DE10064014B4

DE10064014B4 - Pumpenradbaugruppe, insbesondere für eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung, und Verfahren zur Herstellung einer Pumpenradbaugruppe

Info

Publication number: DE10064014B4
Application number: DE2000164014
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing.(Fh) Frey; Dietrich Dipl.-Ing. Bechmann; André Dipl.-Ing. Meyer; Michael Dr.-Ing. Greulich; Gerhard Schmitt; Edgar Dipl.-Ing.(FH) Reinhart
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: DE10064014A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Pumpenradbaugruppe, insbesondere für eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung, umfassend die folgenden Schritte:
a) Bereitstellen wenigstens einer Pumpenradschaufel (28) an ihrer zur Verbindung mit einer Pumpenradschale (20) vorgesehenen Seite (76) mit einer Mehrzahl von in einer Schaufellängsrichtung sich erstreckenden Vorsprüngen (78, 80, 82), wobei bei wenigstens einem (82) der Vorsprünge (78, 80, 82) in wenigstens einem seiner Erstreckungsendbereiche (84) eine Einkerbung (86) gebildet wird,
b) Bereitstellen der Pumpenradschale (20) mit einer Mehrzahl von zur Aufnahme der Vorsprünge (78, 80, 82) an der wenigstens einen Pumpenradschaufel (28) vorgesehenen Einsenkungen (70, 72, 74),
c) Einführen der wenigstens einen Pumpenradschaufel (28) mit ihren Vorsprüngen (78, 80, 82) in die für diese vorgesehenen Einsenkungen (70, 72, 74),
d) Umformen, vorzugsweise Verstemmen, des Materials der Pumpenradschale (20) wenigstens in einem dem mit der Einkerbung (86) versehenen Erstreckungsendbereich (84) des wenigstens einen Vorsprungs (82) benachbarten Bereich.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpenradbaugruppe, insbesondere für eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung, umfassend eine Pumpenradschale, an welche in Umfangsrichtung um eine zentrale Achse aufeinander folgend eine Mehrzahl von Pumpenradschaufeln vorgesehen ist, wobei jede Pumpenradschaufel eine Mehrzahl von sich in einer Schaufellängsrichtung erstreckenden Vorsprüngen aufweist und an der Pumpenradschale für jeden der Vorsprünge eine Einsenkung vorgesehen ist, in welche dieser eingreift.
Durch die DE 1 181 499 A ist eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung in Form eines Drehmomentwandlers bekannt, bei welcher die in einer Pumpenradschale aufgenommenen Pumpenradschaufeln jeweils an ihrer der Pumpenradschale zugewandten Seite eine Mehrzahl von sich in Schaufellängsrichtung erstreckenden Vorsprüngen aufweist, die jeweils in eine zugeordnete Einsenkung eingreifen. Ein Teil dieser Vorsprünge, insbesondere der zur Drehachse der hydrodynamischen Drehachse nächstliegende Vorsprung, verfügt über eine kerbartige Aussparung, in welche ein entsprechend geformter Vorsprung der Pumpenradschale eingreift, und auf diese Weise eine formschlüssige Verbindung zwischen Pumpenradschaufel und Pumpenradschale bildet. Diese formschlüssige Verbindung wird aufgrund einer elastischen Vorspannung der Pumpenradschale aufrecht erhalten.
Da die Pumpenradschale zum Einsetzen der Pumpenradschaufeln gegen die Wirkung ihrer elastischen Vorspannung aufgeweitet werden muss, gestaltet sich dieser Fertigungsvorgang schwieriger als üblich. Außerdem sind konstruktive Vorkehrungen zu treffen, um eine unerwünschte Aufweitung der Pumpenradschale unter der Wirkung rotationsbedingter Fliehkräfte zumindest zu begrenzen, da eine solche Aufweitung der Pumpenradschale mit einer Lockerung der Pumpenradschaufeln, schlimmstenfalls sogar mit einem zumindest teilweisen Lösen derselben aus der Pumpenradschale einhergehen kann.
Aus der DE-A-27 16 161 ist eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung in Form eines Drehmomentwandlers bekannt, bei welchem die Pumpenradschaufeln an der Pumpenradschale durch Durchführung eines Verstemmvorgangs festgelegt werden. Dabei wird das Material der Pumpenradschale in dem Bereich der zur Aufnahme der Vorsprünge an den Pumpenradschaufeln vorgesehenen Einsenkungen entlang der Längserstreckung der verschiedenen Pumpenradschaufeln bzw. der Vorsprünge derselben verformt. Durch einen beim Verformen in Richtung auf den jeweiligen Vorsprung zu gepressten Materialbereich wird dieser Vorsprung an die andere die zugeordnete Einsenkung begrenzende Wandung gepresst, so dass eine Fixierung erhalten wird. Um mit diesem Vorgang eine feste Halterung der Schaufeln erhalten zu können, muss im Bereich aller Einsenkungen bzw. im Bereich aller Vorsprünge dieser Umformungsvorgang vorgenommen werden.
