Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Getriebeeinheit aufweisend ein primäres beschaufeltes Laufrad und ein sekundäres beschaufeltes Laufrad, die derart gestaltet sind, dass die beiden Laufräder rotierbar gelagert sind und einen mit Öl befüllbaren Arbeitsraum bilden, in dem durch Ausbildung einer Strömung Drehmoment von dem einen Laufrad auf das andere Laufrad übertragen werden kann, weiterhin aufweisend einen Öl-Kreislauf mit einem Ölreservoir, einer Zulaufleitung und einer Ablaufleitung, wobei der Arbeitsraum über die Zulaufleitung mit Öl versorgt werden kann und wobei über die Ablaufleitung Öl aus dem Arbeitsraum abgeführt werden kann.

Solche hydrodynamischen Getriebeeinheiten sind beispielsweise als Turbokupplungen oder als Retarder oder als Wandler bekannt. Um die Drehmomentübertragung steuern zu können, muss der Arbeitsraum kontrolliert mit Öl befüllt und entleert werden können. Zum Entleeren wird im Stand der Technik ein Entleerventil in der Ablaufleitung oder in einer Verbindungsleitung zwischen Ablaufleitung und Ölreservoir vorgesehen. In DE 102004015706 A1 ist eine hydrodynamische Kupplung beschrieben, die über ein Entleerventil in einer zusätzlichen Verbindungsleitung zwischen Ablaufleitung und Ölreservoir entleert werden kann. Nachteilig ist, dass die Zeit zum Entleeren mit einer solchen Anordnung relativ lang ist und dass eine zusätzliche Leitung nötig ist. Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine solche Getriebeeinheit so weiter zu entwickeln, dass die Entleerung schneller und einfacher möglich ist.

Die Aufgabe für die Vorrichtung wird erfindungsgemäß durch eine Getriebeeinheit gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführung, die die Vorrichtung zusätzlich verbessern, finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen. Die erfindungsgemäße Getriebeeinheit zeichnet sich dadurch aus, dass in der Zulaufleitung ein Absperrventil vorhanden ist, und dass die Ablaufleitung und die Zulaufleitung so miteinander verbunden sind, dass Öl aus dem Arbeitsraum umlaufen kann, ohne dass es durch das Ölreservoir geführt werden muss, wobei eine Steuereinrichtung vorhanden ist, die so ausgeführt ist, dass das Absperrventil geschlossen wird, wenn das Öl aus dem Arbeitsraum in das Ölreservoir entleert werden soll.

In dieser Ausführung ist das Absperrventil zwischen dem Verbindungspunkt der Ablaufleitung mit der Zulaufleitung und dem Arbeitsraum positioniert. So ist eine einwandfreie Funktion beim Entleeren gewährleistet, ohne dass eine zusätzliche Leitung oder eine weiteres Ventil nötig ist.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass durch das geschlossene Absperrventil in der Zulaufleitung während des Entleervorganges verhindert wird, dass weiteres Öl aus der Leitung und aus dem Öl-Kreislauf durch die Rotation des primären Laufrades in den Arbeitsraum nachgesaugt wird. Durch die Rotation wird das Öl außerdem aus dem Arbeitsraum in die Ablaufleitung zum Ölreservoir gedrückt. So wird der Arbeitsraum deutlich schneller entleert, als es über eine üblicherweise verwendete zusätzliche Leitung mit Schnellentleerventil auf der Ablaufseite möglich ist. Zudem entsteht so ein kurzer geschlossener Kreislauf.

Unter Öl wird hier jede Betriebsflüssigkeit verstanden, das kann beispielsweise auch Kühlmittel oder Wasser sein. Als Füllen wird der Vorgang bezeichnet, bei dem der leere oder nur teilgefüllte Arbeitsraum weiter gefüllt wird und die Ölmenge im Ölkreislauf durch zusätzliches Öl aus dem Ölreservoir erhöht wird. Als Entleeren wird umgekehrt der Vorgang bezeichnet, bei dem der Füllstand im Arbeitsraum reduziert wird und Öl aus dem Ölkreislauf in das Ölreservoir abgeführt wird.

