DE102008020681A1

DE102008020681A1 - Dreiteilige Leitschaufel

Info

Publication number: DE102008020681A1
Application number: DE102008020681A
Authority: DE
Inventors: William Wooster Brees; Gregory Heeke
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2028-04-25
Also published as: US8202052B2; JP5459978B2; JP2008281201A; DE102008020681B4; US20080279691A1

Abstract

Schaufel für ein Leitrad in einem Drehmomentwandler, die Folgendes aufweist: einen ersten Schaufelabschnitt, der mit einem inneren Umfangsabschnitt des Leitrades verbunden ist; zumindest einen zweiten Schaufelabschnitt, der getrennt von dem ersten Schaufelabschnitt ausgebildet und mit dem inneren Umfangsabschnitt verbunden ist; und einen dritten Schaufelabschnitt, der getrennt von dem ersten und dem zweiten Schaufelabschnitt ausgebildet und mit dem inneren Umfangsabschnitt verbunden ist. In einigen Ausführungsformen weist der erste, der zweite und der dritte Schaufelabschnitt jeweils einen äußeren Radialbereich auf und die äußeren Radialbereiche sind fest verbunden. In einigen Ausführungsformen berühren sich der erste und der zweite Schaufelabschnitt und der zweite und der dritte Schaufelabschnitt. In einigen Ausführungsformen weist der erste, der zweite und der dritte Schaufelabschnitt jeweils eine Kante auf und der erste und der zweite Schaufelabschnitt berühren sich entlang der jeweiligen Kanten und der zweite und der dritte Schaufelabschnitt berühren sich entlang der jeweiligen Kanten.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen für Vorrichtungen zur Kraftübertragung zwischen einer drehenden Antriebseinheit, wie z. B. dem Motor eines Kraftfahrzeugs, und einer drehenden Abtriebseinheit, wie z. B. dem Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Leitschaufel für einen Drehmomentwandler mit drei getrennt ausgebildeten Abschnitten.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1 stellt ein allgemeines Blockschaltbild dar, welches die Beziehung zwischen Motor 7, Drehmomentwandler 10, Getriebe 8 und der Differential-/Achsanordnung 9 in einem typischen Fahrzeug zeigt. Es ist bekannt, dass ein Drehmomentwandler verwendet wird, um Drehmoment von einem Motor an ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs zu übertragen.
Die drei Hauptkomponenten des Drehmomentwandlers sind die Pumpe 37, die Turbine 38 und das Leitrad 39. Der Drehmomentwandler wird zu einer abgeschlossenen Kammer wenn die Pumpe an den Deckel 11 angeschweisst wird. Der Deckel ist mit der Flex-Platte 41 verbunden, welche wiederum mit der Kurbelwelle 42 des Motors 7 verschraubt ist. Der Deckel kann mit der Flex-Platte unter Verwendung von Nasen oder Stehbolzen verbunden werden, die an den Deckel geschweisst sind. Die geschweisste Verbindung zwischen der Pumpe und dem Deckel überträgt Motordrehmoment auf die Pumpe. Deshalb dreht sich die Pumpe immer mit Motordrehzahl. Es ist die Funktion der Pumpe, diese Drehbewegung zu nutzen, um das Fluid radial nach Aussen und axial in Richtung der Turbine zu bewegen. Daher ist die Pumpe eine Zentrifugalpumpe, welche Fluid von einem kleinen radialen Einlass zu einem grossen radialen Auslass bewegt, und damit die Energie in dem Fluid erhöht. Der erforderliche Druck um die Getriebekupplungen und die Drehmomentwandlerkupplung in Eingriff zu bringen wird von einer zusätzlichen Pumpe im Getriebe geliefert, welche von der Pumpennabe angetrieben wird.