Um die Halterung von derartigen Schaufeln an den Trägerteilen, also beispielsweise an der Pumpenradschale, noch verbessern zu können, ist es des Weiteren bekannt, nach dem Einsetzen der Pumpenradschaufeln mit ihren Vorsprüngen in die Pumpenradschale einen Verlötungsvorgang durchzuführen, so dass zusätzlich eine materialschlüssige Verbindung erhalten wird. Hierzu ist es jedoch erforderlich, zunächst die Schaufeln mit einem Lötwerkstoff galvanisch zu überziehen und dann beispielsweise durch Eintauchen der aus Pumpenradschale und Pumpenradschaufeln dann gebildeten Baugruppe in ein Wärme bad oder durch sonstiges Erhitzen den Lötwerkstoff zu schmelzen. Diese Herstellung einer Lötverbindung involviert eine Vielzahl an aufwendigen Arbeitsschritten.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereit zu stellen, um bei einer gattungsgemäßen Pumpenradbaugruppe in einfacher und kostengünstiger Art und Weise eine zuverlässige Halterung der Pumpenradschaufeln an der Pumpenradschale zu erlangen.
Weitere Aufgabe ist es, eine konstruktive Maßnahme sowie ein Verfahren zu schaffen, um die Pumpenradschale mit einer Pumpenradnabe möglichst frei von Unwuchten in einfacher und kostengünstiger Art und Weise zu verbinden.
Die eingangs genannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Pumpenradbaugruppe, insbesondere für eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung, umfassend die folgenden Schritte:

a) Bereitstellen wenigstens einer Pumpenradschaufel an ihrer zur Verbindung mit einer Pumpenradschale vorgesehenen Seite mit einer Mehrzahl von in einer Schaufellängsrichtung sich erstreckenden Vorsprüngen, wobei bei wenigstens einem der Vorsprünge in wenigstens einem seiner Erstreckungsendbereiche eine Einkerbung gebildet wird,
b) Bereitstellen der Pumpenradschale mit einer Mehrzahl von zur Aufnahme der Vorsprünge an der wenigstens einen Pumpenradschaufel vorgesehenen Einsenkungen,
c) Einführen der wenigstens einen Pumpenradschaufel mit ihren Vorsprüngen in die für diese vorgesehenen Einsenkungen,
d) Umformen, vorzugsweise Verstemmen, des Materials der Pumpenradschale wenigstens in einem dem mit der Einkerbung versehenen Erstreckungsendbereich des wenigstens einen Vorsprungs benachbarten Bereich.

Es ist die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, die beispielsweise in hydrodynamischen Drehmomentwandlern einzusetzenden Pumpenradbaugruppen in möglichst einfacher Art und Weise und somit möglichst kostengünstig herstellen zu können, wobei jedoch den im Betrieb auftretenden Anforderungen an die verschiedenen Materialien bzw. die verschiedenen Verbindungsbereiche gleichwohl Rechnung getragen werden muss.
Zur Lösung der weiteren Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung eine Pumpenradbaugruppe vor, insbesondere für eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung, umfassend eine Pumpenradschale, welche in ihrem zentralen Bereich mit einer Pumpenradnabe verbunden ist.
Diese Verbindung ist durch Materialumformung der Pumpenradschale oder/und der Pumpenradnabe gebildet.
Im Bereich der Verbindung einer Pumpenradschale mit einer Pumpenradnabe ist es also möglich, alleine durch Umformungsschritte eine definierte und feste, gleichwohl jedoch auch fluiddichte Verbindung herzustellen, ohne beispielsweise aufwendige Schweißvorgänge o. dgl. durchführen zu müssen.
Bei einer derartig ausgestalteten Pumpenradbaugruppe kann vorzugsweise ferner vorgesehen sein, dass an einer Außenumfangsseite der Pumpenradnabe wenigstens eine Verbindungseinsenkung vorgesehen ist, in welche nach Umformung Material der Pumpenradschale eingreift.
Um über den ganzen Umfangsbereich eine feste und insbesondere auch fluiddichte Verbindung herstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine Verbindungseinsenkung eine in Umfangsrichtung um eine zentrale Achse der Pumpenradnabe umlaufende nutartige Einsenkung ist.
Der Anforderung, vor allem eine fluiddichte Verbindung zwischen der Pumpenradnabe und der Pumpenradschale herzustellen, kann in besonderem Maße dann Rechnung getragen werden, wenn die wenigstens eine Verbindungseinsenkung mit einem hinterschnittenen Profil, vorzugsweise Schwalbenschwanzinnenprofil, ausgebildet ist. Durch die Hinterschneidungsbereiche, in welche dann letztendlich auch das Material des verformten Bauteils eintritt, wird letztendlich eine labyrinthartige Dichtungsverbindung hergestellt, welche den Austritt von Fluid, insbesondere von Öl o. dgl. im Wesentlichen vollständig unterbindet.
Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren vor zur Herstellung einer Pumpenradbaugruppe, insbesondere für eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung, umfassend die Schritte:

a) Bereitstellen eines Pumpenradschalenteils mit einem halsartigen Ansatz in einem zentralen Bereich desselben,
b) Bereitstellen eines Pumpenradnabenteils mit einer derartigen Abmessung, dass dieses mit dem halsartigen Ansatz sich überlappend positionierbar ist, wobei an dem halsartigen Ansatz oder/und dem Pumpenradnabenteil an der dem jeweils anderen Bauteil zugewandt positionierten oder zu positionierenden Oberfläche wenigstens eine Verbindungseinsenkung vorgesehen wird,
c) ineinander eingreifendes Positionieren des Pumpenradnabenteils und des halsartigen Ansatzes,
d) Umformen des halsartigen Ansatzes oder/und des Pumpenradnabenteils derart, dass Material des umgeformten Bauteils in die am jeweils anderen Bauteil vorgesehene wenigstens eine Verbindungseinsenkung eintritt.

