DE10314326A1

DE10314326A1 - Hydrodynamischer Wandler mit Primärkupplung und/oder Überbrückungskupplung

Info

Publication number: DE10314326A1
Application number: DE2003114326
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. Leber
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-07

Abstract

Es wird ein hydrodynamischer Wandler für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, umfassend eine Pumpe (2), eine Turbine (3), welche mit der Getriebeeingangswelle (4) verbunden ist, einen Stator (5), eine Primärkupplung (PK), welche den Antrieb (6) mit der Pumpe (Pumpenrad) (2) lösbar verbindet und/oder eine Wandlerüberbrückungskupplung (WK), welche den Antrieb (6) mit der Getriebeeingangswelle (4) lösbar verbindet, wobei unabhängig von der Anzahl und Art der Kupplungen (WK, PK) die axialen Außenabmessungen und die Anschlussbauteile zum Grundgetriebe gleich sind, wobei die Wandler (1) unabhängig von Anzahl und Art der Kupplungen (WK, PK) austauschbar und einbaugleich sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Wandler mit Primär- und/oder Wandlerüberbrückungskupplung für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Arbeitsmaschine wie beispielsweise eines Radladers, eines Staplers oder eines Dumpers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Hydrodynamische Wandler sind seit der Einführung automatischer Getriebe das Bindeglied zwischen einer Antriebsmaschine und dem eigentlichen Getriebe. Ein Wandler ermöglicht zum einen durch den Schlupf ein komfortables ruckfreies Anfahren und dämpft gleichzeitig Drehungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors. Zum anderen stellt die prinzipbedingte Momentüberhöhung ein großes Anfahrmoment zur Verfügung.
Ein hydrodynamischer Wandler besteht nach dem Stand der Technik aus einem Pumpenrad, einem Turbinenrad, dem Reaktionsglied (Leitrad, Stator) und dem zur Drehmomentübertragung notwendigen Öl.
Das Pumpenrad, welches durch den Motor angetrieben wird, versetzt das Öl im Wandler in eine kreisförmige Strömung. Diese Ölströmung trifft auf das Turbinenrad und wird dort in der Strömungsrichtung umgelenkt.
Im Nabenbereich verlässt das Öl die Turbine und gelangt auf das Reaktionsglied (Leitrad), wo es erneut umge lenkt und somit in der passenden Anströmrichtung dem Pumpenrad zugeführt wird.
Durch die Umkehr entsteht am Leitrad ein Moment, dessen Reaktionsmoment das Turbinenmoment erhöht. Das Verhältnis Turbinenmoment zu Pumpenmoment wird als Momenterhöhung bezeichnet. Je größer der Drehzahlunterschied zwischen Pumpe und Turbine ist, desto größer ist die Momenterhöhung, welche bei stehender Turbine die maximale Größe hat. Mit zunehmender Turbinendrehzahl sinkt folglich die Momenterhöhung ab. Erreicht die Turbinendrehzahl ca. 85% der Pumpendrehzahl, wird die Momenterhöhung = 1, d.h. das Turbinenmoment ist gleich dem Pumpenmoment.
Das Leitrad, das sich über den Freilauf und die Leitradwelle zum Getriebegehäuse abstützt, läuft in diesem Zustand frei in der Strömung mit und der Freilauf wird überrollt. Von diesem Punkt an arbeitet der Wandler als reine Strömungskupplung. Während der Wandlung steht das Leitrad still und wird über den Freilauf zum Gehäuse abgestützt.

Aus dem Stand der Technik sind Wandler bekannt, welche eine Wandlerüberbrückungskupplung und eine Primärkupplung umfassen, wobei die Primärkupplung (PK) zwischen Motor und Wandler und die Wandlerüberbrückungskupplung zwischen Motor und Getriebe geschaltet ist.

Derartige Wandler sind üblicherweise für Fahrzeuge vorgesehen, die Arbeiten bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten verrichten, aber auch mit hohen Geschwindigkeiten fahren können. Beispielsweise ist im Rahmen der DE 195 21 458 A1 ein Wandler mit Wandlerüberbrückungskupplung und Primärkupplung beschrieben. Nach dem Stand der Technik ist für Wandlerüberbrückungskupplung und Primärkupplung jeweils eine eigene Druckzuführung und eine eigene Ventileinheit vorgesehen.

