DE19812686C1 - Drehmomentwandler - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehmomentwandler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Drehmomentwandler werden im Fahrzeugbau häufig in Verbindung mit Automatikgetrieben eingesetzt. Es besteht dabei das Problem, daß im Fahrzeugstillstand und bei laufendem Motor eine Verlustleistung erzeugt wird, da ein über das Wandlergehäuse angetriebenes Pumpenrad ein im Wandlerinneren vorgesehenes Arbeitsfluid in Richtung zum Turbinenrad und einem Leitrad fördert. Um die Erzeugung dieser Verlustleistung zu ver­ meiden, ist es bekannt, zwischen Antriebsaggregat und Drehmomentwand­ ler eine Kupplung vorzusehen, die im Fahrzeugstillstand den Wandler und das diesem nachgeschaltete Getriebe vollständig vom Antriebsaggregat abtrennt. Diese Lösung weist den Nachteil auf, daß im allgemeinen das Wandlergehäuse und die mit diesem fest verbundenen Komponenten eine Schwungmasse für den Motor bilden und somit für einen ruhigen und runden Motorlauf sorgt. Die Abkopplung des Wandlergehäuses, und somit des gesamten Wandlers, vom Antriebsaggregat kann dazu führen, daß insbesondere im Bereich niedriger Drehzahlen der Motor unruhig beziehungs­ weise unrund läuft.

Eine weitere bekannte Lösung ist das Vorsehen einer Kupplung, welche den Drehmomentwandler von dem diesem nachgeschalteten Getriebe trennen kann. Zwar bleibt dabei auch im Bereich niedriger Drehzahlen, d. h. im Fahrzeugstillstand, der Drehmomentwandler mit dem Antriebsaggregat gekoppelt, so daß hier das Auftreten eines unrunden Laufs des Aggregats vermieden werden kann, doch muß hier das Turbinenrad die gesamte Masse derjenigen Komponenten, durch welche der Drehmomentwandler an die Kupplung angebunden ist, mitschleppen. Da im allgemeinen eine derartige Kupplung im Getriebe an der Eingangsseite desselben angeordnet ist, muß somit die Getriebeeingangswelle mitgeschleppt werden. Auch hierbei wird wieder eine Verlustleistung erzeugt.

Bei hydrodynamischen Drehmomentwandlern ist durch die vorgegebene Schaufelgeometrie der Turbinenradschaufeln einerseits und der Pumpenrad­ schaufeln andererseits eine unveränderbare Kennung des Wandlers, d. h. eine unveränderbare Wandlercharakteristik vorgegeben. Diese ist im allgemeinen an den warmgelaufenen Zustand des Motors bzw. des Getriebeöls angepaßt. Beim Starten im kalten Zustand kann durch eine zu harte Auslegung der Pumpe der Motor so stark belastet werden, daß dieser nicht richtig hochlaufen kann bzw. unrund läuft. Es besteht sogar die Gefahr, daß der Motor abgewürgt wird. Eine Lösung für dieses Problem könnte darin bestehen, bei der Auslegung der Schaufelgeometrie einen Kompromiß hinsichtlich des Kaltlaufverhaltens einerseits und des Warmlauf­ verhaltens andererseits zu schließen. Dies hat jedoch den nachteilhaften Effekt, daß bei warmgelaufenem Aggregat eine an sich mögliche Über­ tragungskapazität des Wandlers nicht genutzt wird und dadurch ein erhöhter Kraftstoffverbrauch hervorgerufen wird.

Ein Drehmomentwandler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der FR-A-2 398 231 bekannt. Bei diesem Drehmomentwandler sind bereits zwei Kupplungen vorgesehen, nämlich zum einen eine Überbrückungskupp­ lung, durch welche eine drehfeste Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Pumpenrad geschaffen werden kann, und zum anderen eine Kupplung, welche eine drehfeste Verbindung zwischen einer Turbinenradschale und der Antriebswelle vorsieht. Bei diesem bekannten Drehmomentwandler ist ein kolbenartiges Anpreßelement, welches eine Drehkopplung zwischen der Turbinenradschale und einer Abtriebswelle bereitstellt, in einem zylinder­ artigen Aufnahmeraum der Turbinenradschale verlagerbar.

Aus der US-4,018,106 ist ein Drehmomentwandler mit einer Kupplungs­ anordnung vorgesehen, die in zwei Bereiche aufgegliedert ist. Es ist zum einen eine Einwegekupplung vorgesehen, die bei Drehmomentübertragung von der Turbinenradschale auf die Abtriebswelle sperrt, bei Drehmoment­ übertragung in entgegengesetzter Richtung jedoch nicht sperrt. Weiterhin ist eine einrückbare Kupplung vorgesehen, welche nur dann eingerückt wird, wenn eine Drehmomentübertragung von der Abtriebswelle her vorliegt, um das Motorbremsmoment ausnutzen zu können.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehmomentwandler vorzusehen, bei welchem bei einfachem Aufbau insbesondere im Fahrzeug­ stillstand die Erzeugung einer Verlustleistung im wesentlichen vollständig vermieden werden kann und bei welchem trotz sehr guter Übertragungs­ charakteristiken im warmgelaufenen Zustand ein nachteilhafter Einfluß auf ein Antriebsaggregat während des Warmlaufens vermieden werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen im Anspruch 1 definierten Drehmomentwandler gelöst.

