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Title:
HYDRODYNAMIC TORQUE CONVERTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/085881
Kind Code:
A1
Abstract:
The aim of the invention is to influence the gear-shifting process preferably in a powershift gearbox. To this end, a hydrodynamic torque converter comprises a clutch located either between the drive motor and the impeller (2) or between the drive motor and the turbine wheel (3), said clutch being operated in a controlled or regulated manner in the slip state according to a torque determined by a torque measuring device (7). Said torque measuring device (7) determines the torque of the turbine wheel (3). In this way, the drive train of a mobile vehicle is controlled in an optimum manner.

Inventors:
REBHOLZ WOLFGANG (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/002938
Publication Date:
October 07, 2004
Filing Date:
March 20, 2004
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
REBHOLZ WOLFGANG (DE)
International Classes:
F16H45/02; F16H59/16; F16H45/00; (IPC1-7): F16H59/16; F16H61/14; F16H45/02
Foreign References:
US4577737A1986-03-25
US6026941A2000-02-22
Attorney, Agent or Firm:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Friedrichshafen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einem von einer Antriebsmaschine antreibbaren Pumpenrad (2), mittels welchem ein Turbinenrad (3) antreibbar ist, welches mit einer Antriebswelle eines Getriebes (4) verbunden ist, mit einer Drehmomentmeßeinrichtung (7), dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen dem Pumpenrad (2) und der Antriebsmaschine eine Kupplung (8) angeordnet ist, welche die Antriebsmaschine mit dem Pumpenrad (2) verbindet, und das Turbinenrad (3) mit der Drehmomentmeßeinrichtung (7) in Verbindung steht.
2. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kupp lung (8) in einem Schlupfzustand betreibbar ist.
3. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Betäti gungszustand der Kupplung (8) in Abhängigkeit von dem von der Drehmomentmeßeinrichtung (7) ermittelten Drehmoment gesteuert oder geregelt wird.
4. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Drehmo mentmeßeinrichtung (7) sich direkt am oder im Turbinen rad (3) befindet.
5. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Drehmo mentmeßeinrichtung (7) sich direkt an oder in einer Wel le (4) befindet, welche mit dem Turbinenrad (3) verbunden ist und eine Antriebswelle für ein Getriebe bildet.
6. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einem von einer Antriebsmaschine antreibbaren Pumpenrad (2), mittels welchem ein Turbinenrad (3) antreibbar ist, welches mit einer Antriebswelle (4) eines Getriebes verbunden ist, mit einer Drehmomentmeßeinrichtung (7), dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen dem Turbinenrad (3) und der Antriebsmaschine eine Kupplung (5) angeordnet ist, wel che die Antriebsmaschine mit dem Turbinenrad (3) verbindet, und das Turbinenrad (3) mit der Drehmomentmeßeinrich tung (7) in Verbindung steht.
7. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kupp lung (5) in einem Schlupfzustand betreibbar ist.
8. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Betäti gungszustand der Kupplung (5) in Abhängigkeit von dem von der Drehmomentmeßeinrichtung (7) ermittelten Drehmoment gesteuert oder geregelt wird.
9. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Drehmo mentmeßeinrichtung (7) sich direkt am oder im Turbinenrad befindet.
10. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach An spruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Drehmomentmeßeinrichtung (7) auf einer Abtriebswel le (4) angeordnet ist, welche mit dem Turbinenrad verbunden ist.
11. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1 oder 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Drehmomentmeßeinrichtung als magnetische Drehmomentmeßein richtung, wie in der WO 01/96826 A2 beschrieben, ausgeführt ist.
Description:
Hydrodynamischer Drehmomentwandler Die Erfindung bezieht sich auf einen hydrodynamischen Drehmomentwandler nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Hydrodynamische Drehmomentwandler werden häufig zwi- schen einer Antriebsmaschine und einem Getriebe, vorzugs- weise einem lastschaltbaren Getriebe, als stufenlos ver- stellbares Glied verwendet. Hierbei ist es notwendig, ins- besondere im Anfahrvorgang oder beim Wechsel der Schaltstu- fen im Getriebe, die Betriebsparameter des hydrodynamischen Drehmomentwandlers zu kennen. Es besteht die Möglichkeit, insbesondere das Drehmoment des hydrodynamischen Drehmo- mentwandlers auf rechnerische Weise zu ermitteln, wenn der Lastzustand der Antriebsmaschine und deren Drehzahl sowie die Abtriebsdrehzahl des hydrodynamischen Wandlers und das Kennfeld des hydrodynamischen Wandlers bekannt sind. Eine präzise Aussage über den tatsächlichen Betriebszustand des hydrodynamischen Wandlers kann jedoch auf diese Weise nicht gegeben werden, da der Betriebszustand des hydrodynamischen Wandlers zusätzlich von weiteren Betriebsparametern, wie beispielsweise die Temperatur und die Viskosität der Druck- flüssigkeit sowie Toleranzen des Pumpen-und Turbinenrades, abhängt.