Bei einem derartigen Verfahren ist vorzugsweise dann vorgesehen, dass die wenigstens eine Verbindungseinsenkung an dem halsartigen Ansatz oder/und an dem Pumpenradnabenteil mit einem hinterschnittenen Profil, vorzugsweise Schwalbenschwanzinnenprofil, vorgesehen wird. Weiter ist es vorteilhaft, wenn die wenigstens eine Verbindungseinsenkung an einer Außenumfangsseite des Pumpenradnabenteils vorgesehen wird.
Die Verbindung zwischen dem Pumpenradschalenteil und dem Pumpenradnabenteil kann in besonders einfacher Weise dadurch hergestellt werden, dass der Schritt d) einen Drückwalzvorgang umfasst.
Bei der Herstellung derartiger Pumpenradbaugruppen besteht grundsätzlich das Problem, dass der aus Pumpenradschale und Pumpenradnabe gebildete Zusammenbau zu einer Drehachse des Gesamtsystems eine hohe Symmetrie aufweisen muss, um Unwuchten zu vermeiden. Eine hohe Präzision beim Herstellen einer Pumpenradbaugruppe kann gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung dadurch erlangt werden, dass der Schritt a) das Umformen eines im Wesentlichen ebenen Blechrohlings im Wesentlichen nur in seinem zentralen Bereich zum Erhalt des halsartigen Ansatzes umfasst. Dabei ist vorzugsweise dann weiter vorgesehen, dass das Verfahren nach dem Schritt d) einen weiteren Umformungsschritt e) umfasst zum Umformen des Pumpenradschalenteils in seinem Bereich radial außerhalb des halsartigen Ansatzes zum Erhalt der zur Verbindung mit Pumpenradschaufeln geeigneten Form einer Pumpenradschale.
Es wird also erfindungsgemäß zunächst zum Verbinden des Pumpenradschalenteils mit dem Pumpenradnabenteil das Pumpenradschalenteil nur in seinem radial inneren Bereich durch entsprechendes Umformen eines Rohlings vorbereitet. Der radial äußere an diesen zentralen Bereich an schließende Abschnitt bleibt zunächst im Wesentlichen noch unverformt. Erst dann, wenn die Verbindung zwischen dem Pumpenradschalenteil und dem Pumpenradnabenteil hergestellt ist, wird der verbleibende Bereich des Pumpenradschalenteils umgeformt und in seine Einbauform gebracht. Dieser Umformungsvorgang kann jedoch in definierter Art und Weise unter Zentrierung bezüglich des Pumpenradnabenteils und somit auch bezüglich der Systemdrehachse durchgeführt werden. Infolgedessen wird eine bezüglich dieser Systemdrehachse hochsymmetrische Baugruppe erhalten.
Der Vorgang, in welchem in seinem Bereich radial außerhalb des zentralen Bereichs das Pumpenradschalenteil umgeformt wird, kann vorzugsweise wieder ein Drückwalzvorgang sein. Dieser Vorgang kann letztendlich in derselben Bearbeitungsmaschine durchgeführt werden, in welcher zuvor bereits das Pumpenradschalenteil mit dem Pumpenradnabenteil verbunden worden ist, so dass ein Herausnehmen dieses Zusammenbaus vor dem Umformen des radial äußeren Bereichs des Pumpenradschalenteils nicht erforderlich ist. Dies vereinfacht den Herstellungsvorgang erheblich, insbesondere auch deshalb, weil nicht andere Arbeitsgänge, wie beispielsweise eine Verschweißung o. dgl., mit eingeführt werden müssen. Die so hergestellte Pumpenradbaugruppe kann dann beispielsweise in einem Verfahren, wie es vorangehend beschrieben wurde, mit den verschiedenen Pumpenradschaufeln verbunden werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Pumpenradbaugruppe, insbesondere für eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung, umfassend die Schritte:

a) Verbinden eines Pumpenradschalenteils in seinem zentralen Bereich mit einem Pumpenradnabenteil, wobei das Pumpenradschalenteil in seinem Bereich radial außerhalb des zentralen Bereichs ein im Wesentlichen unverformter Rohling ist,
b) nach dem Schritt a) Verformen des Pumpenradschalenteils in seinem Bereich radial außerhalb des zentralen Bereichs zum Erhalt einer zur Verbindung mit Pumpenradschaufeln geeigneten Form einer Pumpenradschale.

Wie bereits vorangehend ausgeführt, hat die Vorgehensweise, bei welcher zunächst das im Wesentlichen noch als Rohling vorgesehene Pumpenradschalenteil mit dem Pumpenradnabenteil verbunden wird und erst dann eine Umformung des Pumpenradschalenteils stattfindet, den wesentlichen Vorteil, dass die erhaltene Baugruppe bezüglich der Systemdrehachse hochsymmetrisch ist. Dieser Vorteil stellt sich jedoch insbesondere auch dann ein, wenn die Verbindung zwischen dem Pumpenradschalenteil und dem Pumpenradnabenteil auf andere Art und Weise erfolgt als vorangehend beschrieben, also beispielsweise auch durch Verschweißung erfolgt.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt:
1 eine Teil-Längsschnittansicht einer hydrodynamischen Kopplungseinrichtung, bei welcher die vorliegende Erfindung verwirklicht ist;
2 eine Seitenansicht einer bei der erfindungsgemäßen hydrodynamischen Kopplungseinrichtung eingesetzten Pumpenradschaufel;
3 das im Kreis 111 in 2 dargestellte Detail vergrößert;
4 eine Teil-Längsschnittansicht eines Pumpenradschalenteils in einer Fertigungsstufe beim Zusammensetzen mit einem Pumpenradnabenteil;
5 eine erfindungsgemäße Pumpenradbaugruppe.