In dem Drehmomentwandler 10 wird ein Fluidkreislauf von der Pumpe, manchmal Impeller genannt, der Turbine und dem Leitrad, manchmal Reaktor genannt, erzeugt. Der Fluidkreislauf ermöglicht eine fortlaufende Drehung des Motors, wenn das Fahrzeug stillsteht und beschleunigt das Fahrzeug, wenn dies vom Fahrer gewünscht wird. Der Drehmomentwandler verstärkt das Motordrehmoment mit dem Drehmomentverhältnis, ähnlich einem Untersetzungsgetriebe. Das Drehmomentverhältnis ist das Verhältnis von Ausgangsdrehmoment zu Eingangsdrehmoment. Das Drehmomentverhältnis ist bei geringen Turbinendrehzahlen, oder bei Drehzahl Null der Turbine, auch Stillstand genannt, am höchsten. Die Drehmomentverhältnisse bei Stillstand liegen üblicherweise in einem Bereich von 1,8 bis 2,2. Das bedeutet, das Ausgangsdrehmoment des Drehmomentwandlers ist 1,8- bis 2,2-mal grösser als das Eingangsdrehmoment. Die Ausgangsdrehzahl ist jedoch wesentlich niedriger als die Eingangsdrehzahl, da das Turbinenrad mit dem Ausgang verbunden ist und sich nicht dreht, der Eingang sich aber mit Motordrehzahl dreht.
Die Turbine 38 verwendet die Fluidenergie, die es von der Pumpe 37 erhält, um das Fahrzeug anzutreiben. Das Turbinenrad 22 ist mit der Turbinennabe 19 verbunden. Die Turbinennabe 19 verwendet eine Keilwellenverzahnung, um Turbinendrehmoment an die Getriebeeingangswelle 43 zu übertragen. Die Eingangswelle ist mit den Rädern des Fahrzeugs durch Zahnräder und Wellen in dem Getriebe 8 und in dem Achsdifferential 9 verbunden. Die Kraft des Fluides, welche die Turbinenschaufel beaufschlagt, wird von der Turbine als Drehmoment ausgegeben. Axiale Drucklager 31 stützen die Komponenten gegen die durch das Fluid aufgebrachten Axialkräfte. Wenn das Ausgangsmoment ausreicht, um die Trägheit des stillstehenden Fahrzeugs zu überwinden, dann beginnt das Fahrzeug sich zu bewegen.
Nachdem die Fluidenergie von der Turbine in Drehmoment verwandelt wurde, ist immer noch etwas Energie in dem Fluid enthalten. Das Fluid, welches aus dem kleinen radialen Auslass 44 austritt, würde normalerweise so in die Pumpe eintreten, dass es der Drehung der Pumpe entgegenwirkt. Das Leitrad 39 wird verwendet, um das Fluid umzulenken, um die Beschleunigung der Pumpe zu unterstützen und damit das Drehmomentverhältnis zu verbessern. Das Leitrad 39 ist mit der Leitradwelle 45 mit einer Freilaufkupplung 46 verbunden. Die Leitradwelle ist mit dem Getriebegehäuse 47 verbunden und dreht sich nicht. Die Freilaufkupplung 46 verhindert, dass sich das Leitrad 39 bei geringen Drehzahlverhältnissen dreht, wenn sich die Pumpe schneller als die Turbine dreht. Fluid, welches in das Leitrad 39 aus dem Turbinenauslass 44 eintritt, wird von den Leitschaufeln 48 umgelenkt, so dass es in die Pumpe 37 in Drehrichtung eintritt.
Die Schaufel Eintritts- und Austrittswinkel, die Form des Pumpenrades und des Turbinenrades und der Gesamtdurchmesser des Drehmomentwandlers beeinflussen seine Leistung. Die Auslegungsparameter umfassen das Drehmomentverhältnis, den Wirkungsgrad und die Fähigkeit des Drehmomentwandlers, Drehmoment zu übertragen, ohne es dem Motor zu ermöglichen „hochzudrehen". Dies tritt ein, wenn der Drehmomentwandler zu klein ist und die Pumpe den Motor nicht verlangsamen kann.
Bei niedrigen Drehzahlverhältnissen funktioniert der Drehmomentwandler gut und lässt den Motor drehen, während das Fahrzeug stillsteht, und verstärkt das Motordrehmoment und erhöht damit die Fahrleistungen. Bei Drehzahlverhältnissen von kleiner als 1 ist der Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers geringer als 100%. Das Drehmomentverhältnis des Drehmomentwandlers verringert sich fortlaufend von einem Maximum von ungefähr 1,8 bis 2,2 zu einem Drehmomentverhältnis von ungefähr 1, wenn die Turbinendrehzahl sich an die Pumpendrehzahl annähert. Das Drehzahlverhältnis, wenn das Drehmomentverhältnis 1 erreicht, wird Kopplungspunkt genannt. An diesem Punkt muss das Fluid, welches in den Stator eintritt, nicht mehr umgelenkt werden, und die Freilaufkupplung im Leitrad ermöglicht es dem Leitrad, sich in der gleichen Richtung wie die Pumpe und die Turbine zu drehen. Da das Leitrad das Fluid nicht umlenkt, ist die Drehmomentabgabe des Drehmomentwandlers identisch mit der Drehmomenteinleitung. Der gesamte Fluidkreislauf dreht sich gemeinsam.