Die DE 198 57 232 Cl offenbart eine Mitnehmerscheibe eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers, welche zwischen der Antriebsmaschine und dem Pumpenrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers angeordnet ist und Drehmomentsensoren beinhaltet, um exakt das Drehmoment des Pumpenrades zu er- mitteln.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler zu schaffen, bei welchem in allen Betriebszuständen das vom Turbinenrad ab- gegebene Drehmoment bekannt ist.

Die Aufgabe wird mit einem, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen hydrodynamischen Drehmomentwandler gelöst.

Erfindungsgemäß weist der hydrodynamische Drehmoment- wandler in einer ersten Ausgestaltungsform eine Drehmoment- meßeinrichtung auf, welche mit dem Pumpenrad des Drehmo- mentwandlers in Verbindung steht. Zwischen dem Pumpenrad und der Antriebsmaschine befindet sich eine schaltbare Kupplung, welche auch im schlupfenden Zustand betrieben werden kann, um beispielsweise bei Schaltungen des nachge- schalteten Lastschaltgetriebes diese mitzubeeinflussen, oder das nachgeschaltete Lastschaltgetriebe unabhängig von der Drehzahl der Antriebsmaschine betreiben zu können. Da im schlupfenden Zustand dieser Kupplung sich die Drehzahl des Pumpenrades von der Drehzahl der Antriebsmaschine un- terscheidet, ist es nicht möglich, das Drehmoment des Tur- binenrades auf rechnerischem Weg über die Wandlerkennung zu ermitteln.

Erfindungsgemäß befindet sich am, im oder an einer mit dem Turbinenrad verbundenen Welle eine Drehmomentmeßein- richtung, wodurch das Drehmoment des Turbinenrades exakt gemessen werden kann. Es besteht die Möglichkeit, dieses Drehmoment zur Ansteuerung der Kupplung zwischen dem Pum- penrad und der Antriebsmaschine oder zur Ansteuerung der Schaltelemente im nachgeschalteten Lastschaltgetriebe zu verwenden. vorzugsweise ist die Drehmomentmeßeinrichtung

als magnetische Drehmomentmeßeinrichtung, wie in der WO 01/96826 A2 beschrieben, ausgeführt. Die Offenbarung der WO 01/96826 A2 ist vollständig mitumfaßt. Insbesondere er- mittelt eine elektronische Steuereinrichtung aus den Werten der Drehmomentmeßeinrichtung das exakte Drehmoment des Tur- binenrades. Ebenso besteht die Möglichkeit, die von der elektronischen Steuereinrichtung ermittelten Drehmomente in einem Speichermodul abzulegen und hieraus Lastkollektive zu bilden, um beispielsweise Bauteilzustände des Lastschaltge- triebes oder des Antriebsstrangs zu ermitteln.

In einer weiteren Ausgestaltungsform besteht die Mög- lichkeit, die Kupplung zwischen dem Pumpenrad und der An- triebsmaschine so anzusteuern, dass ein vorgegebenes Soll- Drehmoment dem gemessenen Ist-Drehmoment des Turbinenrades entspricht. Hierfür wird permanent das Soll-Drehmoment mit dem Ist-Drehmoment verglichen und in Abhängigkeit der Ab- weichung die Kupplung angesteuert.

In einer zweiten Ausgestaltungsform befindet sich die Kupplung zwischen dem Turbinenrad und der Antriebsmaschine und kann in analoger Weise angesteuert werden. Hierfür ist wiederum ein Drehmomentsensor am oder im Turbinenrad oder an einer mit dem Turbinenrad verbundenen Welle angeordnet, welche das Drehmoment des Turbinenrades ermittelt. Eine geeignete Meßeinrichtung ist in der WO 01/96826 A2 offen- bart.

Somit besteht die Möglichkeit, das exakte Drehmoment des Turbinenrades zur Beeinflussung von Betätigungseinrich- tungen für Kupplungen zu verwenden, auch wenn das Drehmo- ment des Turbinenrades durch eine Kupplung zwischen dem Turbinenrad und der Antriebsmaschine oder einer Kupplung

zwischen dem Pumpenrad und der Antriebsmaschine beeinflußt wird.

Weitere Merkmale sind der Figuren-Beschreibung zu ent- nehmen.

Es zeigen : Fig. 1 einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einer Kupplung zwischen dem Turbinenrad und der Antriebsmaschine und Fig. 2 einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einer Kupplung zwischen dem Pumpenrad und der Antriebsmaschine.