In 1 ist eine erfindungsgemäße hydrodynamische Kopplungseinrichtung in Form eines Drehmomentwandlers 10 dargestellt. Der Drehmomentwandler 10 umfasst eine allgemein mit 12 bezeichnete Gehäuseanordnung. Die Gehäuseanordnung 12 wiederum umfasst einen Gehäusedeckel 14, der in seinem zentralen, der Drehachse A nahen Bereich mit einem Lagerzapfen 16 beispielsweise durch Verschweißung fest verbunden ist und der in seinem radial äußeren Bereich in Umfangsrichtung um die Drehachse A verteilt eine Mehrzahl von Kopplungselementen 18 trägt, über welche der Drehmomentwandler 10 drehfest an eine Antriebswelle, beispielsweise Kurbelwelle, angebunden werden kann.
Des Weiteren umfasst die Gehäuseanordnung 12 eine im radial äußeren Bereich mit dem Gehäusedeckel 14 beispielsweise durch Verschweißung verbundene Pumpenradschale 20. In ihrem radial inneren Bereich ist die Pumpenradschale 20, wie im Folgenden noch detailliert beschrieben, mit einer im Wesentlichen kreiszylindrischen Pumpenradnabe 22 verbunden. An ihrer dem Innenraum 24 zugewandten Oberfläche 26 ist die Pumpenradschale 20 ferner mit einer Mehrzahl von Pumpenradschaufeln 28 fest verbunden. Die die Pumpenradschale 20, die Pumpenradnabe 22 und die Pumpenradschaufeln 28 im Wesentlichen umfassende Baugruppe wird im allgemeinen als Pumpenrad 30 bezeichnet.
Im Inneren 24 des Drehmomentwandlers 10 ist weiter ein Turbinenrad 32 vorgesehen. Eine Turbinenradschale 34 trägt an ihrer der Pumpenradschale 20 zugewandten Seite eine Mehrzahl von Turbinenradschaufeln 36. Im radial inneren Bereich ist die Turbinenradschale 34 mit einer Turbinenradnabe 38 fest verbunden. Die Turbinenradnabe 38 kann mit einer Abtriebs welle, beispielsweise einer Getriebeeingangswelle, drehfest verbunden werden.
Axial zwischen dem Pumpenrad 30 und dem Turbinenrad 32 liegt ein allgemein mit 40 bezeichnetes Leitrad. Dieses umfasst eine Mehrzahl von Leitradschaufeln 42, die auf einem Leitradring 44 getragen sind. Der Leitradring 44 ist über eine Freilaufanordnung 46 auf einem nicht dargestellten, zur Pumpenradnabe 22 einerseits und zu der nicht dargestellten Abtriebswelle andererseits im Wesentlichen konzentrisch verlaufenden Stützelement, beispielsweise Stützhohlwelle, derart drehbar getragen, dass er um die Drehachse A in einer Drehrichtung drehbar, in der anderen Richtung jedoch blockiert ist. Über jeweilige Lageranordnungen 48, 50 ist das Leitrad 40 bezüglich des Pumpenrads 30 einerseits und bezüglich des Turbinenrads 32 andererseits axial abgestützt bzw. gelagert. Das Turbinenrad 32 ist an der anderen axialen Seite über eine Lagerungsanordnung 52 axial an der Gehäuseanordnung 12 bzw. dem Gehäusedeckel 14 gelagert bzw. abgestützt.
Der hydrodynamische Drehmomentwandler 10 umfasst ferner eine allgemein mit 54 bezeichnete Überbrückungskupplungsanordnung. Die Überbrückungskupplungsanordnung 54 weist ein Kupplungselement bzw. einen Kupplungskolben 56 auf. Dieser ist in seinem radial äußeren Bereich mit dem Turbinenrad 32 zur gemeinsamen Drehung gekoppelt, bezüglich diesem jedoch axial verschiebbar gehalten. Im radial inneren Bereich ist ebenfalls der Kupplungskolben 56 auf der Turbinenradnabe 38 axial verschiebbar und unter Zwischenlagerung eines Dichtungselements 58 angeordnet. Im radial äußeren Bereich trägt der Kupplungskolben 56 einen Reibbelag 60. Bei Erhöhung des Drucks in einem im Wesentlichen zwischen dem Kupplungskolben 56 und der Pumpenradschale 20 gebildeten Raumbereich 64 bezüglich des Drucks in einem im Wesentlichen zwischen dem Kupplungskolben 56 und dem Gehäusedeckel 14 gebildeten Raumbereich 60, beispielsweise durch vermehrte Arbeitsfluidzuführung in den Raumbereich 64, wird der Kupplungskolben 56 mit seinem Reibbelag 60 gegen eine entsprechende Reibfläche des Gehäusedeckels 14 gepresst, so dass eine reibschlüssige Verbindung hergestellt wird. Auf diese Art und Weise kann eine direkte Drehmomentübertragungsverbindung zwischen der Gehäuseanordnung 12 und dem Turbinenrad 38 ohne Miteinbeziehung des Fluidströmungskreislaufs über das Pumpenrad 30, das Turbinenrad 32 und das Leitrad 40 hergestellt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass vorangehend nur der grundsätzliche konstruktive Aufbau eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers 10 beschrieben worden ist. Es ist selbstverständlich, dass in den verschiedensten Aspekten dieser anders ausgebildet sein könnte als vorangehend beschrieben. Dies ist für die Belange der vorliegenden Erfindung, welche im Folgenden detailliert beschrieben wird, jedoch nicht von Bedeutung.