Eine schnelle Entleerung ist insbesondere notwendig, wenn die Bremswirkung des Retarders nach dem Einsatz nicht mehr benötigt wird. Dadurch kann ein vorhandenes Bremselement, das das sekundäre Laufrad fixiert, geschont werden. Falls die hydrodynamische Getriebeeinheit als Kupplung vor einem nachfolgenden automatisierten Schaltgetriebe eingesetzt wird, ist es ebenso von Vorteil, wenn die hydrodynamische Kupplung nach dem Hochschalten möglichst schnell wieder entleert werden kann, um die Reibelemente im Schaltgetriebe zu entlasten.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausführung ist in der Ablaufleitung ein Wärmetauscher vorhanden und der Öl-Kreislauf ist so ausgeführt, dass das Öl beim Entleeren des Arbeitsraumes durch den Wärmetauscher fließt. Der Wärmetauscher ist notwendig, um die beim Betrieb entstehende Wärme aus dem Kreislauf abführen zu können. Bei bisherigen Lösungen muss der Wärmetauscher beim Entleeren umgangen werden und das Öl wird direkt über eine zusätzliche Leitung, die durch das Entleerventil freigegeben wird, in das Ölreservoir abgeführt. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn weder in der Ablaufleitung noch in einer zusätzlichen Leitung zwischen Ablaufleitung und Ölreservoir ein Entleerventil vorhanden ist.

Bevorzugt ist eine gemeinsame Steigleitung vorhanden, die sowohl die Zulaufleitung als auch die Ablaufleitung - also den geschlossenen Kreislauf - mit dem Ölreservoir verbindet. Beim Befüllen wird Öl durch diese Steigleitung in die Zulaufleitung gedrückt und beim Entleeren wird Öl aus der Ablaufleitung ins Ölreservoir abgeführt. Dadurch ist eine sehr einfache Anordnung möglich. Ebenso ist es von Vorteil, wenn die Zulaufleitung und die Ablaufleitung im Bereich des primären Lauftrades in den Arbeitsraum münden, insbesondere so, dass die Zulaufleitung im radial inneren Bereich des Arbeitsraumes, also in etwa am Innenumfang und die Ablaufleitung im radial äußeren Bereich des Arbeitsraumes also am Außenumfang mündet. So wird die Pumpwirkung durch die Rotation des primären Laufrades für das Entleeren und auch für den Ölumlauf im geschlossenen Kreislauf genutzt. Bevorzugt ist das Ölreservoir so ausgeführt, dass dem Öl darin ein Luftdruck (py) aufgeprägt werden kann, so dass Öl in den Ölkreislauf gedrückt wird. Durch den Luftdruck py wird die Ölmenge im Ölkreislauf und damit der Füllstand im Arbeitsraum bestimmt. So lässt sich die Funktion der Getriebeeinheit gut regeln.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das primäre Laufrad mit einer Eingangswelle drehfest verbunden und das sekundäre Laufrad über einen Freilauf mit einer Ausgangswelle in eine Rotationsrichtung drehfest verbunden. Zusätzlich ist bevorzugt eine Kupplung vorhanden, die im geschlossenen Zustand die Eingangswelle und die Ausgangswelle miteinander verbinden kann. Durch die Überbrückungskupplung kann somit die hydrodynamische Getriebeeinheit im Lastpfad umgangen werden, wenn sie nicht gebraucht wird - zum Beispiel wenn der Anfahr- oder Schaltvorgang abgeschlossen ist. Noch zusätzlich kann die Getriebeeinheit als Anfahrkupplung-Retarder-Einheit für ein Fahrzeug ausgebildet sein. Wobei ein Bremselement vorhanden ist, das das sekundäre Laufrad am Gehäuse arretieren kann. Gerade bei solchen Anordnungen ist ein schnelles Entleeren wichtig.

Um das Absperrventil möglichst gut und schnell ansteuern zu können, ist es bevorzugt als pneumatisch angesteuertes Ventil ausgeführt.

In einer besonders bevorzugten Ausführung ist das Absperrventil mit einem Ventilkolben ausgeführt, der mindestens zwei, hintereinander mit Abstand angeordnete Dichtungen zur Trennung von Öl und Luft aufweist. So kann der Ventilkolben schnell bewegt werden und doch eine sichere Trennung von Luft und Öl gewährleistet werden. Die Dichtwirkung ist besser und der Ventilkolben dennoch gut beweglich, so dass das Absperrventil besonders schnell schließen kann. Als Dichtungen kommen beispielsweise in Frage: Runddichtring, Radialwellendichtring, Quadring oder Kolbenring.