Der maximale Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers ist wegen der Verluste im Fluid auf 92–93% begrenzt. Daher wird die Drehmomentwandlerkupplung 49 eingesetzt um den Drehmomentwandlereingang mechanisch mit dem Ausgang zu verbinden, was den Wirkungsgrad auf 100% verbessert. Die Kolbenplatte 17 wird hydraulisch angedrückt, wenn dies von der Getriebesteuerung angesteuert wird. Die Kolbenplatte 17 ist zur Turbinennabe 19 hin an ihrem Innendurchmesser mit dem O-Ring 18 abgedichtet, und gegenüber dem Deckel 11 an ihrem Aussendurchmesser mit dem Reibmaterialring 51 abgedichtet. Diese Dichtungen erzeugen eine Druckkammer und bringen die Kolbenplatte 17 in Eingriff mit dem Deckel 11. Diese mechanische Verbindung überbrückt den Fluidkreislauf des Drehmomentwandlers.
Die mechanische Verbindung der Drehmomentwandlerkupplung 49 überträgt wesentlich mehr Drehschwingungen vom Motor an den Antriebsstrang. Da der Antriebsstrang im Grunde ein Feder-Massesystem ist, können Drehschwankungen vom Motor Eigenfrequenzen des Systems anregen. Ein Dämpfer wird verwendet um die Eigenfrequenzen des Antriebsstrangs aus dem Bereich des Fahrbetriebs zu bewegen. Der Dämpfer weist Federn 15 auf, die in Reihe mit dem Motor 7 und dem Getriebe 8 geschaltet sind, um die wirksame Federkonstante des Systems zu verringern und damit die Eigenfrequenz abzusenken.
Die Drehmomentwandlerkupplung 49 weist allgemein vier Komponenten auf: die Kolbenplatte 17, die Deckelplatten 12 und 16, die Federn 15 und den Flansch 13. Die Deckelplatten 12 und 16 übertragen Drehmoment von der Kolbenplatte 17 auf die Druckfedern 15. Die Fortsätze 52 der Deckelplatten werden um Federn 15 zur axialen Festlegung gebildet. Drehmoment von der Kolbenplatte 17 wird auf Deckelplatten 12 und 16 durch eine Nietverbindung übertragen. Die Deckelplatten 12 und 16 übertragen Drehmoment auf Druckfedern 15 durch Berührung mit einer Kante des Federfensters. Beide Deckelplatten wirken zusammen und lagern die Feder auf beiden Seiten der Federmittelachse. Die Federkraft wird auf den Flansch 13 durch Berührung mit einer Kante des Flanschfederfensters übertragen. Manchmal hat der Flansch eine Nase zum Verhindern von Drehbewegungen, oder einen Schlitz, der in einen Bereich der Deckelplatte eingreift, um übermässiges Zusammenpressen der Federn während des Auftretens von hohen Drehmomenten zu verhindern. Drehmoment von dem Flansch 13 wird auf die Turbinennabe 19 übertragen und auf die Getriebeeingangswelle 43.
Energieaufnahme kann durch Reibung, manchmal Hysterese genannt, erreicht werden, wenn dies gewünscht ist. Hysterese schliesst Reibung beim Eindrehen und beim Auseinanderdrehen der Dämpferplatten ein, so dass die tatsächliche Reibung verdoppelt wird. Das Hysteresepaket besteht allgemein aus einer Tellerfeder 14, die zwischen dem Flansch 13 und einer der Deckelplatten 16 angebracht ist, um den Flansch 13 in Berührung mit der anderen Deckelplatte 12 zu bringen. Durch Steuern der Grösse der Kraft, die von der Tellerfeder 14 aufgebracht wird, kann auch die Höhe des Reibmoments gesteuert werden. Übliche Hysteresewerte liegen im Bereich von 10–30 Nm.