Man erkennt in 1, dass an der Pumpenradschale 20 jeder Pumpenradschaufel 28 zugeordnet eine Mehrzahl von sickenartigen Einsenkungen 70, 72, 74 vorgesehen ist. Diese sickenartigen Einsenkungen 70, 72, 74 können beispielsweise durch Prägen des im allgemeinen aus Blechmaterial gebildeten Rohlings der Pumpenradschale 20 oder der bereits verformten Pumpenradschale 20 erhalten werden.
In entsprechender Weise weist, wie insbesondere auch in 2 erkennbar, jede Pumpenradschaufel 28 an ihrer der Oberfläche 26 der Pumpenradschale 20 zugewandt zu positionierenden Seite 76 eine Mehrzahl von lappenartigen Vorsprüngen 78, 80, 82 auf. Diese lappenartigen Vorsprünge 78, 80, 82 sind ebenso wie die sickenartigen Einsenkungen 70, 72, 74 in der Schaufellängsrichtung, also in der Erstreckungsrichtung der Kante oder Seite 76 einer jeweiligen Pumpenradschaufel 28, sich erstreckend bzw. langgestreckt ausgebildet. Um über diese gesamte Kontakt- oder Erstreckungslänge eine näherungsweise gleichmäßige Halterung der Pumpenradschaufeln 28 an der Pumpenradschale 20 zu erlangen, sind die beiden Vorsprünge 78, 82 im radial äußeren bzw. im radial inneren Endbereich vorgesehen, während der Vorsprung 80 näherungsweise im zentralen radialen Bereich positioniert ist.
In dem in 3 vergrößert dargestellten Detail erkennt man, dass an dem radial innen liegenden lappenartigen Vorsprung 80 in seinem ebenfalls radial innen liegenden Endbereich 84 – bezogen auf seine vorangehend angesprochene Längserstreckung – eine Einkerbung bzw. Einsenkung 86 gebildet ist. Diese Einkerbung 86 liegt letztendlich an einer nach radial innen gewandt positionierten Stirnfläche oder Stirnseite 88 des Vorsprungs 82. Diese Einsenkung kann beispielsweise beim Herstellen einer derartigen Pumpenradschaufel 28 durch Ausstanzen eines Blechteils gebildet werden.
Beim Zusammenfügen der Pumpenradschale 20 mit den Pumpenradschaufeln 28 werden die Pumpenradschaufeln 28 mit ihren Vorsprüngen 78, 80, 82 in die zugeordneten Einsenkungen 70, 72, 74 eingesetzt, wobei beispielsweise derart vorgegangen werden kann, dass zunächst der Vorsprung 78 in die Einsenkung 70 eingesetzt wird und dann durch abrollende Bewegung der Vorsprung 80 in die Einsenkung 72 und am Ende der Vorsprung 82 in die Einsenkung 74 eingesetzt werden. Darauf folgend wird das die Einsenkung 74 umschließende Material der Pumpenradschale 20 beispielsweise durch Einsatz eines Verstemmwerkzeuges in dem den Endbereich 84 des Vorsprungs 82 umgebenden Bereich verformt und auf diese Art und Weise gegen den Vorsprung 82 gepresst. Durch diesen Verformungsvorgang tritt Material der Pumpenradschale 20 in die Einkerbung 86 ein und füllt diese im Wesentlichen vollständig aus. Die Einkerbung 86, welche letztendlich nach dem Einführen des Vorsprungs 82 in die Einsenkung 74 eine dem Vorsprung 82 zugeordnete Hinterschneidung gebildet hat, wirkt nun mit dem in diese eingetretenen Material der Pumpenradschale 20 zum Erzeugen einer formschlüssigen Halterung des Vorsprungs 82 in der Einsenkung 74 zusammen. Es ist dann nicht mehr möglich, den Vorsprung 82 aus der diesem zugeordneten Einsenkung 74 herauszube wegen mit der Folge, dass eine definierte und sichere Halterung der gesamten Pumpenradschaufel 28 an der Pumpenradschale 20 erlangt wird. Es ist dazu lediglich das Verformen der Pumpenradschale 20 in oder nahe dem an den Endbereich 84 angrenzenden, insbesondere an die Stirnseite 88 angrenzenden Bereich erforderlich. Insbesondere im Bereich der anderen sickenartigen Einsenkungen 70, 72 ist es nicht erforderlich, weitere Verstemm- oder Umformungsvorgänge durchzuführen, um ein Herausbewegen der Pumpenradschaufel 28 mit ihren Vorsprüngen 78, 80 aus diesen Einsenkungen 70, 72 zu verhindern. Hierzu reicht alleine die im radial inneren Endbereich der jeweiligen Pumpenradschaufel 28 hergestellte formschlüssige Verbindung aus, insbesondere auch daher, da die verschiedenen Einsenkungen 70, 72, 74 auf einer gekrümmten Linie liegen und somit ein in Richtung der Drehachse A gerichtetes Herausziehen der Pumpenradschaufel 28 nicht möglich ist. Auch ein Herausdrehen der Pumpenradschaufel 28 im umgekehrten Sinne, wie sie zuvor beim Zusammenfügen eingesetzt worden ist, ist aufgrund der formschlüssigen Verbindung nicht mehr möglich.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Pumpenrads 30 bzw. die Vorgehensweise zum Aufbau desselben kann zum einen die zur Verbindung der verschiedenen Pumpenradschaufeln 28 mit der Pumpenradschale 20 erforderliche Anzahl an Umformungsvorgängen deutlich gesenkt werden, da letztendlich bei jeder Pumpenradschaufel 28 nur ein einziger Umformungsvorgang stattfinden muss. Auch ist es nicht erforderlich, in einem zusätzlichen Verlötschritt eine noch festere Verbindung zu erlangen, da die durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung erlangte Verbindung eine sehr sichere Halterung der Pumpenradschaufeln 28 an der Pumpenradschale 20 ermöglicht.
