DE10233335A1

DE10233335A1 - Hydrodynamischer Drehmomentwandler

Info

Publication number: DE10233335A1
Application number: DE2002133335
Authority: DE
Inventors: Ralf Dipl.-Ing. Beck; Otwin Dipl.-Ing. Zirkl
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2004-02-12

Abstract

Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1), insbesondere für Automatgetriebe von Kraftfahrzeugen, mit einem Turbinenrad (2), einem Pumpenrad (3), einem feststehenden Leitrad (4) und mit einer Wandlerüberbrückungskupplung, deren Lamellen (7) nicht mit Öl aus dem hydrodynamischen Kreislauf des Drehmomentwandlers (1) gekühlt werden, und somit eine Wärmeabfuhr unabhängig vom Umfeld der Wandlerüberbrückungskupplung (6) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einer Überbrückungskupplung nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Hydrodynamische Drehmomentwandler finden aus Komfortgründen insbesondere in Kraftfahrzeugen mit Automatgetrieben, insbesondere Personenkraftwagen breite Verwendung. Die meisten hydrodynamischen Drehmomentwandler weisen ein Turbinenrad, ein Pumpenrad, ein feststehendes Leitrad und eine Wandlerüberbrückungskupplung auf. Um in Betriebsphasen, die keine Schaltungen eines mit dem Drehmomentwandler verbundenen Getriebes erfordern, Energieverluste zu vermeiden, die durch Schlupf zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad bedingt sind, sind die Drehmomentwandler mit einer Überbrückungskupplung versehen. Durch einen Kolben werden die Lamellen dieser Überbrückungskupplung zusammengepreßt und übernehmen die Drehmomentübertragung zwischen dem Wandlergehäuse und der Abtriebswelle. Dabei werden die Anpressflächen bzw. Reibflächen durch die Hydraulikflüssigkeitsströmung gekühlt, die durch Zwischenräume zwischen dem Wandlergehäuse und dem an das Wandlergehäuse angepressten Überbrückungsbauteil hindurch in dem Raum zwischen dem Überbrückungsbauteil und dem Wandlergehäuse und von dort in die Axialbohrung der Abtriebswelle strömt. Durch die Überbrückungskupplung treten hohen Reibleistungen auf, die beispielsweise durch die abzubauende Differenzdrehzahl, das aktuelle Motormoment und dynamische Momente sowie das verwendete Öl und die Reibbeläge der Überbrückungskupplung bestimmt werden.
Wird in einem Bereich der Überbrückungskupplung eine Temperaturspitze erreicht, die zu einer Schädigung des Öls führt, so wird dadurch der Reibwertverlauf verändert und so daß kein stabiler Betriebspunkt eingestellt werden kann. Weiterhin kann es zu Temperaturspitzen und einer damit verbundenen Schädigung des Öls kommen.
Um dies zu vermeiden, gibt es mehrere Möglichkeiten. Bekannt ist, Reibbeläge mit verschiedenartigen Nuten zu versehen und diese mit einem möglichst großen Ölstrom, der durch die Nuten geführt wird, zu kühlen. Mit gezielter Gestaltung der Form der Nuten wird eine gleichmäßige, hohe Wärmeabfuhr angestrebt.

Aus der DE 196 03 596 A1 ist eine Kupplung zur Überbrückung eines Wandlers bekannt, bei der sich mindestens eine Drossel in und/oder zwischen den Belagträgern oder den Lamellen einer Überbrückungskupplung befindet, deren Wirkung unabhängig vom Verschleiß und der Fertigungsgenauigkeit der Belagnuten der Reibbeläge ist, wodurch eine bessere Durchströmung und damit verbesserte Wärmeabfuhr erreicht werden kann. Indem das Öl durch ein durch die Nuten und Drosseln bestimmtes Ölführungssystem auf einer Seite des Belagträgers oder einer Lamelle radial zugeführt und auf einer Seite radial abgeführt wird, kann eine optimale Durchströmung erreicht werden. So kann z.B. das Öl radial von oben oder unten zugeführt, einfach oder mehrfach durch den Belagträger oder durch die Lamelle von einer Seite auf die andere Seite geleitet und anschließend wieder radial abgeführt werden. Durch eine derartige Ölführung wird eine hohe und gleichmäßige Wärmeabfuhr ermöglicht.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen weisen den Nachteil auf, daß die Lamellen der Wandlerüberbrü ckungskupplung mit Öl aus dem hydrodynamischen Kreislauf des Drehmomentwandlers gekühlt werden. Da sich die Güte der Kühlung sehr stark auf die Lebensdauer der Wandlerüberbrückungskupplung auswirkt, sind hier viele Faktoren zu berücksichtigen. Das Umfeld der Wandlerüberbrückungskupplung wird vor allem durch die konstruktive Ausführung sowie Art und Zustand des verwendeten Öls beeinflusst. Dabei sind so viele Faktoren zu berücksichtigen, daß die Lebensdauer einer Wandlerüberbrückungskupplung nur durch aufwendige Messungen und Erprobungen bestimmt werden können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine gezielte Kühlung der Lamellen einer Wandlerüberbrückungskupplung zu ermöglichen, die weitgehend unabhängig vom Umfeld und den damit verbundenen Störfaktoren der Wandlerüberbrückungskupplung ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch einen, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen hydrodynamischen Drehmomentwandler gelöst.