Einstückige Schaufeln in Leiträdern, z. B. Schaufeln 48, sind bekannt. Zweiteilige Leitschaufeln sind bekannt, z. B. wie in der gemeinschaftlichen Eigentum befindlichen und daher nicht entgegenzuhaltenden U.S. Provisional Patent Application Nr. 11/728,066 , angemeldet am 23. März 2007, gezeigt. Es ist wünschenswert die Fähigkeit zur Aufnahme von Spannungen bei den Schaufeln aus U.S. Provisional Patent Application Nr. 11/728,066 zu erhöhen und gleichzeitig die anderen vorteilhaften Eigenschaften der Schaufeln, z. B. die Strömungsverläufe, die mit der Verwendung der Schaufeln einhergehen, beizubehalten.
Daher gibt es seit langem einen Bedarf für ein Leitrad mit Schaufeln mit mehreren Abschnitten, welche grössere Spannungen aufnehmen können.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung umfasst allgemein eine Schaufel für ein Leitrad in einem Drehmomentwandler, die Folgendes aufweist: einen ersten Schaufelabschnitt, der mit einem inneren Umfangsabschnitt des Leitrades verbunden ist, zumindest einen zweiten Schaufelabschnitt, der getrennt von dem ersten Schaufelabschnitt ausgebildet und mit dem inneren Umfangsabschnitt verbunden ist, und einen dritten Schaufelabschnitt, der getrennt von dem ersten und zumindest einem zweiten Schaufelabschnitt geformt ist und mit dem inneren Umfangsabschnitt verbunden ist. In einigen Ausführungsformen enthalten der erste Schaufelabschnitt und der mindestens eine zweite Schaufelabschnitt und der dritte Schaufelabschnitt entsprechende äussere radiale Abschnitte, und die entsprechenden äusseren radialen Abschnitte sind fest verbunden. In einigen Ausführungsformen bilden der erste und der zumindest eine zweite Schaufelabschnitt und der dritte Schaufelabschnitt eine zusammenhängende Oberfläche. In einigen Ausführungsformen berühren sich der erste Schaufelabschnitt und der mindestens eine zweite Schaufelabschnitt und der mindestens eine zweite Schaufelabschnitt und der dritte Schaufelabschnitt. In einigen Ausführungsformen weist der erste Schaufelabschnitt, zumindest ein zweiter Schaufelabschnitt und der dritte Schaufelabschnitt jeweils Kanten auf und der erste und der zumindest eine zweite Schaufelabschnitt berühren sich entlang der jeweiligen Kanten, und der zumindest eine zweite Schaufelabschnitt und der dritte Schaufelabschnitt berühren sich entlang jeweiligen Kanten. In einigen Ausführungsformen ist zumindest eine der betreffenden Kanten geprägt.
In einigen Ausführungsformen ist der zumindest eine zweite Schaufelabschnitt in Umfangsrichtung und in Axialrichtung zwischen dem ersten und dem dritten Schaufelabschnitt angeordnet. In einigen Ausführungsformen sind der erste Schaufelabschnitt, zumindest ein zweiter Schaufelabschnitt, und ein dritter Schaufelabschnitt in Umfangsrichtung und axial versetzt. In einigen Ausführungsformen weist der mindestens eine Schaufelabschnitt eine Klappe an einem Innenumfang auf und die Klappe ist so gebogen, dass sie eine erste Schaufel und/oder eine dritte Schaufel berührt und eine vorbestimmte Beabstandung zwischen dem ersten, zumindest einem zweiten und einem dritten Schaufelabschnitt liefert. In einigen Ausführungsformen ist während des Betriebs des Leitrads der Fluiddruck auf dem zumindest einen zweiten Schaufelabschnitt geringer als die betreffenden Fluiddrücke auf den ersten und dritten Schaufelabschnitten. In einigen Ausführungsformen ist zumindest ein erster, zumindest ein zweiter oder ein dritter, Schaufelabschnitt gestanzt, oder zumindest ein erster, zumindest ein zweiter, oder ein dritter Schaufelabschnitt gegossen.