Durch das wahlweise Einrücken beziehungsweise Ausrücken der ersten Kupplungsanordnung kann der Kraftfluß durch den Drehmomentwandler hindurch unmittelbar folgend auf die Turbinenradschale unterbrochen werden. Das heißt, beispielsweise im Fahrzeugstillstand wird die erste Kupplungsanordnung ausgerückt, so daß eine Drehverbindung zwischen Turbinenradschale und Turbinenradnabe im wesentlichen nicht besteht. Es wird dann durch das Pumpenrad das Fluid zwar weiterhin in die Turbinen­ radschale gefördert, da die Turbinenradschale jedoch keine weiteren Komponenten bewegen muß, wird sie sich im wesentlichen mit der gleichen Drehzahl wie das Pumpenrad drehen, so daß hier keine Verlustleistungen erzeugt werden. Da ferner unmittelbar nach dem Start des Motors, d. h. wenn dieser und das Getriebeöl noch kalt sind, die Turbinenradschale vom Antriebsstrang, d. h. der Turbinenradnabe und der nachfolgenden Getrie­ beeingangswelle abgekoppelt werden kann, wird durch das vermittels der Pumpenradschaufeln in das Turbinenrad geförderte Fluid lediglich die Turbinenradnabe mit den daran getragenen Schaufeln in Drehung versetzt, es wird jedoch kein Drehmoment auf weitere Komponenten übertragen. D. h. im Kaltlaufzustand, in dem das Ausgangsdrehmoment des Motors relativ gering ist, wird dieser nicht dadurch zusätzlich belastet, daß er auf irgendwelche im Antriebsstrang stromabwärts des Drehmomentwandlers angeordnete Komponenten ein Drehmoment übertragen muß. Der Motor kann somit unbelastet hochdrehen und sich schnell erwärmen. Ist eine Erwärmung auf eine minimale Betriebstemperatur erfolgt, so kann in kontrollierter Weise die Kupplung zugeschaltet werden, d. h. der Schlupf in der Kupplung zunehmend verringert werden, so daß die sich zunächst frei mitdrehende Turbine abgebremst wird und beispielsweise an die Getrie­ beeingangswelle zur Drehmomentübertragung angekoppelt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentwandler umfaßt die erste Kupplungsanordnung an einer Komponente von Turbinenradschale und Turbinenradnabe wenigstens ein Reibelement und an der anderen Kom­ ponente von Turbinenradschale und Turbinenradnabe wenigstens ein Gegenreibelement sowie an der Turbinenradschale oder/und der Turbinenradnabe wenigstens ein Anpreßelement, durch welches das wenigstens eine Reibelement und das wenigstens eine Gegenreibelement zur Herstellung der Drehverbindung zwischen Turbinenradnabe und Turbinenradschale gegeneinander preßbar sind.

Weiter ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das wenigstens eine Anpreß­ element an der Turbinenradnabe vorgesehen ist, wobei dann an der Turbinenradnabe ein zylinderartiger Aufnahmeraum für das wenigstens eine Anpreßelement vorgesehen ist, in welchem das wenigstens eine Anpreßelement vorzugsweise näherungsweise in Achs­ richtung zur Herstellung beziehungsweise zum Aufheben der Drehver­ bindung bewegbar ist. Dabei ist dann das wenigstens eine Anpreßelement bezüglich der Turbinenradnabe in Umfangsrichtung um die Drehachse im wesentlichen nicht bewegbar.

Zum wahlweisen Einrücken beziehungsweise Ausrücken der ersten Kupplungsanordnung wird vorgeschlagen, daß das wenigstens eine Anpreßelement den Aufnahmeraum im wesentlichen fluiddicht abschließt, wobei in dem Aufnahmeraum eine Fluidkammer gebildet ist, welche zur Bewegung des wenigstens einen Anpreßelements mit einer Fluiddruckquelle in Fluidverbindung bringbar ist.

Da die erste Kupplungsanordnung im Bereich der Verbindung zwischen Turbinenradschale und Turbinenradnabe angeordnet ist, d. h. einem radial weit innen liegenden Bereich angeordnet ist, wird zur Herstellung eines ausreichenden Drehmomentübertragungseingriffs der ersten Kupplungs­ anordnung vorgeschlagen, daß an der einen Komponente zwei in Achs­ richtung bezüglich einander verlagerbare Reibelemente vorgesehen sind, welche mit der einen Komponente im wesentlichen drehfest verbunden sind, und daß an der anderen Komponente ein zwischen die beiden Reibelemente ragendes und mit der anderen Komponente im wesentlichen drehfest verbundenes Gegenreibelement vorgesehen ist.

Vorzugsweise ist die eine Komponente die Turbinenradschale und die andere Komponente die Turbinenradnabe.

Der erzielbare Kopplungseingriff kann dadurch noch verstärkt werden, daß das Reibelement und das Gegenreibelement unter Zwischenlagerung von Reibbelägen gegeneinander preßbar sind.