Indem Lamellen einer Wandlerüberbrückungskupplung nicht mit Öl aus einem hydrodynamischen Kreislauf eines Drehmomentwandlers gekühlt werden, erfolgt eine Wärmeabfuhr unabhängig vom Umfeld der Wandlerüberbrückungskupplung. Diese vom Umfeld der Wandlerüberbrückungskupplung unabhängige Wärmeabfuhr kann durch verschiedene Ausgestaltungen erfolgen. So können Kanäle zur Zufuhr von Öl in einem Pumpenrad vorgesehen werden, die so ausgebildet sind, daß durch eine entstehende Pumpwirkung in den Kanälen das gekühlte Öl des Zulaufs des Drehmomentwandlers direkt durch Bohrungen, die sich in Endscheibe bzw. Wandlerdeckel befin den, zu den Lamellen im Lamellenraum gefördert wird. Im Drehmomentwandler kann eine Turbinennabe eine Querschnittsverengung aufweisen, die so ausgebildet ist, daß das Öl über Bohrungen in der Turbinennabe durch einen von der Druckdifferenz bewirkten auftretenden Düseneffekt angesaugt wird und eine Durchströmung der Kupplung stattfindet. Das Öl kann zwischen Turbinenschale und Lamellenträger über Bohrungen abfließen. Als eine weitere Möglichkeit der unabhängigen Wärmeabfuhr vom Umfeld der Wandlerüberbrückungskupplung ist die Darstellung einer gezielten Leckage aus einem Kolbenraum der Wandlerüberbrückungskupplung in einen Lamellenraum während eines Schaltvorganges und im geschlossenen Zustand mit Hilfe von Bohrungen, über die Öl zu den Lamellen gelangen und diese kühlen kann. Im offenen Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung werden diese Bohrungen verschlossen, beispielsweise durch ein Rückschlagventil. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, daß gekühltes Öl vom Zulauf des hydrodynamischen Drehmomentwandlers durch Bohrungen durch einer Leitradwelle direkt zu den Lamellen der Wandlerüberbrückungskupplung geführt werden kann.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung ist aber nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen hydrodynamischen Drehmomentwandler, der Kanäle in einem Pumpenrad zur Zufuhr von Öl zu den Lamellen der Wandlerüberbrückungskupplung aufweist;
2 einen erfindungsgemäßen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit Bohrungen in einer Turbinennabe, die Öl von den Lamellen der Wandlerüberbrückungskupplung abführen;
3 einen erfindungsgemäßen hydrodynamischen Drehmomentwandler, der abhängig vom Schaltzustand eine gezielte Leckage zur Kühlung der Lamellen der Wandlerüberbrückungskupplung ermöglicht und
4 einen erfindungsgemäßen hydrodynamischen Drehmomentwandler, der gekühltes Öl direkt zu den Lamellen der Wandlerüberbrückungskupplung führt.
Der in 1 dargestellte erfindungsgemäße hydrodynamische Drehmomentwandler 1 weist ein Turbinenrad 2, ein Pumpenrad 3 und ein Leitrad 4 auf, wobei das Turbinenrad 2 mit einem Abtrieb bzw. einer Welle 5 zur Drehmomentweiterleitung verbunden ist. Eine Wandlerüberbrückungskupplung 6 weist Lamellen 7 auf, die im geschlossenen Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung 6 einen vollständigen Kraftschluss erzeugen und dadurch eine Überbrückung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 1 bewirken. Die Lamellen 7 der Wandlerüberbrückungskupplung 6 werden durch Öl gekühlt, das nicht aus dem hydrodynamischen Kreislauf des Drehmomentwandlers stammt, und dadurch eine Wärmeabfuhr unabhängig vom Umfeld der Wandlerüberbrückungskupplung 6 erfolgt. In dem Pumpenrad 3 ist ein Kanal 8 zur Zufuhr von Öl vorgesehen, das über eine Bohrung 9 in einer Endscheibe 10 oder einem Wandlerdeckel 11 das gekühlte Wandlerzulauföl zu den Lamellen 7 in einen Lamellenraum 12 gefördert wird.
2 zeigt einen erfindungsgemäßen hydrodynamischen Drehmomentwandler 1, in dessen Turbinennabe 13 sich Bohrungen 17 befinden. Durch eine Querschnittsverengung 15 wird das Öl hinter einem Lamellenträger 16 durch die Bohrungen 17 in der Turbinennabe 13 angesaugt, wodurch ein zusätzlicher Ölkreislauf durch die Kupplung entsteht.
Die in 3 dargestellte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt einen erfindungsgemäßen hydrodynamischen Drehmomentwandler 1, der abhängig vom Schaltzustand eine gezielte Leckage zur Kühlung der Lamellen 7 der Wandlerüberbrückungskupplung 6 ermöglicht. Aus einem Kolbenraum 21 der Wandlerüberbrückungskupplung 6 kann während einer Schaltung und im geschlossenen Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung 6 eine definierte Ölmenge durch Leckage über Bohrungen 22 in den Lamellenraum 12 abfließen. Im offenen Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung 6 können die Bohrungen 22 beispielsweise durch ein Rückschlagventil verschlossen werden.
4 zeigt einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 1, der gekühltes Öl von der Welle 5 durch Bohrungen 23 direkt in den Lamellenraum 12 zu den Lamellen 7 der Wandlerüberbrückungskupplung 6 zuführt.

