomentwandler nach Anspruch 9, der weiterhin ein Pumpenrad aufweist, und wobei das erste Ende des nachgiebigen Elementes axial durch das Pumpenrad festgelegt ist, und die Kolbenplatte in der Nähe des zweiten Endes des nachgiebigen Elementes befestigt ist.
Multifunktions-Drehmomentwandler nach Anspruch 10, wobei das nachgiebige Element als Reaktion auf den Fluiddruck in der ersten Kammer um das erste Ende klappbar ist.
Multifunktions-Drehmomentwandler nach Anspruch 10, wobei das nachgiebige Element durch Kontakt mit dem Pumpenrad vorgespannt ist.
Multifunktions-Drehmomentwandler nach Anspruch 9, der weiterhin eine Drehmomentwandlerkupplung aufweist, und wobei die Kolbenplatte verschieblich ist, um die Drehmomentwandlerkupplung zu betätigen.