In einem normalen Fahrzustand, d. h. einem Fahrzustand mit relativ hoher und kostanter Geschwindigkeit, wird die Funktion des Drehmomentwandlers als solcher zumeist nicht benötigt. Da jedoch durch die Drehmomentüber­ tragung durch ein Arbeitsfluid im allgemeinen immer zumindest geringfügige Verlustleistungen erzeugt werden, ist es vorteilhaft, wenn der Drehmoment­ wandler ferner eine zweite Kupplungsanordnung umfaßt, durch welche das Turbinenrad wahlweise zur Drehung mit dem Wandlergehäuse verbindbar ist. Das heißt, wird diese zweite Kupplungsanordnung in einen eingerückten Zustand gebracht, so ist eine direkte Drehverbindung vom Wandlergehäuse beispielsweise zur Turbinenradnabe hin geschaffen, wobei der Drehmoment­ übertragungsweg über das Arbeitsfluid im wesentlichen umgangen ist.

Um dabei in einem Antriebssystem auftretende Drehschwingungen dämpfen zu können, wird vorgeschlagen, daß durch die zweite Kupplungsanordnung die Turbinenradschale gegebenenfalls über einen Torsionsschwingungs­ dämpfer mit dem Wandlergehäuse zur Drehung verbindbar ist.

Alternativ ist es möglich, daß durch die zweite Kupplungsanordnung die Turbinenradnabe gegebenenfalls über einen Torsionsschwingungsdämpfer mit dem Wandlergehäuse zur Drehung verbindbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentwandler sind die Eingriffskraft der ersten Kupplungsanordnung und die Eingriffskraft der zweiten Kupplungs­ anordnung voneinander unabhängig einstellbar.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben; es zeigt:

Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Drehmomentwandler; und

Fig. 2 eine schematische, der Fig. 1 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsform des Drehmomentwandlers.

In der Fig. 1 ist der dargestellte Drehmomentwandler allgemein mit 10 bezeichnet. Der Drehmomentwandler 10 umfaßt ein Wandlergehäuse 12, das im wesentlichen einen Deckel 14 sowie eine Pumpenschale 16 eines Pumpenrads 18 umfaßt. Der Deckel 14 trägt im radial äußeren Bereich eine Mehrzahl von Koppelelementen 20, mit welchen dieser über eine Flexplatte oder dergleichen an eine Antriebswelle eines Antriebsaggregats, beispiels­ weise einer Brennkraftmaschine, ankoppelbar ist. Radial innen ist der Deckel 14 mit einer Deckelnabe 22 fest verbunden, welche beispielsweise in der Antriebswelle des Aggregats drehbar gelagert werden kann.

Die Pumpenschale 16 ist radial innen mit einer Pumpennabe 24 verbunden, welche in an sich bekannter Weise zur Antriebsverbindung mit einer Arbeitsfluidpumpe, d. h. Ölpumpe oder dergleichen, ausgebildet ist. In der Pumpenschale 16 sind in Umfangsrichtung aufeinander folgend mehrere Pumpenschaufeln 26 angeordnet.

Im Innenraum 28 des Drehmomentwandler 10 ist ferner ein Turbinenrad 30 angeordnet. Das Turbinenrad 30 weist eine Turbinenradschale 32 auf, die in der dargestellten Ausgestaltungsform zweiteilig aufgebaut ist, d. h. ein radial äußeres Teil 34 derselben trägt wiederum eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Turbinenschaufeln 36, und ein mit dem radial äußeren Teil 34 beispielsweise durch Verschweißen im wesentlichen fest verbundenes radial inneres Teil 38 bildet in nachfolgend beschriebener Art und Weise eine Komponente einer Kupplungsanordnung 40.

Über die Kupplungsanordnung 40 ist die Turbinenschale 32 wahlweise zur gemeinsamen Drehung mit einer Turbinenradnabe 42 verbindbar. Die Turbinenradnabe 42 weist eine Axialverzahnung 44 auf, welche in Drehmomentübertragungseingriff mit einer komplementären Axialverzahnung 46 einer Wandlerabtriebswelle 48 gebracht werden kann, so daß über die Turbinenradnabe 42 das Drehmoment auf die Wandlerabtriebswelle 48 und von dieser in den weiteren Antriebsstrang geleitet werden kann.

Am radial äußeren Bereich der Turbinenradnabe 42 ist ein Kolben 50 einer zweiten Kupplungsanordnung 52, d. h. einer Überbrückungskupplung 52, an der Turbinenradnabe 42 gelagert. Die Lagerung ist derart, daß der Kolben 50 bezüglich der Turbinenradnabe 42 im wesentlichen frei drehbar ist und daß zwischen dem Wandlerinnenraum 28 und einem an der anderen axialen Seite des Kolbens 50 gebildeten Druckraum 54 im Bereich dieser Lagerung eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Kolben 50 und der Turbinenrad­ nabe 42 geschaffen ist. Beispielsweise kann die Lagerung durch eine Gleitlagerung, eine Wälzkörperlagerung mit zusätzlicher Abdichtung oder dergleichen vorgesehen sein. Wird der Druck im Wandlerinnenraum 28 erhöht, so wird der Kolben 50 in an sich bekannter Weise mit einer Reibfläche 56 desselben gegen eine Gegenreibfläche 58 am Deckel 14 gepreßt, so daß eine drehfeste Verbindung zwischen dem Kolben 50 und dem Deckel 14, d. h. dem Wandlergehäuse 12, geschaffen werden kann.