1: Drehmomentwandler
2: Turbinenrad
3: Pumpenrad
4: Leitrad
5: Welle
6: Wandlerüberbrückungskupplung
7: Lamellen
8: Kanal
9: Bohrung
10: Endscheibe
11: Wandlerdeckel
12: Lamellenraum
13: Turbinennabe
14: Ablauf
15: Querschnittsverengung
16: Lamellenträger
17: Bohrung
18
19: Turbinenschale
20: Ablauf
21: Kolbenraum
22: Bohrung
23: Bohrung

Claims

Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1), insbesondere für Automatgetriebe von Kraftfahrzeugen, mit einem Turbinenrad (2), einem Pumpenrad (3), einem feststehenden Leitrad (4) und mit einer Wandlerüberbrückungskupplung (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (7) der Wandlerüberbrückungskupplung (6) nicht mit Öl aus dem hydrodynamischen Kreislauf des Drehmomentwandlers (1) gekühlt werden, und somit eine Wärmeabfuhr unabhängig vom Umfeld der Wandlerüberbrückungskupplung (6) erfolgt.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kanal (8) im Pumpenrad (3) zur Zufuhr von Öl zu den Lamellen (7) vorgesehen ist.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß gekühltes Öl direkt durch Bohrungen (9) in Endscheibe (10) bzw. Wandlerdeckel (11) in einen Lamellenraum (12) gefördert wird.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in einer Turbinennabe (13) eine Querschnittsverengung (15) befindet, wodurch das Öl hinter einem Lamellenträger (16) durch Bohrungen (17) in der Turbinennabe (13) angesaugt wird und eine Durchströmung der Lamellen (7) stattfindet.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl zwischen Turbinenschale (19) und Lamellenträger (16) über einen Ablauf (20) abfließen kann.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Bohrungen (22) eine definierte Leckage aus einem Kolbenraum (21) der Wandlerüberbrückungskupplung (6) zu den Lamellen (7) ermöglicht wird.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gekühltes Öl durch Bohrungen (23) von der Welle (5) direkt zu den Lamellen (7) der Wandlerüberbrückungskupplung (6) zugeführt wird.