Die vorliegende Erfindung umfasst allgemein auch eine Schaufel für ein Leitrad in einem Drehmomentwandler, die Folgendes aufweist: einen ersten Schaufelabschnitt, der mit einem Aussenring des Leitrads verbunden ist und eine erste Kante und einen ersten Aussenumfangsbereich aufweist, einen zweiten Schaufelabschnitt, der getrennt von dem ersten Schaufelabschnitt ausgebildet ist und mit dem Aussenring verbunden ist und eine zweite und eine dritte Kante und einen zweiten äusseren Umfangsbereich aufweist, und einen dritten Schaufelabschnitt, der getrennt von dem ersten und zweiten Schaufelabschnitt ausgebildet und mit dem Aussenring verbunden ist und eine vierte Kante und einen dritten äusseren Umfangsbereich aufweist. Die erste und zweite und dritte und vierten Kante berühren sich jeweils zumindest teilweise, der erste, der zweite und der dritte Aussenumfangsbereich sind fest angebracht, und der Aussenring und der erste, der zweite und der dritte äussere Umfangsbereich begrenzen einen Ringraum für das Leitrad.
Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin allgemein eine Schaufel für ein Leitrad in einem Drehmomentwandler, die Folgendes aufweist: einen ersten Schaufelabschnitt, der mit einem Aussenring des Leitrads verbunden ist und einen ersten Aussenumfangsbereich aufweist, einen zweiten Schaufelabschnitt, der von dem ersten Schaufelabschnitt getrennt ausgebildet und mit dem Aussenring verbunden ist und einen zweiten äusseren Umfangsabschnitt aufweist, und einen dritten Schaufelabschnitt, der getrennt von dem ersten und dem zweiten Schaufelabschnitt ausgebildet und mit dem Aussenring verbunden ist und einen dritten äusseren Umfangsbereich aufweist. Der erste, der zweite und der dritte äussere Umfangsbereich sind aneinander befestigt und der erste, der zweite und der dritte Schaufelabschnitt sind gestanzt.
Es ist allgemein ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Schaufel mit mehreren Abschnitten für ein Leitrad mit einer erhöhten Fähigkeit zur Aufnahme von Spannungen zur Verfügung zu stellen.
Diese und andere Ziele und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung und aus den beigefügten Zeichnungen und Ansprüchen ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Art und Betriebsweise der vorliegende Erfindung wird nun genauer an Hand der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Figuren erklärt, worin:
1 ist eine allgemeine Blockdiagrammdarstellung des Leistungsflusses in einem Motorfahrzeug, welche dazu dient, die Beziehung und Funktion eines Drehmomentwandlers in dessen Antriebsstrang zu erklären;
2 ist eine Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers des Stands der Technik, der an dem Motor eines Kraftfahrzeugs befestigt gezeigt ist;
3 ist eine linke Ansicht eines in 2 gezeigten Drehmomentwandlers, welche allgemein entlang der Linie 3-3 in 2 aufgenommen ist;
4 ist eine Querschnittsansicht des Drehmomentwandlers des in 2 und 3 gezeigten Drehmomentwandlers, die allgemein entlang der Linie 4-4 in 3 gezeigt wird;
5 ist eine erste Explosionsansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers, welche aus der Perspektive eines Betrachters gezeigt wird, der den zerlegten Drehmomentwandler von links sieht;
6 ist eine zweite Explosionsansicht des Drehmomentwandlers, der in 2 gezeigt wird, welche aus der Perspektive eines Betrachters gezeigt wird, der den zerlegten Drehmomentwandler von rechts sieht;
7A ist eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems, das räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
7B ist eine perspektivische Ansicht eines Gegenstands in dem Zylinderkoordinatensystem von 7A, das räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden;
8 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines Leitrads mit einer dreiteiligen Schaufel gemäss der Erfindung; und
9 ist eine Schnittansicht allgemein entlang der Linie 9-9 in 8.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eingangs ist festzuhalten, dass gleiche Bezugszahlen in verschiedenen Zeichnungsansichten gleiche oder funktional ähnliche elementare Bestandteile der Erfindung kennzeichnen. Obgleich die vorliegende Erfindung in Bezug auf derzeit bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wird, ist festzuhalten, dass die beanspruchte Erfindung nicht auf die offengelegten Ausführungsformen beschränkt ist.
Weiterhin ist festzuhalten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die im Einzelnen beschriebene Methodik und die beschriebenen Werkstoffe und Modifikationen beschränkt ist, und als solche natürlich variiert werden kann. Es ist ebenso festzuhalten, dass die hier verwendeten Bezeichnungen nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen dienen und den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken, der nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt ist.