Hier kann im Bereich des Deckels 14 oder/und des Kolbens 50 jeweils ein Reibelement vorgesehen sein, um die reibschlüssige Verbindung zu verstärken. Das dann vom Gehäuse 12 auf den Kolben eingeleitete Drehmoment wird über einen allgemein mit 60 bezeichneten Torsions­ schwingungsdämpfer, d. h. die Nabenscheibe 62 desselben, auf die Turbinenschale 32 übertragen. Dazu greift die Nabenscheibe 62 mit einer Verzahnung in eine komplementäre Verzahnung eines mit der Turbinenrad­ schale 32 fest verbundenen Mitnehmerteils 64 ein. Der Torsionsschwin­ gungsdämpfer 60 ist von an sich bekanntem Aufbau, d. h. weist eine Nabenscheibe 62 und beidseits der Nabenscheibe 62 jeweils Deckscheiben­ elemente 66, 68 auf. Zwischen der Nabenscheibe 62 und den Deck­ scheibenelementen 66, 68 wirkt eine Dämpfungsfederanordnung 70. Man erkennt, daß bei der dargestellten Ausgestaltungsform die Deckscheiben­ elemente 66, 68 mit dem Kolben 50 der Überbrückungskupplung 52 drehfest verbunden sind. Durch den Torsionsschwingungsdämpfer 60 kann im Überbrückungszustand das Drehmoment direkt von dem Wandlergehäuse 12 auf die Turbinenschale 32 unter Dämpfung der im Antriebsstrang auftretenen Drehschwingungen übertragen werden.

Man erkennt ferner, daß axial zwischen dem Turbinenrad 30 und dem Pumpenrad 18 ein Leitrad 72 vorgesehen ist, welches wiederum eine Mehrzahl von Leitradschaufeln 74 trägt und radial innen über einen Freilauf 76 auf einer Stützwelle 78 drehbar getragen ist.

Die in der Fig. 1 dargestellte Kupplungsanordnung 40 umfaßt als turbinenradseitige Komponente das radial innere Teil 38 der Turbinenrad­ schale 32 sowie ein mit einer Verzahnung oder Vorsprüngen 78 in entsprechende Ausnehmungen 80 der Turbinenradschale 32 eingreifendes Reibelement 82. Das Reibelement 82 ist somit an der Turbinenradschale 32 drehfest gehalten, ist jedoch durch die Ausbildung der miteinander eingreifenden Vorsprünge 78 und Ausnehmungen 80 bezüglich des Teils 38 der Turbinenradschale 30 in Richtung einer Drehachse A verlagerbar. Am Reibelement 78 einerseits und an dem Teil 38 der Turbinenradschale 30 andererseits können jeweils Reibbeläge 84, 86, 88 vorgesehen sein. Dazu ist das Teil 38 der Turbinenradschale 32 in seinem radial inneren Abschnitt im wesentlichen eben ausgebildet.

Mit der Turbinenradnabe 42 ist ein allgemein mit 90 bezeichnetes Gegen­ reibelement drehfest verbunden. Das Gegenreibelement 90 greift mit einer Verzahnung 92 in eine an der Turbinenradnabe 42 vorgesehene Axialver­ zahnung 94 ein, so daß das Gegenreibelement 90 in Richtung der Dreh­ achse A bezüglich der Turbinenradnabe 42 verlagerbar ist und sich zwischen die Reibelemente 86, 88 am Reibelement 82 beziehungsweise am Teil 38 der Turbinenradschale 30 hinein erstreckt.

In der Turbinenradnabe 42 ist eine zylinderartige und sich ringartig um die Drehachse A herum erstreckende Ausnehmung 98 vorgesehen, in welcher ein Anpreßelement 96 der Kupplungsanordnung 40 aufgenommen ist. Radial innen greift das Anpreßelement 96 in die Axialverzahnung 94 ein und ist somit bezüglich der Turbinenradnabe 42 drehfest gehalten. An einer radial äußeren und einer radial inneren Wandung der Ausnehmung 98 stützt sich das Anpreßelement 96 über Dichtungsringe 100 oder dergleichen ab, so daß die Ausnehmung 98 durch das Anpreßelement 96 im wesentlichen nach innen hin dicht abgeschlossen ist und eine Fluiddruckkammer 99 gebildet ist. Diese Fluiddruckkammer 99 steht in Verbindung mit einer durch die Wandlerabtriebswelle 48 und die Turbinenradnabe 42 hindurch verlaufenden Fluidleitung 102. Dazu ist im Übergang zwischen der Wandlerabtriebswelle 48 und der Turbinenradnabe 42 wiederum durch Dichtungsringe 104 oder dergleichen ein fluiddichter Verbindungsübergang geschaffen. Durch Zufuhr von unter Druck stehendem Fluid zur Fluiddruckkammer 99 kann das Anpreßelement 96 in der Darstellung der Figur nach rechts gedrückt werden, so daß es gegen den Reibbelag 84 am Reibelement 82 drückt. Es wird dann über diese Druckwirkung das Gegenreibelement 90 zwischen den Reibbelägen 86, 88 geklemmt. Eine axiale Abstützung ist hier einerseits durch ein Axiallager 106 vorgesehen, über welches die Turbinenradnabe 42 sich axial am radial inneren Bereich des Deckels 14 abstützt, und ist andererseits durch ein Axiallager 108 vorgesehen, über welches die Turbinenradschale 32, d. h. das radial innere Teil 38 derselben, in Achs­ richtung am Leitrad 72 abgestützt ist. Das Leitrad 72 stützt sich wiederum über ein Axiallager 110 am Pumpenrad 18 ab. Man erkennt, daß am radial inneren Abschnitt des Teils 38 der Turbinenradschale 30 ein axialer Vorsprung oder mehrere axiale Vorsprünge vorgesehen sind, welche eine radiale Zentrierung für das Lager 108 bilden.