Es sind auch Wandler bekannt, die eine Wandlerüberbrückungskupplung umfassen und insbesondere bei Transportfahrzeugen, wie z.B. Dumper oder Krane eingesetzt werden. Dahingegen werden Wandler mit Primärkupplung bei Arbeitsmaschinen wie z.B. Radlader oder Stapler eingesetzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrodynamischen Wandler zu schaffen, der eine Wandlerüberbrückungskupplung und/oder eine Primärkupplung umfasst, der kompakt ausgeführt ist und eine geringe Anzahl von Bauteilen aufweist. Zudem sollen die erfindungsgemäße Wandler unabhängig von Art und Anzahl der Kupplungen (PK, WK) bzw. der Kupplungsausführungen austauschbar und einbaugleich sein.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Demnach wird vorgeschlagen, dass unabhängig von der Anzahl und Art der Kupplungen die axialen Außenabmessungen und die Anschlussbauteile zum Grundgetriebe gleich sind.

Bei Wandlern mit Primär- oder Wandlerüberbrückungskupplung wird die Primärkupplung an derselben Stelle im Wandler angeordnet, wie die Wandlerüberbrückungskupplung, wobei dies bevorzugterweise motorseitig erfolgt.

Des weiteren sind für den Fall eines Wandlers mit Überbrückungskupplung und Primärkupplung erfindungsgemäß beide Kupplungen motorseitig untergebracht.

Diese drei erfindungsgemäßen Wandlerausführungsformen (d.h. mit Primärkupplung, mit Wandlerüberbrückungskupplung und mit Primärkupplung und Wandlerüberbrückungskupplung) sind untereinander austauschbar, einbaugleich und weisen axial dieselben Außenabmessungen auf.

Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird die Verwendung desselben Grundgetriebes für alle drei Wandlerausführungen ermöglicht, wobei keine unterschiedlichen Bauteile für den Wandleranschluss benötigt werden.

Die Naben der erfindungsgemäßen Wandler sind mit denselben Profilen ausgerüstet und die axialen Ausdehnungen sind derart konzipiert, dass die Überdeckung mit den Getriebewellen ausreichend ist. Das bedeutet, dass für alle drei Wandlerausführungen dieselbe Zentralwelle, Turbinenwelle, Leitradstütze und derselbe Anschluss an der Pumpennabe bzw. Wandlerschale getriebeseitig vorgesehen sind.

In vorteilhafter Weise wird nur eine Druckzuführung für alle Wandlerausführungen benutzt, welche immer an derselben Stelle vorgesehen ist. Die Druckzuführung kann durch die Zentralwelle, im Spalt zwischen Zentralwelle und Turbinenwelle oder, wenn keine Zentralwelle vorhanden ist, innerhalb der Turbinenwelle erfolgen.