Falls nicht anders bestimmt, dann haben alle technischen und wissenschaftlichen Ausdrücke, die hier verwendet werden die gleiche Bedeutung, wie sie allgemein von Fachleuten im Bereich der Technik wo die Erfindung angesiedelt ist verstanden wird. Obgleich beliebige Verfahren, Vorrichtungen oder Werkstoffe die ähnlich oder gleichwertig zu den Beschriebenen sind beim Ausführen oder Ausprobieren der Erfindung verwendet werden können, werden nun bevorzugte Verfahren, Vorrichtungen und Werkstoffe beschrieben.
7A ist eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems 80, welches räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden. Die vorliegende Erfindung wird zumindest teilweise in Zusammenhang mit einem Zylinderkoordinatensystem beschrieben. Das System 80 weist eine Längsachse 81 auf, welche im Folgenden als Bezug für Richtungsbezeichnungen und räumliche Bezeichnungen verwendet wird. Die Adjektive „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich jeweils auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, dem Radius 82 (der senkrecht zur Achse 81 ist), und dem Umfang 83. Die Adjektive „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich auch auf Ausrichtungen parallel zu den betreffenden Ebenen. Um die Anordnung von verschiedenen Ebenen zu verdeutlichen werden Gegenstände 84, 85 und 86 verwendet. Die Oberfläche 87 des Gegenstands 84 bildet eine axiale Ebene. Das bedeutet, die Achse 81 bildet eine Linie entlang der Oberfläche. Die Oberfläche 88 des Gegenstands 85 bildet eine radiale Ebene. Das heisst, der Radius 82 bildet eine Mantellinie. Die Oberfläche 89 des Gegenstands 86 bildet eine Umfangsfläche. Das heisst, der Umfang 83 bildet eine Mantellinie. In einem weiteren Beispiel erfolgt die axiale Bewegung oder Anordnung parallel zur Achse 81, die radiale Bewegung oder Anordnung erfolgt parallel zum Radius 82, und die umfängliche Bewegung oder Anordnung erfolgt parallel zum Umfang 83. Die Drehung erfolgt mit Bezug auf die Achse 81.
Die Adverbien „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich jeweils auch auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82, oder zum Umfang 83. Die Adverbien „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich auch auf eine Ausrichtung parallel zu entsprechenden Ebenen.
7B ist eine perspektivische Ansicht des Objekts 90 in einem Zylinderkoordinatensystems 80 von 7A, welche räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden. Der zylindrische Gegenstand 90 steht für einen zylindrischen Gegenstand in einem Zylinderkoordinatensystem und schränkt die vorliegende Erfindung in keinster Weise ein. Der Gegenstand 90 weist eine axiale Oberfläche 91, eine radiale Oberfläche 92, und eine Umfangsfläche 93 auf. Die Fläche 91 ist Teil einer axialen Ebene, die Fläche 92 ist Teil einer radialen Ebene, und die Fläche 93 ist Teil einer Umfangsfläche.
8 ist eine perspektivische Vorderansicht eines Leitrads mit der dreiteiligen Schaufel 100 gemäss der Erfindung.
9 ist eine Draufsicht allgemein entlang der Linie 9-9 in 8. Das Folgende ist mit Bezug auf die 8 und 9 zu sehen. Die Schaufel 100 wird im Leitrad 102 gezeigt. Es ist festzuhalten, dass das Leitrad 102 eine Mehrzahl von Schaufeln 100 aufweist. Es ist weiterhin festzuhalten, dass das Leitrad 102 nicht auf eine bestimmte Anzahl von Schaufeln 100 beschränkt ist. Die Schaufel 100 weist einen vorderen Schaufelabschnitt 104, zumindest einen mittleren Schaufelabschnitt 106 und einen hinteren Schaufelabschnitt 108 auf. In einigen Ausführungsformen weist die Schaufel 100 einen einzelnen mittleren Blattabschnitt 106 auf. In einigen Ausführungsformen (nicht gezeigt) weist die Schaufel 100 mehr als einen mittleren Blattabschnitt 106 auf. Die Abschnitte 104, 106 und 108 werden getrennt ausgebildet. Das heisst, die Abschnitte 104, 106, und 108 sind getrennte Teile, die wie im Folgenden beschrieben dazu eingerichtet sind, die Schaufel 100 zu bilden. Damit wird das Leitrad 102 mit zusammengesetzten Schaufeln 100 gebildet, die aus drei getrennten Stücken oder Abschnitten gebildet werden. Die getrennten Stücke oder Abschnitte können verbunden, zusammengefügt, in Berührung gebracht, ausgerichtet, oder ausgebildet werden, wie im Folgenden beschrieben. Die Abschnitte 104, 106, und 108 sind jeweils mit einem inneren Umfangsabschnitt 110 des Leitrads verbunden, wie im Folgenden beschrieben. Die Abschnitte 104, 106, und 108 weisen jeweils äussere radiale oder umfängliche Bereiche 112, 114, und 116 auf. Die äusseren radialen Bereiche sind mit jedem in der Technik bekannten Mittel befestigt, z. B. mit einem Niet 118. Der Abschnitt 110 und die äusseren radialen Bereiche formen einen Ringraum für das Leitrad.