Im folgenden wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Drehmoment­ wandlers beschrieben.

In einem Zustand, in dem ein mit dem erfindungsgemäßen Drehmoment­ wandler 10 ausgestattetes Fahrzeug steht, d. h. kein Drehmoment vom Antriebsaggregat auf Antriebsräder übertragen werden soll, ist die Kupplungsanordnung 40 in einem ausgerückten Zustand. Das heißt, es wird kein unter Druck stehendes Arbeitsfluid über die Leitung 102 in die Fluiddruckkammer 99 eingeleitet, so daß das Anpreßelement 96 das Reibelement 82 nicht gegen das Gegenreibelement 90 preßt. In diesem Zustand ist im wesentlichen keine Drehkopplung zwischen Turbinenrad­ schale 30 und Turbinenradnabe 42 gebildet. Da das Wandlergehäuse 12 mit dem Antriebsaggregat drehfest verbunden ist und sich auch im Standzu­ stand des Fahrzeugs mit der Welle des Antriebsaggregats dreht, wird durch die mit der Pumpenradnabe 24 verbundene Ölpumpe Öl in den Innenraum 28 des Wandlers 10 eingeleitet. Durch den sich dabei aufbauenden Öldruck wird das Arbeitsfluid durch die Pumpenschaufeln 26 und über die Schaufeln 74 des Leitrads zu den Turbinenschaufeln 36 gefördert. Dies hat zur Folge, daß auch das Turbinenrad 30 sich drehen wird. Da jedoch das Turbinenrad 30 keine weiteren Massen mitschleppen muß, wird sich in diesem Zustand ein Drehzahlverhältnis zwischen Pumpenrad 18 und Turbinenrad 30 im Bereich von 1 einstellen. Auch das Leitrad 72 wird sich in diesem Zustand in der gleichen Richtung wie das Pumpenrad 18 und das Turbinenrad 30 drehen. Da alle drei Komponenten Pumpenrad 18, Leitrad 72 und Turbinen­ rad 30 sich in der gleichen Drehrichtung drehen, wird es keine sogenannten Pansch-Verluste zwischen Pumpenrad 18 und Leitrad 72 beziehungsweise zwischen Leitrad 72 und Turbinenrad 30 geben. Soll nun das Fahren begonnen werden, was beispielsweise durch Betätigung eines Gaspedals erfaßt werden kann, so steuert eine in der Figur mit 112 bezeichnete Steuer/Regel-Vorrichtung, wie durch einen Pfeil 114 gezeigt, eine Fluid­ druckquelle an, oder schaltet ein Fluidventil frei, so daß über die Leitung 102 unter Druck stehendes Fluid in die Fluiddruckkammer 99 eingeleitet wird. Dabei muß der in der Kammer 99 aufgebaute Druck größer sein als der im Wandlerinneren 28 herrschende Druck, um das Anpreßelement 96 in der Darstellung der Figur nach rechts zu pressen und somit die Kupplungsanord­ nung 40 in einen eingerückten Zustand zu bringen. Da diese Druckdifferenz erforderlich ist, ist auch eine separate Leitung 102 zur Fluidversorgung der Fluidkammer 99 und gegebenenfalls eine separate Fluiddruckquelle erforderlich.

Ist die Kupplungsanordnung 40 in ihrem eingerückten Zustand, so ist nun die Drehmomentübertragung über den Drehmomentwandler 10 hinweg in an sich bekannter Art und Weise, d. h. über das Turbinenrad 30 zur Wandlerabtriebswelle 48 möglich. Durch die sich schließende Kupplungs­ anordnung 40 und die dabei über die Pumpenschale 16 und den Deckel 14 sowie die Axiallager 106, 108 und 110 erzeugte Kraftrückkopplung wird jegliches im Wandler vorhandenes Axialspiel beseitigt. Ferner wird durch das Schließen der Kupplungsanordnung 40 dafür gesorgt, daß unabhängig vom Betriebszustand, d. h. Zugbetrieb oder Schubbetrieb, zwischen dem Pumpenrad 18 und dem Turbinenrad 30 immer der gleiche Axialabstand vorhanden ist.