Gemäß der Erfindung kann dieselbe Ventileinheit für die Ansteuerung der Kupplungen sämtlicher Wandlerausführungen verwendet werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1: Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine Wandlerüberbrückungskupplung vorgesehen ist;
2: Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine Primärkupplung vorgesehen ist;
3: Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine Primärkupplung vorgesehen ist;
4: Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine Primärkupplung vorgesehen ist;
5: Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine Primärkupplung vorgesehen ist;
6: Eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Wandlerüberbrückungskupplung und die Primärkupplung nebeneinander angeordnet sind;
7: Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Wandlerüberbrückungskupplung und die Primärkupplung übereinander angeordnet sind;
8: Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Wandlerüberbrückungskupplung und die Primärkupplung übereinander angeordnet sind; und
9: Eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Wandlerüberbrückungskupplung und die Primärkupplung übereinander angeordnet sind.
In 1 ist ein hydrodynamischer Wandler 1 gezeigt, umfassend eine Pumpe 2, eine Turbine 3, welche mit der Getriebeeingangswelle 4 verbunden ist, und einen Stator 5. Ferner sind der Antrieb 6 des Motors sowie die Wandlerschale 7 gezeigt. Der Wandler 1 umfasst eine motorseitig angeordnete Wandlerüberbrückungskupplung WK, welche den Antrieb 6 mit dem Getriebe bzw. der Getriebeeingangswelle 4 lösbar verbindet.
Zur Betätigung der Wandlerüberbrückungskupplung WK ist ein Kolben 8 vorgesehen, dessen Kolbenraum 12 über eine Druckzuführung 9 mit Hydrauliköl versorgt wird. Hierbei erfolgt die Druckzuführung im Spalt zwischen Zentralwelle 11 und Getriebeeingangswelle 4 bzw. Turbinenwelle, kann aber im Rahmen weiterer Ausführungsformen durch die Zentralwelle 11 oder, wenn keine Zentralwelle 11 vorhanden ist, innerhalb der Getriebeeingangswelle bzw. Turbinenwelle 4 erfolgen.
Wenn nun anstelle der Wandlerüberbrückungskupplung WK der Wandler eine Primärkupplung PK aufweisen soll, dann ist die Primärkupplung PK an derselben Stelle im Wandler 1 angeordnet, wie die Wandlerüberbrückungskupplung WK. Dies wird anhand der 2, 3, 4 und 5 verdeutlicht, welche jeweils eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wandlers mit einer Primärkupplung PK darstellen.
Gemäß 2 ist der Innenlamellenträger der Primärkupplung PK mit der Pumpe 2 verbunden, kann aber auch einstückig ausgeführt sein. Der Außenlamellenträger der Primärkupplung PK ist über die Wandlerschale 7 mit dem Antrieb des Motors verbunden.
Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform ist die wandlerschale 7 über eine verschraubte Scheibe 13 mit dem Innenlamellenträger der Primärkupplung PK verbunden und der Außenlamellenträger der Primärkupplung PK ist mit der Pumpe 2 verbunden (oder einstückig ausgeführt).
Bei den in 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen ist der Außenlamellenträger der Primärkupplung PK mit der Pumpe 2 verbunden; der Antrieb 6 des Motors ist mit dem Innenlamellenträger 10 der Primärkupplung PK verbunden. Bei der Ausführungsform nach 5 wird die Primärkupplung PK unter Druckbeaufschlagung geöffnet, während in den in den 2, 3 und 4 gezeigten Beispielen die Primärkupplung PK unter Druckbeaufschlagung gegen den Wandlerinnendruck geschlossen wird.
Wie aus den 1 bis 5 ersichtlich, sind die Anschlussbauteile zum Grundgetriebe gleich und zwar unabhängig von den Kupplungsausführungen. Insbesondere sind Zentralwelle 11, Turbinenwelle bzw. Getriebeeinganswelle 4, Leitradstütze 15 und die getriebeseitigen Anschlüsse an der Pumpennabe 16 bzw. Wandlerschale 7 gleich. Es wird auch die gleiche Druckzuführung 9 für alle Wandlerausführungen benutzt, die immer an derselben Stelle vorgesehen ist. Des weiteren wird für alle Kupplungsausführungen dieselbe Ventileinheit zur Ansteuerung der Kupplungen (PK, WK) verwendet.
Gemäß der Erfindung sind auch Wandler die eine Wandlerüberbrückungskupplung und eine Primärkupplung aufweisen ebenfalls derart ausgestaltet, dass die Anschlussbauteile zum Grundgetriebe gleich sind und zwar unabhängig von der Kupplungsanordnung. Auch in diesem Fall sind Zentralwelle 11, Turbinenwelle bzw. Getriebeeinganswelle 4, Leitradstütze 15 und die getriebeseitigen Anschlüsse an der Pumpennabe 16 bzw. Wandlerschale 7 gleich. Zudem wird auch die gleiche Druckzuführung 9 für alle Wandlerausführungen benutzt. Dies wird anhand der 6, 7, 8 und 9 verdeutlicht.
In 6 ist die Pumpe 2 mit dem Innenlamellenträger der Primärkupplung PK verbunden und der Aunenlamellenträger der Primärkupplung PK ist über die Wandlerschale 7 mit dem Antrieb 6 verbunden. Die Turbine 3 ist mit dem Innenlamellenträger der Wandlerüberbrückungskupplung WK verbunden und der Aunenlamellenträger 14 der Wandlerüberbrückungskupplung WK ist ebenfalls über die Wandlerschale 7 mit dem Antrieb 6 verbunden.
In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wandlers gezeigt. Auch in diesem Fall sind die Primärkupplung PK und die Wandlerüberbrückungskupplung WK in etwa übereinander angeordnet, und werden durch einen gemeinsamen Kolben 8 über eine gemeinsame Ölzuführung 9 betätigt.
Bei der Ausführungsform gemäß 7 ist die Pumpe 2 mit dem Innenlamellenträger der Primärkupplung PK verbunden. Der Außenlamellenträger der Primärkupplung PK ist mit dem Antrieb 6 verbunden. Die Turbine 3 ist mit dem Außenlamellenträger der Wandlerüberbrückungskupplung WK verbunden und der Antrieb 6 ist über eine verschraubte Scheibe 13 mit dem Innenlamellenträger der Wandlerüberbrückungskupplung WK verbunden.
Bei dem Wandler gemäß 8 ist die Pumpe 2 (Pumpenrad) mit dem Außenlamellenträger der Primärkupplung PK verbunden oder einstückig ausgeführt. Der Innenlamellenträger 10 der Primärkupplung PK ist mit dem Antrieb 6 verbunden oder einstückig ausgeführt. Die Turbine 3 ist mit dem Innenlamellenträger der Wandlerüberbrückungskupplung WK verbunden; ferner ist der Antrieb 6 mit dem Außenlamellenträger 14 der Wandlerüberbrückungskupplung WK verbunden, welcher gleichzeitig auch der Innenlamellenträger 10 der Primärkupplung PK sein kann.
Die Anschlussbauteile zum Grundgetriene sind erfindungsgemäß auch bei der in 9 gezeigten Ausführungsform gleich. Die Pumpe 2 ist hierbei mit dem Außenlamellenträger der Primärkupplung verbunden. Der Innenlamellenträger der Primärkupplung PK ist mit dem Antrieb 6 verbunden. Die Turbine 3 ist mit dem Außenlamellenträger der Wandlerüberbrückungskupplung WK verbunden und der Antrieb 6 ist über eine verschraubte Scheibe 13 mit dem Innenlamellenträger der Wandlerüberbrückungskupplung verbunden.
Die Ausführungsformen gemäß den 6 bis 9 weisen zudem den Vorteil auf, dass die Primärkupplung PK und die Wandlerüberbrückungskupplung WK durch einen gemeinsamen Kolben 8 über eine gemeinsame Ölzuführung 9 betätigbar sind.