Es sei schließlich noch darauf hingewiesen, dass in ihrem von der Pumpenradschale 20 abgewandt liegenden Bereich die Pumpenradschaufeln 28 durch weitere lappenartige Vorsprünge 90, 92, welche entsprechende schlitzartige Durchtrittsöffnungen in einem Pumpenradinnenring 94 durchsetzen und in ihrem hinteren Endbereich dann umgebogen sind, an diesem Pumpenradinnenring 94 fixiert sind. Eine entsprechende Fixierung ist auch im Bereich der Turbinenradschaufeln 36 an der Turbinenradschale 34 bzw. am Turbinenradinnenring 98 möglich. Die erfindungsgemäße Art der Fixierung ist insbesondere dort von Vorteil, wo aufgrund der erforderlichen Dichtigkeit keine schlitzartigen Durchtrittsöffnungen gebildet werden können, sondern lediglich das Bereitstellen von im Bodenbereich abgeschlossenen Einsenkungen möglich ist. Je nach Geometrie der Pumpenradschale 20 ist es selbstverständlich auch möglich, anstelle des radial innen liegenden Vorsprungs 82 den radial außen liegenden Vorsprung 78 in seinem radial außen liegenden bzw. dem radial äußeren freien Ende der Pumpenradschaufel 28 zugewandt positionierten Endbereich eine derartige Einkerbung vorzusehen. Auch ist es grundsätzlich möglich, sowohl am radial inneren Vorsprung 82 als auch am radial äußeren Vorsprung 78 eine derartige Maßnahme bereitzustellen.
Man erkennt in 1 ferner, dass auch im radial inneren Bereich die Pumpenradschale 20 mit der Pumpenradnabe 22, welche in bekannter Weise eine in einer Getriebeanordnung vorgesehene Ölförderpumpe antreiben kann, durch Materialumformung verbunden ist. Dies wird im Folgenden auch mit Bezug auf die 4 und 5 beschrieben. Man erkennt in 4 ein allgemein mit 100 bezeichnetes Pumpenradschalenteil. Dieses Pumpenradschalenteil 100 wird beispielsweise durch Ausstanzen eines im Wesentlichen kreisscheibenartigen Blechrohlings erhalten, welcher dann in seinem radial inneren oder zentralen Bereich 102 derart umgeformt wird, dass ein sich im Wesentlichen in Richtung der zentralen Achse A erstreckender und zu dieser konzentrischer halsartiger, im Wesentlichen kreiszylindrischer Ansatz 104 gebildet wird. In dem radial außen an den halsartigen Ansatz 104 anschließenden Bereich 106 bleibt vorzugsweise das Pumpenradschalenteil 100 noch unverformt und behält somit seine im Wesentlichen ebene Konfiguration.
Ein zum Erhalt der Pumpenradnabe 22 eingesetztes Pumpenradnabenteil 108 ist im Wesentlichen als kreiszylindrisches Bauteil ausgebildet. In dieses Pumpenradnabenteil 108 wird beispielsweise in einem Fräsvorgang in einem Endbereich 110 desselben eine zur zentralen Achse A konzentrische Umfangsnut an der Außenumfangsseite 112 vorgesehen. Man erkennt in 4, dass diese Umfangsnut 114 ein hinterschnittenes Profil aufweist, das vorzugsweise eine schwalbenschwanzartige Konfiguration hat. Die Abmessungen des halsartigen Ansatzes 104 in seinem Innenumfangsbereich und des Pumpenradnabenteils 108 in seinem Außenumfangsbereich sind derart aufeinander abgestimmt, dass mit seinem Endbereich 110 das Pumpenradnabenteil 108 in den halsartigen Ansatz 104 eingeführt werden kann und in diesen passend, d. h. mit möglichst geringem, eine fluiddichte Verbindung zulassenden Bewegungsspiel, eingesetzt werden kann. Zum Verbinden des Pumpenradschalenteils 100 mit dem Pumpenradnabenteil 108 wird nunmehr die in 4 dargestellte Relativpositionierung vorgesehen, in welcher der halsartige Ansatz 104 des Pumpenradschalenteils 100 die Verbindungseinsenkung 114 vollständig überlappt. Nachfolgend wird dann, wie durch einen Pfeil P angedeutet, beispielsweise in einem Drückwalzvorgang von radial außen her der halsartige Anstz 104 derart beaufschlagt, dass Material dieses halsartigen Ansatzes 104 in die Verbindungseinsenkung 114 eintritt und diese vorzugsweise im Wesentlichen vollständig ausfüllt. Es wird dann die insbesondere auch in den 1 und 5 erkennbare Konfiguration erhalten, bei welcher der halsartige Ansatz 104 mit einem Ausformungsbereich 116, dessen Profil im Wesentlichen dem durch die Verbindungseinsenkung 114 vorgegebenen Profil entspricht, in die Verbindungseinsenkung 114 eingreift. Es ist auf diese Art und Weise eine sehr feste und insbesondere auch fluiddichte Verbindung zwischen dem Pumpenradschalenteil 100 und dem Pumpenradnabenteil 108 vorgesehen. Zum Erhalt der fluiddichten Verbindung ist insbesondere die mit Hinterschneidung ausgebildete Profilierung der Verbindungseinsenkung 114 vorteilhaft, da auf diese Art und Weise letztendlich eine labyrinthartige Dichtungsverbindung geschaffen wird.