Wird erfaßt, daß das Fahrzeug wieder angehalten worden ist, so kann über die Steuer/Regel-Vorrichtung die Fluidzufuhr zur Fluiddruckkammer 99 unterbrochen werden beziehungsweise die Leitung 102 zu einem Ablaß geöffnet werden, so daß die das Anpreßelement 96 gegen das Reibelement 82 pressende Kraft beseitigt wird und die Kupplungsanordnung 40 in ihren ausgerückten Zustand gebracht wird. Hier kann beispielsweise dafür Sorge getragen werden, daß durch Gegen-Vorspannelemente das Anpreßelement 96 in der Figur zwangsweise nach links in die Ausnehmung 98 hinein zurückgeführt wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Drehmomentwandler läßt sich somit die Erzeugung von Verlustleistungen im Stillstandzustand eines Fahrzeugs vermeiden, da lediglich die Turbinenradschale 32 zur Drehung angetrieben wird, weitere Massen jedoch nicht angetrieben werden müssen. Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Drehmomentwandler 10 einen Vorteil bei der Einstellung des Überbrückungszustands auf. Ein Überbrückungs­ zustand ist ein Zustand, welcher beispielsweise beim Fahren mit konstanter, relativ hoher Geschwindigkeit vorliegt, in welchem Zustand dann eine direkte Drehmomentübertragungskopplung zwischen dem Wandlergehäuse 12 und der Turbinenradnabe 42 unter Umgehung des Arbeitsfluids als Antriebsmittel geschaffen werden soll. Im allgemeinen wird dies durch Einrücken der Überbrückungskupplung 52 vorgenommen, so daß dann eine drehfeste Verbindung zwischen dem Drehmomentwandlergehäuse 12 und dem Turbinenrad 30 geschaffen ist. In einigen Fahrzuständen kann es dabei wünschenswert sein, auch im Überbrückungszustand einen bestimmten Schlupf im Drehmomentwandler 10 zuzulassen, d. h. einen bestimmten Unterschied der Drehzahl an der Eingangsseite, beispielsweise der Drehzahl des Wandlergehäuses 12, und der Drehzahl an der Ausgangsseite, beispielsweise der Drehzahl der Wandlerabtriebswelle 48, zuzulassen. Bei herkömmlichen Drehmomentwandlern wird dies dadurch vorgenommen, daß die Eingriffskraft der Überbrückungskupplung so gesteuert wird, daß der erfaßte Ist-Schlupf dem zulässigen oder gewünschten Soll-Schlupf entspricht. Da es dabei jedoch auch eine Drehzahldifferenz zwischen dem Pumpenrad 18 und dem Turbinenrad 30 gibt, kann es wiederum zu sogenannten Pansch-Verlusten im hydraulischen Kreislauf kommen.

Der erfindungsgemäße Drehmomentwandler kann jedoch so betrieben werden, daß auch im Überbrückungszustand und bei gewünschtem Schlupf zwischen Wandlereingangsseite und Wandlerausgangsseite das Auftreten derartiger Pansch-Verluste vermieden werden kann. Die Vorgehensweise ist dabei wie folgt: Es sei zunächst angenommen, daß gemäß Vorgabe bestimmter Parameter, wie z. B. der Fahrzeuggeschwindigkeit oder dergleichen, durch die Steuer/Regel-Vorrichtung 112 erfaßt wird, daß ein Überbrückungszustand vorliegt, d. h. eine direkte Drehmomentübertragungs­ verbindung zwischen Wandlergehäuse 12 und Wandlerabtriebswelle 48 unter Umgehung des Arbeitsfluids als Antriebsmittel geschaffen werden soll. Es wird dann die Drehzahl an der Wandlereingangsseite ermittelt, beziehungsweise erfaßt, wie durch einen Pfeil 116 angedeutet. In ent­ sprechender Weise wird eine Drehzahl an der Wandlerabtriebsseite erfaßt oder ermittelt, wie durch einen Pfeil 118 angedeutet. In der Steuer/Regel- Vorrichtung 112 werden die beiden Drehzahlen miteinander verglichen und somit ein Ist-Schlupfwert bestimmt. Der Ist-Schlupfwert kann beispielsweise durch Bilden des Verhältnisses von Ausgangsdrehzahl zu Eingangsdrehzahl oder durch Bilden der Differenz zwischen Eingangsdrehzahl und Ausgangs­ drehzahl ermittelt werden. Wesentlich dabei ist jedoch, daß eine Größe erhalten wird, die im direkten Zusammenhang zu dem Drehzahlunterschied zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite steht. Ferner wird beruhend auf dem ebenfalls durch die Steuer/Regel-Vorrichtung bestimmten Über­ brückungszustand ein Soll-Schlupfwert festgelegt. Die Steuer/Regel- Vorrichtung 112 vergleicht dann den Soll-Schlupfwert mit dem Ist- Schlupfwert. Entsprechend dem Vergleichsergebnis werden die beiden Kupplungsanordnungen 40 und 52 derart angesteuert, daß der Ist-Schlupf­ wert an den Soll-Schlupfwert angenähert wird, beziehungsweise in einem bestimmten zulässigen Abweichungsbereich um den Soll-Schupfwert herum gehalten wird. Dazu bringt die Steuer/Regel-Vorrichtung 112 die Über­ brückungskupplung 52 in ihren vollständig eingerückten Zustand, d. h. einen Zustand, in dem zwischen dem Deckel 14 des Wandlergehäuses 12 und dem Kolben 50 der Überbrückungskupplung 52 keine Drehzahldifferenz vorhanden ist. Die Kupplungsanordnung 40 wird dahingegen durch die Steuer/Regel-Vorrichtung 112 durch entsprechende Ansteuerung einer mit der Leitung 102 in Verbindung stehenden Fluiddruckquelle oder eines in dieser Leitung angeordneten Ventils derart mit Druckfluid versorgt, daß die gewünschte Annäherung des Ist-Schlupfwerts an den Soll-Schlupfwert erhalten wird. Das heißt, es wird die Eingriffskraft der Kupplungsanordnung 40 derart geregelt, daß der in der Kupplungsanordnung 40 auftretende Schlupf, d. h. der Drehzahlunterschied zwischen der Turbinenradschale 32 und der Turbinenradnabe 42 gleich dem dem Soll-Schlupfwert entsprechen­ den Schlupfwert ist. Das heißt, der gesamte dann im Drehmomentwandler 10 auftretende und gewünschte Schlupf wird im Bereich der Kupplungs­ anordnung 40 erzeugt. Dies wiederum hat zur Folge, daß die Turbinenrad­ schale 32 mit den daran getragenen Turbinenschaufeln 36 sich mit der gleichen Drehzahl drehen kann, wie das Pumpenrad 18. Infolge dessen kann das Auftreten von Pansch-Verlusten vermieden werden.