1: hydrodynamischer Wandler
2: Pumpenrad
3: Turbine
4: Getriebeeingangswelle
5: Stator
6: Antrieb des Motors
7: Wandlerschale
8: Kolben
9: Ölzuführung
10: Innenlamellenträger der Primärkupplung
11: Zentralwelle
12: Kolbenraum
13: Scheibe
14: Außenlamellenträger der Wandlerüberbrückungskupplung
15: Leitradstütze
16: Pumpennabe
PK: Primärkuplung
WK: Wandlerüberbrückungskupplung

Claims

Hydrodynamischer Wandler für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Pumpe (2), eine Turbine (3), welche mit der Getriebeeingangswelle (4) verbunden ist, einen Stator (5), eine Primärkupplung (PK), welche den Antrieb (6) mit der Pumpe (Pumpenrad) (2) lösbar verbindet und/oder eine Wandlerüberbrückungskupplung (WK), welche den Antrieb (6) mit der Getriebeeingangswelle (4) lösbar verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass unabhängig von der Anzahl und Art der Kupplungen (WK, PK) die axialen Außenabmessungen und die Anschlussbauteile zum Grundgetriebe gleich sind, wobei die Wandler (1) unabhängig von Anzahl und Art der Kupplungen (WK, PK) austauschbar und einbaugleich sind.
Hydrodynamischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Wandlern mit Primär- oder Wandlerüberbrückungskupplung die Primärkupplung (PK) an derselben Stelle im Wandler (1) angeordnet ist, wie die Wandlerüberbrückungskupplung (WK).
Hydrodynamischer Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe Grundgetriebe unabhängig von Art und Anzahl der Kupplungen (PK, WK) an den Wandler (1) anschließbar ist, wobei keine unterschiedlichen Bauteile für den Wandleranschluss benötigt werden.
Hydrodynamischer Wandler nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass unabhängig von Art und Anzahl der Kupplungen (PK, WK) dieselbe Zentralwelle (11), Turbinenwelle (4), Leitradstütze (15) und derselbe Anschluss an der Pumpennabe (16) bzw. Wandlerschale (7) getriebeseitig vorgesehen sind.
Hydrodynamischer Wandler für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Pumpe (2), eine Turbine (3), welche mit der Getriebeeingangswelle (4) verbunden ist, einen Stator (5), eine Primärkupplung (PK), welche den Antrieb (6) mit der Pumpe (Pumpenrad) (2) lösbar verbindet und/oder eine Wandlerüberbrückungskupplung (WK), welche den Antrieb (6) mit der Getriebeeingangswelle (4) lösbar verbindet, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für alle Kupplungsausführungen nur eine Druckzuführung (9) vorgesehen ist, welche immer an derselben Stelle angeordnet ist.
Hydrodynamischer Wandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckzuführung durch die Zentralwelle (11), im Spalt zwischen Zentralwelle (11) und Turbinenwelle (4) oder innerhalb der Turbinenwelle (4) vorgesehen ist.
Hydrodynamischer Wandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für alle Kupplungsausführungen dieselbe Ventileinheit zur Ansteuerung der Kupplungen (PK, WK) verwendet wird.