Der Abschnitt 106 ist in Umfangsrichtung und in axialer Richtung zwischen den Abschnitten 104 und 108 angeordnet. Weiterhin sind die Abschnitte 104, 106, und 108 in Umfangsrichtung und in Axialrichtung versetzt.
In einigen Ausführungsformen bilden die Abschnitte 104, 106, und 108 eine durchgehende Fläche. Zum Beispiel, bilden die Oberflächen 120, 122 und 124 der Abschnitte 104, 106 und 108 jeweils eine durchgehende Fläche 126 der Schaufel. In einigen Ausführungsformen (nicht gezeigt) sind die Abschnitte dazu eingerichtet Spalte zwischen den Segmenten zu erzeugen.
Die Abschnitte 104, 106 und 108 können auf eine Vielzahl von Weisen eingerichtet sein, um eine Schaufel 100 zu bilden. In einigen Ausführungsformen berühren sich die Abschnitte, z. B. entlang entsprechender Kanten. Zum Beispiel, berühren sich die Abschnitte 104 und 106 jeweils entlang der radialen Kanten 128 und 130 und die Abschnitte 106 und 108 berühren sich jeweils entlang der radialen Kanten 132 und 134. In einigen Ausführungsformen ist eine radiale Kante geprägt, oder es sind mehrere radialen Kanten geprägt.
In einigen Ausführungsformen bildet der Aussenring 136 einen inneren Umfangsabschnitt 110 und die Abschnitte 104, 106, und 108 sind mit dem Aussenring 136 durch jedes in der Technik bekannte Mittel verbunden. In einigen Ausführungsformen werden innere Umfangsbereiche 138, 140 und 142 jeweils von Abschnitten 104, 106 und 108 in den Ring durch die Klappen 144, 146 und 148 eingeformt. Zum Beispiel sind die Verbindungskeile oder radialen Fortsätze (nicht gezeigt) von dem Aussenring 136 in Umfangsrichtung mit den Klappen 144 und 148 verriegelt, um die Schaufel 100 und den Ring aneinander festzulegen. In einigen Ausführungsformen (nicht gezeigt) werden jeweilige Keilwellenverbindungen an den inneren Umfangsbereichen verwendet um die Abschnitte mit der Welle zu verbinden. In einigen Ausführungsformen wird die Klappe 146 gebildet und eingebaut, um einen gewünschten oder vorbestimmten Abstand zwischen den Schaufelabschnitten, z. B. einen axialen Abstand, zur Verfügung zu stellen. Zum Beispiel werden Klappen 146 gebogen um einen der Abschnitte 104 oder 108 in Axialrichtung auszurichten und zu berühren. In diesen Ausführungsformen werden Klappen 146 für jede folgende Schaufel in entgegensetzte Axialrichtungen gebogen. Zum Beispiel ist die Klappe 146 in Richtung 150 für eine Schaufel 100 gebogen, und für eine benachbarte Schaufel 100 in dem Leitrad ist die Klappe 146 in Richtung 152 gebogen. In einigen Ausführungsformen überträgt der Ring 136 Drehmoment von der Schaufel 100 durch Rollen 154 und den Innenring 156 auf eine Leitradwelle (nicht gezeigt) für ein Getriebe (nicht gezeigt). In einigen Ausführungsformen wird das Leitrad radial von dem axialen Bereich 158 der Klappe 144 und durch entsprechende Bereiche des Aussenringes zentriert. Es ist festzuhalten, dass die Schaufel 100 mit anderen Arten und Auslegungen von Leiträdern und Einwegkupplungen betrieben werden kann.