Wird erfaßt, daß der Überbrückungszustand aufgehoben werden soll, so wird der Eingriffszustand der Überbrückungskupplung 52 vollständig aufgehoben, d. h. diese Kupplung wird ausgerückt, und die Kupplungs­ anordnung 40 wird durch die Steuer/Regel-Vorrichtung 112 in ihren vollständig eingerückten Zustand gebracht, um den Drehmomentwandler 10 in herkömmlicher Weise betreiben zu können.

Es wird darauf hingewiesen, daß auch im ausgerückten Zustand der Überbrückungskupplung 52 im Bereich der Kupplungsanordnung 40 ein bestimmter Schlupf eingestellt werden kann.

Bei dieser Ausgestaltungsform beziehungsweise bei diesem Verfahren zum Betreiben eines Drehmomentwandlers wird also die Überbrückungskupplung 52 lediglich als Trennkupplung betrieben, d. h. als eine Kupplung, die nur zwischen ihrem eingerückten und ihrem ausgerückten Zustand hin- und hergeschaltet wird. Der gewüschte Schlupf wird dann durch entsprechendes Betreiben der die Turbinenradschale 32 mit der Turbinenradnabe 42 verbindenden Kupplungsanordnung 40 eingestellt.

Da die Kupplungsanordnung 40 sowohl im normalen Betrieb als auch im Überbrückungszustand nicht gleichzeitig die Funktion einer Dichtung erfüllen muß, wie dies im Bereich der Überbrückungskupplung 52 der Fall ist, können die Reibbeläge beziehungsweise Reibflächen der Kupplungsanord­ nung 40 beispielsweise durch Vorsehen von Nuten im Reibbelag oder dergleichen an die auftretenen Drehmomentübertagungsanforderungen in optimaler Weise angepaßt werden. Die bei der Überbrückungskupplung 52 oder/und der Kupplungsanordnung 40 eingesetzten Reibbeläge können beispielsweise aus Papiermaterial, kohlenstoffhaltigem Material, Sintermate­ rial oder dergleichen gebildet sein. Wie bereits angesprochen, können in diesen Belägen Strukturierungen in Form von Nuten, Bohrungen oder dergleichen in beliebiger Form vorgesehen werden.

Die dargestellte Ausgestaltungsart der Kupplungsanordnung 40 ist nur beispielhaft. So ist es auch möglich, mit der Turbinenradnabe 42 mehrere Gegenreibelemente 90 drehfest zu koppeln und in dementsprechender Weise mehrere mit der Turbinenradschale 32 gekoppelte Reibelemente vorzusehen, so daß ein sandwichartiger Aufbau entsteht. In gleicher Weise ist es möglich, beispielsweise die Reibbeläge 86 und 88 nicht am Reib­ element 82 beziehungsweise am Teil 38 der Turbinenradschale 32 vorzusehen, sondern zumindest einen dieser Reibbeläge am Gegenreib­ element 90 vorzusehen. Auch kann der Reibbelag 84 des Reibelements 82 am Anpreßelement 96 vorgesehen werden. Das Anpreßelement 96 kann als Ringkolbenelement ausgebildet sein, wobei dann auch die Ausnehmung 98 als Ringausnehmung auszubilden ist. Auch ist jedoch das Vorsehen einzelner Anpreßelementabschnitte möglich, d. h. einzelner in Umfangs­ richtung aufeinanderfolgender Kolbenelemente, die in separaten Aus­ nehmungen aufgenommen sind und die jeweils separat durch Fluidleitungen angesteuert werden.

Die Fig. 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung. Bauteile, welche den vor­ angehend mit Bezug auf die Fig. 1 beschriebenen Bauteilen entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung des Anhangs "a" beschrieben. Im Nachfolgenden wird lediglich auf die konstruktiven Unterschiede zur Ausgestaltung gemäß Fig. 1 eingegangen.

Der Drehmomentwandler 10a, welcher in Fig. 2 gezeigt ist, weist wiederum zwischen der Turbinenradschale 32a und der Turbinenradnabe 42a eine Kupplungsanordnung 40a auf, durch welche wahlweise eine mehr oder weniger drehfeste Verbindung zwischen Turbinenradschale 32a und Turbinenradnabe 42a geschaffen werden kann. Dies hat die vorangehend angesprochenen Vorteile des Vermeidens von Verlustleistungen im Leerlauf bei Stillstand eines Fahrzeugs und der Möglichkeit, daß eine den Drehmom­ entwandlerantreibende Maschine, beispielsweise Brennkraftmaschine, nach dem Kaltstart zunächst auf Betriebstemperatur gebracht werden kann und erst dann, wenn eine minimale Betriebstemperatur erreicht ist, die Kupp­ lungsanordnung 40a zur Drehmomentübertragung eingerückt werden kann.