Man erkennt, dass in der vorangehend beschriebenen Art und Weise ein Pumpenrad aufgebaut werden kann, ohne dass hier sehr komplex durchzuführende Arbeitsvorgänge, wie z. B. ein Schweißvorgang, erforderlich sind. Gleichwohl wird eine insbesondere auch fluiddichte Verbindung hergestellt.
Ein weiterer besonders vorteilhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung, welcher letztendlich jedoch von der Art und Weise der Verbindung zwischen Pumpenradschalenteil 100 und Pumpenradnabenteil 108 unabhängig ist, vorzugsweise jedoch in Verbindung mit der vorangehend beschriebenen Vorgehensweise vorgesehen wird, ist das Ausbilden der zum Einbau vorgesehenen Form der Pumpenradschale 20, wie sie auch in 1 erkennbar ist, erst nach dem Verbinden des Pumpenradschalenteils 100 mit dem Pumpenradnabenteil 108. Die das Pumpenradschalenteil 100 und Pumpenradnabenteil 108 umfassende Baugruppe, also im Wesentlichen auch das Pumpenrad 30, erfordert aufgrund der im Betrieb auftretenden Zentrifugalkräfte eine hohe Rotationssymmetrie bezüglich der Drehachse A, um das Auftreten von Unwuchten bzw. dadurch angeregten Schwingungen zu vermeiden. Gemäß diesem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zunächst zur Verbindung des Pumpenradschalenteils 100 mit dem Pumpenradnabenteil 108 lediglich in seinem radial inneren oder zentralen Bereich 102 das Pumpenradschalenteil 100 so vorbereitet, dass diese Verbindung, also beispielsweise Umformung oder auch Verschweißung, vorgenommen werden kann. In seinem radial weiter außen liegenden Bereich 106 bleibt das Pumpenradschalenteil 100 noch im Wesentlichen unverformt. Erst nach dem Durchführen des vorangehend angesprochenen Verbindungsvorgangs wird dann, vorzugsweise ebenfalls in einem Drückwalzvorgang, das Pumpenradschalenteil 100 in seinem Bereich 106 beispielsweise in die in 5 erkennbare Form gebracht wird, in welcher dann letztendlich auch die Verbindung mit dem in 1 erkennbaren Gehäusedeckel 14 möglich ist. Dieser weitere Umformungsvorgang kann dann in einer Maschine bzw. in einem Werkzeug derart vorgenommen werden, dass eine präzise Zentrierung bezüglich der zentralen Achse A bzw. bezüglich des Pumpenradnabenteils 108 vorhanden ist. Infolgedessen ist das dann umgeformte Pumpenradschalenteil 100 mit hoher Symmetrie bezüglich der Achse A ausgebildet, und das Auftreten von Unwuchten kann weitgehend ausgeschlossen werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist, dass sowohl das Verbinden des Pumpenradschalenteils 100 mit dem Pumpenradnabenteil 108 als auch der Umformungsvorgang des Pumpenradschalenteils 100 in seinem Bereich 106 in der gleichen Maschine und unmittelbar aufeinander folgend vorgenommen werden können, so dass es beispielsweise nicht erforderlich ist, diese Baugruppe aus einer Maschine herauszunehmen und zur weiteren Bearbeitung in eine andere Maschine zu übertragen. Selbstverständlich können bei dem Vorgang, in welchem der Bereich 106 des Pumpenradschalenteils 100 verformt wird, auch die vorangehend mit Bezug auf die 1 angesprochenen Einsenkungen 70, 72, 74 für die Pumpenradschaufeln 28 vorgesehen werden. Dies ist jedoch auch in einem separaten nachfolgenden Arbeitsgang möglich.
Es sei darauf hingewiesen, dass insbesondere auch die Art der Verbindung zwischen dem Pumpenradschalenteil 100 und dem Pumpenradnabenteil 108 in anderer Art und Weise vorgenommen werden kann. So könnte beispielsweise der halsartige Ansatz 104 an seinem Außenumfangsbereich mit einer Verbindungseinsenkung versehen werden und dann in den Innenbereich des Pumpenradnabenteils 108 eingeführt werden, so dass nachfolgend dann das Pumpenradnabenteil 108 zum Erhalt der Verbindung umzuformen ist. Aus strömungstechnischen Gründen ist jedoch die in 4 dargestellte Variante bevorzugt. Des Weiteren könnte selbstverständlich die Verbindungseinsenkung 114 auch am Innenumfangsbereich des halsartigen Ansatzes 104 vorgesehen sein und dann das Pumpenradnabenteil 108 von radial innen her verformt werden. Hier ist jedoch die in 4 erkennbare Konfiguration aufgrund des deutlich einfacher durchzuführen den Umformungsvorgangs vorteilhaft. Auch ist es nicht zwingendermaßen erforderlich, die Verbindungseinsenkung 114 mit einem hinterschnittenen Profil auszugestalten, auch ein rechteckiges Einsenkungsprofil wäre hier grundsätzlich möglich.