Weiterhin hat das Absperrventil bevorzugt eine Zylinderbuchse oder ein Ventilgehäuse, welche oder welches den Ventilkolben umschließt und eine Ölaustrittsöffnung aufweist, die derart angeordnet ist, dass sie bei geschlossenem als auch bei geöffnetem Absperrventil zwischen den beiden Dichtungen liegt. Dadurch kann Öl, das an der ölseitigen Dichtung durchgekommen ist, abgeführt werden, ohne dass es auf die Luftseite kommt. Die Dichtwirkung ist noch weiter verbessert.

Von Vorteil ist es, wenn die Ölaustrittsöffnung über eine Leckageleitung mit dem Ölreservoir verbunden ist, so bleibt das Leckage-Öl im Ölkreislauf. Weiterhin ist es vorteilhaft, das Absperrventil mit einem Ventilkolben auszuführen, der ganz oder zumindest überwiegend aus Kunststoff hergestellt ist, und der insbesondere eine Kolbenfläche aus Kunststoff aufweist. Durch das geringe Gewicht lässt sich der Kolben schneller bewegen und zudem einfacher und günstiger fertigen.

Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Ausprägungen der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die genannten Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, sondern auch einzeln untereinander kombiniert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

Fig.1 Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Getriebeeinheit mit Ölkreislauf

Fig.2 Schematische einer weiteren erfindungsgemäßen Getriebeeinheit als Anfahrkupplungs-Retarder-Einheit für ein Fahrzeug

Fig.3 Detaildarstellung des Absperrventils für eine erfindungsgemäße

Getriebeeinheit

Nachfolgend werden die Figuren detaillierter beschrieben. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen gleiche beziehungsweise analoge Bauteile oder Komponenten. In Fig.1 ist eine hydrodynamische Getriebeeinheit 1 dargestellt, die beispielsweise als Kupplung insbesondere als Anfahrkupplung für ein Fahrzeug eingesetzt werden kann. Das primäre Laufrad 2 und das sekundäre Laufrad 3 bilden eine in etwa torusförmigen Arbeitsraum, in dem in den jeweiligen Laufrädern Schaufeln so angeordnet sind, dass bei Füllung mit Öl Drehmoment von einem auf das andere Laufrad übertragen werden kann.

Die Ölzufuhr erfolgt über die Zulaufleitung 4 und die Ölabfuhr über die Ablaufleitung 5. Zum Füllen des Arbeitsraumes wird Öl aus dem Ölreservoir 7 über die Steigleitung 6 und die Zulaufleitung 4 in den Arbeitsraum gedrückt. Dazu wird an der Druckluftleitung 9 ein Druck py angelegt, der auf den Ölsumpf im Ölreservoir 7 wirkt. Im Betrieb läuft das Öl über den geschlossenen Kreislauf zwischen Zulaufleitung 4 und Ablaufleitung 5 um und wird im Wärmetauscher 8 gekühlt.

Soll nun der Arbeitsraum entleert werden, wird das Schnell-Absperrventil 20 pneumatisch über die Druckluftleitung 22 betätigt, so dass es schließt. Dadurch wird verhindert, dass durch die Rotationswirkung des Laufrades noch weiteres Öl aus der Leitung 4 angesaugt wird und in den Arbeitsraum gelangt. Durch die Rotation wird gleichzeitig das Öl aus dem Arbeitsraum über die Ablaufleitung 5 und die Steigleitung 6 in das Ölreservoir abgeführt. So ist ein schnelles und zuverlässiges Entleeren auch bei höheren Drehzahlen der Laufräder möglich.

Fig.2 zeigt eine Strukturskizze für eine erfindungsgemäße hydrodynamische Getriebeeinheit, die als Anfahrkupplungs-Retarder-Einheit ausgeführt ist. Der vorhandene Ölkreislauf ist hier nicht dargestellt und kann beispielsweise so wie im Ausführungsbeispiel in Fig.1 ausgeführt sein.