Fig. 1 : Eine nicht gezeigte Antriebsmaschine ist mit einem Wandlerflansch 1, welcher mit einem Pumpenrad 2 des hydro- dynamischen Drehmomentwandlers drehfest verbunden ist, ver- bunden. Ist der hydrodynamische Drehmomentwandler mit Flüs- sigkeit befüllt und das Pumpenrad 2 in Drehung versetzt, so wirkt auf das Turbinenrad 3 ein Drehmoment. Mit dem Turbi- nenrad 3 ist eine Abtriebswelle 4 drehfest verbunden, wel- che als Antriebswelle eines nachgeordneten Schaltgetriebes, vorzugsweise eines Lastschaltgetriebes für Arbeitsmaschi- nen, wie beispielsweise Grader oder Radlader, verwendet wird. Eine Kupplung 5 kann durch Druckbeaufschlagen eines Kolbenraums 6 in Schließrichtung betätigt werden und ver- bindet somit die nicht gezeigte Antriebsmaschine über den Wandlerflansch 1 mit dem Turbinenrad 3. Ist die Kupplung 5 dergestalt angesteuert, dass sie sich im Schlupfbetrieb befindet, so ist es nicht möglich, allein durch die Kennt- nis des Betriebszustands der Antriebsmaschine das Abtriebs-

drehmoment der Abtriebswelle 4 auf rechnerischem Wege zu ermitteln. An der Abtriebswelle 4 ist hierfür eine Drehmo- mentmeßeinrichtung angeordnet, welche vorzugsweise eine magnetische Drehmomentmeßeinrichtung, wie in der WO 01/96826 A2 beschrieben, ausgeführt ist. Es besteht die Möglichkeit, die Drehmomentmeßeinichtung auch am oder im Turbinenrad 3 anzuordnen. Vorzugsweise wird das Signal der Drehmomentmeßeinrichtung 3 einer nicht gezeigten elektroni- schen Steuereinheit übermittelt, welche in Abhängigkeit dieses Drehmoments die Kupplung 5 dergestalt ansteuert, dass, unabhängig von der Drehzahl der Antriebsmaschine, ein gefordertes Drehmoment an der Abtriebswelle 4 anliegt, wel- ches insbesondere während einer Schaltung im nachgeordneten Lastschaltgetriebe definierte Werte annehmen soll.

Fig. 2 : Eine nicht gezeigte Antriebsmaschine ist mit dem Wand- lerflansch 1 eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers drehfest verbunden. Durch Druckbeaufschlagung eines Kolben- raums 6 wird die Kupplung 8 in Schließrichtung betätigt und verbindet den Wandlerflansch 1 und somit die Antriebsma- schine mit dem Pumpenrad 2. Durch Drehung des Pumpenrades 2 und Befüllung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit Flüssigkeit wird ein Drehmoment am Turbinenrad 3 erzeugt.

Bei schlupfender Kupplung 8 ist es nicht möglich, aus- schließlich aus den Parametern der Antriebsmaschine oder des Wandlerflansches das Drehmoment des Turbinenrades zu ermitteln, da die Drehzahl des Pumpenrades 2 nicht bekannt ist. Die Abtriebswelle 4, welche mit dem Turbinenrad 3 drehfest verbunden ist, beinhaltet eine Drehmomentmeßein- richtung 7, welche das Drehmoment des Turbinenrades ermit- telt. Die Drehmomentmeßeinrichtung 7 kann auch am oder im Turbinenrad angeordnet sein. Vorzugsweise wird eine magne-

tische Drehmomentmeßeinrichtung, wie in der WO 01/96826 A2 beschrieben, verwendet. Es besteht jedoch auch die Möglich- keit, Drehmomentmeßeinrichtungen, wie beispielsweise Dehn- meßstreifen oder ähnliche, zu verwenden. Vorzugsweise über- mittelt die Drehmomentmeßeinrichtung 7 Signale an eine nicht gezeigte elektronische Steuereinheit, welche in Ab- hängigkeit von dem gemessenen Drehmoment der Abtriebswel- le 4 und einem vorgegebenen Drehmoment die Kupplung 8 der- gestalt ansteuert, dass das gemessene Drehmoment dem vorge- gebenen Drehmoment entspricht. Insbesondere besteht die Möglichkeit, hiermit Beeinflussungen der Schaltung und so- mit den Fahrkomfort des Fahrzeugs zu beeinflussen.

Bezugszeichen 1 Wandlerflansch 2 Pumpenrad 3 Turbinenrad 4 Abtriebswelle 5 Kupplung 6 Kolbenraum 7 Drehmomentmeßeinrichtung 8 Kupplung




 
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