Bei der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 2 ist wiederum eine zweite Kupplungsanordnung, d. h. eine Überbrückungskupplung, 52a vorgesehen, durch welche der Drehmomentwandler im Überbrückungszustand über­ brückt werden kann. D. h. bei eingerückter Überbrückungskupplung 52a ist eine drehfeste Verbindung zwischen dem Gehäuse 12a und der Turbinenrad­ nabe 42a geschaffen. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausgestaltungsform sind jedoch die beiden Kupplungsanordnung 40a und 52a hinsichtlich der Turbinenradnabe 42a parallel geschaltet. Es wird somit das Drehmoment entweder - bei Drehmomentwandlung - über die Kupplungsanordnung 40a übertragen, oder wird im überbrückten Zustand durch die Kupplung 52a übertragen. Um im Überbrückungszustand einen bestimmten Schlupf zuzulassen, muß dann die Kupplungsanordnung 52a entsprechend angesteuert werden.

Obgleich in Fig. 2 nicht dargestellt, ist es möglich, sowohl im Kraftfluß zwischen Turbinenradschale 32a und Turbinenradnabe 42a als auch im Kraftfluß zwischen Überbrückungskupplung 52a und Turbinenradnabe 42a jeweils einen Torsionsschwingungsdämpfer anzuordnen, so daß sowohl im Drehmomentwandlungszustand als auch im Überbrückungszustand im Antriebsstrang auftretende Torsionsschwingungen gedämpft werden können.

Claims (9)

1. Drehmomentwandler, umfassend:

• 1. ein an ein Antriebsaggregat ankoppelbares oder angekoppeltes Wandlergehäuse (12; 12a),
• 2. ein im Wandlergehäuse (12; 12a) angeordnetes und bezüglich diesem um eine Drehachse (A) drehbares Turbinenrad (30; 30a) mit einer Turbinenradschale (32; 32a) und einer Turbinen­ radnabe (42; 42a), welche mit einer Wandlerabtriebswelle (48) koppelbar oder gekoppelt ist,
• 3. eine wahlweise die Turbinenradnabe (42; 42a) mit der Turbinenradschale (32; 32a) zur Drehung verbindende erste Kupplungsanordnung (40; 40a), wobei

die erste Kupplungsanordnung umfaßt:

• 1. an einer Komponente von Turbinenradschale (32) und Turbi­ nenradnabe (42) wenigstens ein Reibelement (82, 38),
• 2. an der anderen Komponente von Turbinenradschale (32) und Turbinenradnabe (42) wenigstens ein Gegenreibelement (90),
• 3. wenigstens ein Anpreßelement (96), durch welches das wenigstens eine Reibelement (82, 38) und das wenigstens eine Gegenreibelement (90) zur Herstellung der Drehver­ bindung zwischen Turbinenradnabe (42) und Turbinenrad­ schale (32) gegeneinander preßbar sind,

dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Anpreßelement (96) an der Turbinenradnabe (42) vorgesehen ist, wobei an der Turbinenradnabe (42) ein zylinderartiger Aufnahmeraum (98) für das wenigstens eine Anpreßelement (96) vorgesehen ist, in welchem das wenigstens eine Anpreßelement (96) vorzugsweise näherungsweise in Achsrichtung zur Herstellung beziehungsweise zum Aufheben der Drehverbindung bewegbar ist, und daß das wenigstens eine Anpreßelement (96) bezüglich der Turbinenradnabe (42) in Umfangsrichtung im wesentlichen nicht bewegbar ist.

2. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Anpreßelement den Aufnahmeraum (98) im wesentlichen fluiddicht abschließt, wobei in dem Aufnahmeraum (98) eine Fluidkammer (99) gebildet ist, welche zur Bewegung des wenigstens einen Anpreßelements mit einer Fluiddruckquelle in Fluidverbindung bringbar ist.

3. Drehmomentwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der einen Komponente (32) zwei in Achsrichtung bezüglich einander verlagerbare Reibelemente (82, 38) vorgesehen sind, welche mit der einen Komponente (32) im wesentlichen drehfest verbunden sind, und daß an der anderen Komponente (42) ein zwischen die beiden Reibelemente (82, 38) ragendes und mit der anderen Komponente (42) im wesentlichen drehfest verbundenes Gegenreibelement (90) vorgesehen ist.

4. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Komponente (32) die Turbinenradschale (32) ist und daß die andere Komponente (42) die Turbinenradnabe (42) ist.

5. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibelemente (82, 38) und Gegenreib­ elemente (90) unter Zwischenlagerung von Reibbelägen (86, 88) gegeneinander preßbar sind.

6. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend eine zweite Kupplungsanordnung (52; 52a), durch welche das Turbinenrad (30; 30a) wahlweise zur Drehung mit dem Wand­ lergehäuse (12; 12a) verbindbar ist.

7. Drehmomentwandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die zweite Kupplungsanordnung (52) die Turbinenradschale (32) gegebenenfalls über einen Torsionsschwingungsdämpfer (60) mit dem Wandlergehäuse (12) zur Drehung verbindbar ist.

8. Drehmomentwandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die zweite Kupplungsanordnung (52a) die Turbinenradnabe (42a) gegebenenfalls über einen Torsionsschwingungsdämpfer mit dem Wandlergehäuse (12a) zur Drehung verbindbar ist.

9. Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffskraft der ersten Kupplungsanordnung (40) und die Eingriffskraft der zweiten Kupp­ lungsanordnung (52) voneinander unabhängig einstellbar sind.