Zu der an wenigstens einem der Vorsprünge 78, 80, 82 vorgesehenen Einkerbung sei noch ausgeführt, dass im Sinne der vorliegenden Erfindung eine derartige Einkerbung nicht nur die in der 3 erkennbare muldenartige oder einsenkungsartige Konfiguration aufweisen kann, sondern beispielsweise auch gebildet sein kann durch ein schwalbenschwanzartiges Profil des entsprechenden Vorsprungs. Das heißt, eine derartige Einkerbung kann beispielsweise auch gebildet werden durch eine den Vorsprung in der Schaufellängsrichtung dann begrenzende Kante oder Stirnfläche (88 in 3), welche bezüglich einer den Vorsprung in seinem freien Endbereich begrenzenden Kante oder Fläche einen Winkel von weniger als 90° einschließt.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Pumpenradbaugruppe, insbesondere für eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen wenigstens einer Pumpenradschaufel (28) an ihrer zur Verbindung mit einer Pumpenradschale (20) vorgesehenen Seite (76) mit einer Mehrzahl von in einer Schaufellängsrichtung sich erstreckenden Vorsprüngen (78, 80, 82), wobei bei wenigstens einem (82) der Vorsprünge (78, 80, 82) in wenigstens einem seiner Erstreckungsendbereiche (84) eine Einkerbung (86) gebildet wird, b) Bereitstellen der Pumpenradschale (20) mit einer Mehrzahl von zur Aufnahme der Vorsprünge (78, 80, 82) an der wenigstens einen Pumpenradschaufel (28) vorgesehenen Einsenkungen (70, 72, 74), c) Einführen der wenigstens einen Pumpenradschaufel (28) mit ihren Vorsprüngen (78, 80, 82) in die für diese vorgesehenen Einsenkungen (70, 72, 74), d) Umformen, vorzugsweise Verstemmen, des Materials der Pumpenradschale (20) wenigstens in einem dem mit der Einkerbung (86) versehenen Erstreckungsendbereich (84) des wenigstens einen Vorsprungs (82) benachbarten Bereich.
Pumpenradbaugruppe, insbesondere für eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung, umfassend eine Pumpenradschale (20), welche in ihrem zentralen Bereich mit einer Pumpenradnabe (22) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Außenumfangsseite (112) der Pumpenradnabe (22) wenigstens eine Verbindungseinsenkung (114) vorgesehen ist, in welche nach Umformung Material der Pumpenradschale (20) eingreift.
Pumpenradbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Verbindungseinsenkung (114) eine in Umfangsrichtung um eine zentrale Achse (A) der Pumpenradnabe (22) umlaufende nutartige Einsenkung ist.
Pumpenradbaugruppe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Verbindungseinsenkung (114) mit einem hinterschnittenen Profil, vorzugsweise Schwalbenschwanzinnenprofil, ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Pumpenradbaugruppe, insbesondere für eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen eines Pumpenradschalenteils (100) mit einem halsartigen Ansatz (104) in einem zentralen Bereich (102) desselben, b) Bereitstellen eines Pumpenradnabenteils (108) mit einer derartigen Abmessung, dass dieses mit dem halsartigen Ansatz (104) sich überlappend positionierbar ist, wobei an dem halsartigen Ansatz (104) oder/und dem Pumpenradnabenteil (108) an der dem jeweils anderen Bauteil zugewandt positionierten oder zu positionierenden Oberfläche (112) wenigstens eine Verbindungseinsenkung (114) vorgesehen wird, c) ineinander eingreifendes Positionieren des Pumpenradnabenteils (108) und des halsartigen Ansatzes (104), d) Umformen des halsartigen Ansatzes (104) oder/und des Pumpenradnabenteils (108) derart, dass Material des umgeformten Bauteils in die am jeweils anderen Bauteil vorgesehene wenigstens eine Verbindungseinsenkung (114) eintritt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Verbindungseinsenkung (114) an dem halsartigen Ansatz (104) oder/und an dem Pumpenradnabenteil (108) mit einem hinterschnittenen Profil, vorzugsweise Schwalbenschwanzinnenprofil, vorgesehen wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Verbindungseinsenkung (114) an einer Außenumfangsseite (112) des Pumpenradnabenteils (108) vorgesehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt d) einen Drückwalzvorgang umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt a) das Umformen eines im Wesentlichen ebenen Blechrohlings im Wesentlichen nur in seinem zentralen Bereich (102) zum Erhalt des halsartigen Ansatzes (104) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach dem Schritt d) einen weiteren Umformungsschritt e) umfasst zum Umformen des Pumpenradschalenteils (100) in seinem Bereich (106) radial außerhalb des halsartigen Ansatzes (104) zum Erhalt der zur Verbindung mit Pumpenradschaufeln (28) geeigneten Form einer Pumpenradschale (20).
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt e) einen Drückwalzvorgang umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt e) ein Verfahren nach Anspruch 4 durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Pumpenradbaugruppe, insbesondere für eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung, umfassend die Schritte: a) Verbinden eines Pumpenradschalenteils (100) in seinem zentralen Bereich (102) mit einem Pumpenradnabenteil (108), wobei das Pumpenradschalenteil (100) in seinem Bereich (106) radial außerhalb des zentralen Bereichs (102) ein im Wesentlichen unverformter Rohling ist, b) nach dem Schritt a) Verformen des Pumpenradschalenteils (100) in seinem Bereich (106) radial außerhalb des zentralen Bereichs (102) zum Erhalt einer zur Verbindung mit Pumpenradschaufeln (28) geeigneten Form einer Pumpenradschale (20).