Das primäre Laufrad 2 ist mit der Eingangswelle 14 drehfest verbunden. Das sekundäre Laufrad 3 ist über einen Freilauf mit der Ausgangswelle 15 verbunden. Der Freilauf sperrt eine Rotationsrichtung, so dass eine drehfeste Verbindung besteht, und gibt die andere Rotationsrichtung frei, so dass sich Welle und Laufrad unabhängig voneinander drehen können. Weiterhin ist eine Kupplung 1 1 und ein Torsionsdämpfer 13 vorgesehen. Die Kupplung 1 1 dient als Überbrückungskupplung und verbindet Eingangswelle 14 und Ausgangswelle15 unter Umgehung der hydrodynamischen Einheit. Um die Retarderfunktion zu ermöglichen ist ein Bremselement 10 vorhanden, dass das sekundäre Laufrad 3 am Gehäuse 16 arretieren kann. Bei der Anwendung in Fahrzeugen ist üblicherweise auf der Ausgangsseite ein automatisiertes Schaltgetriebe vorhanden, das hier nicht dargestellt ist. Auf der Eingangsseite besteht eine Verbindung mit dem Antriebsmotor. Besonders beim Hochschalten im Schaltgetriebe, wenn die Drehzahl in der hydrodynamischen Getriebeeinheit reduziert wird, ist eine besonders schnelle Entleerung des Arbeitsraumes wichtig, um die Reibelemente im Schaltgetriebe zu schonen. Ebenso ist die schnelle Entleerung wichtig, wenn nach dem Bremsen über den Retarder geschaltet werden soll. Dadurch wird das Bremselement 10 geschont.

Fig.3 zeigt das Absperrventil 20 für eine erfindungsgemäße Getriebeeinheit in Explosionsdarstellung. Der Ventilkolben 23 weist unter anderem eine Kolbenfläche 23a und eine Dichtfläche 23b auf. Die Dichtfläche 23b verschließt das Ventil im geschlossenen Zustand; in der dargestellten Ausführung ist sie konisch ausgebildet. Der Ventilkolben 23 ist bevorzugt aus Kunststoff hergestellt. Alternativ kann auch nur die Dichtfläche 23b aus Kunststoff hergestellt sein. Das ist besonders vorteilhaft gegenüber den bekannten Ventilkolben aus Stahl oder anderem Metall mit einer gummierten Dichtplatte, da es einfacher und günstiger herzustellen ist. Der Kolben 23 weist zwei Dichtungen 24 und 25 auf. Die beiden Dichtungen 24,25 sind als Runddichtungen ausgeführt und mit Abstand zueinander, hintereinander am Ventilkolben 23 angeordnet. Sie trennen die Luft- und die Ölseite besonders effektiv. Weiterhin zu sehen ist die Abdeckscheibe 29 und die Feder 28, die als Rückstellfeder dient. Die Zylinderbuchse 27 dient als Ventilgehäuse. Sie weist eine Ölaustrittsöffnung 26 auf, die so positioniert ist, dass sie beim montierten Ventil sowohl in der geschlossenen Stellung als auch in der geöffneten Stellung immer zwischen den beiden Dichtungen 24, 25 liegt. Dadurch kann Öl, das an der Dichtung 24 vorbei eingedrungen ist, abgeführt werden, ohne dass es auf die Luftseite gelangen kann. Bevorzugt ist im Betrieb an der Ölaustrittsbohrung 26 eine Leckageleitung angeschlossen, die das Leckageöl in das Ölreservoir abführt. Durch die erfindungsgemäße Ausführung des Absperrventils 20 kann eine zuverlässige Dichtwirkung bei gleichzeitig guter Beweglichkeit des Kolbens 23 erreicht werden. Somit lässt sich eine besonders gute Medientrennung zwischen Ölseite und Luftseite am Absperrventil realisieren.

Bezugszeichenliste

1 Getriebeeinheit

2 primäres Laufrad

3 sekundäres Laufrad

4 Zulaufleitung

5 Ablaufleitung

6 Steigleitung

7 Ölreservoir

8 Wärmetauscher

9 Druckluftleitung für py

10 Bremselement

1 1 Kupplung

12 Freilauf

13 Torsionsdämpfer

14 Eingangswelle

15 Ausgangswelle

16 Gehäuse

20 Absperrventil

21 Leckageleitung

22 Pneumatikleitung

23 Ventilkolben

23a Kolbenfläche

23b Dichtfläche

24 erste Dichtung

25 zweite Dichtung

26 Ölaustrittsöffnung

27 Zylinderbuchse

28 Feder

29 Abdeckscheibe