Die Abschnitte 104, 106 und 108 können unter Verwendung eines jeden in der Technik bekannten Mittels hergestellt werden. Zum Beispiel können die Abschnitte durch Stanzen oder Giesen geformt werden. Kombinationen von Fertigungsmitteln können gemeinsam verwendet werden.
In einigen Ausführungsformen ist der jeweilige Querschnitt eines jeden Schaufelabschnitts 104, 106 und 108 am inneren Umfangsbereich (das Gebiet der höchsten Torsionsspannung, wenn das Leitrad 102 in Betrieb ist) ungefähr gleich dem entsprechenden Querschnitt eines Schaufelabschnitts, der in der U.S. Provisional Patent Application Nr. 11/728,066 offengelegt ist. Damit ist in diesen Ausführungsformen die Drehmomentaufnahmekapazität der Schaufel 100 ungefähr 50% grösser als die Drehmomentaufnahmekapazität der in der U.S. Provisional Patent Application Nr. 11/728,066 offengelegten Schaufel. Die Ausbildung der in der U.S. Provisional Patent Application Nr. 11/728,066 offengelegten Schaufel erzeugt eine Unterbrechung in der Fluidströmung nach der Schaufel, wenn sich ein Leitrad, welches die Schaufel verwendet, in Betrieb befindet. Die Anordnung des mittleren Abschnitts 106 nähert die Form der oben genannten Unterbrechung an. Daher ist das Strömungsbild, welches mit der in U.S. Provisional Patent Application Nr. 11/728,066 offengelegten Schaufel einhergeht, und das Strömungsbild, welches mit der Schaufel 100 einhergeht, ähnlich. Anders herum gesagt, wenn das Leitrad 102 in Betrieb ist, dann ist der Fluiddruck auf dem Abschnitt 106 geringer als die entsprechenden Fluiddrücke auf den Schaufeln 104 und 108. Damit weist der Abschnitt 106 eine erhöhte Drehmomentübertragungskapazität auf, während er das Strömungsbild der in U.S. Provisional Patent Application Nr. 11/728,066 offengelegten Schaufel aufrechterhält.
Daraus ist ersichtlich, dass die Ziele der vorliegenden Erfindung wirksam erreicht werden, obgleich Modifikationen und Änderungen an der Erfindung für Fachleute einfach ersichtlich sind, wobei diese Modifikationen sich innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung befinden. Ebenso ist festzuhalten, dass die vorgehende Beschreibung die vorliegende Erfindung beispielhaft darstellt, sie aber nicht einschränkt. Daher sind andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich, ohne über den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung hinauszugehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 11/728066 [0013, 0013, 0045, 0045, 0045, 0045, 0045]

Claims

Schaufel für ein Leitrad in einem Drehmomentwandler, die Folgendes aufweist: einen ersten Schaufelabschnitt, der mit einem inneren Umfangsabschnitt des Leitrads verbunden ist; zumindest einen zweiten Schaufelabschnitt, der getrennt von dem ersten Schaufelabschnitt ausgebildet und mit dem inneren Umfangsabschnitt verbunden ist; und einen dritten Schaufelabschnitt, der getrennt von dem ersten und dem zumindest einen zweiten Schaufelabschnitt ausgebildet und mit dem inneren Umfangsabschnitt verbunden ist.
Schaufel nach Anspruch 1, wobei der erste, zumindest ein zweiter und der dritte Schaufelabschnitt jeweils einen äusseren Radialbereich aufweist, und wobei die jeweiligen äusseren Radialbereiche fest verbunden sind.
Schaufel nach Anspruch 1, wobei der erste, zumindest ein zweiter und der dritte Schaufelabschnitt eine durchgehende Fläche bildet.
Schaufel nach Anspruch 1, wobei der erste und zumindest ein zweiter Schaufelabschnitt einander berühren und der zumindest eine zweite und der dritte Schaufelabschnitt einander berühren.
Schaufel nach Anspruch 4, wobei der erste, zumindest ein zweiter und ein dritter Schaufelabschnitt jeweils Kanten aufweisen, und wobei der erste und zumindest ein zweiter Schaufelabschnitt sich entlang der jeweiligen Kanten berühren, und der zumindest eine zweite und ein dritter Schaufelabschnitt sich entlang der jeweiligen Kanten berühren.
Schaufel nach Anspruch 5, wobei zumindest eine der entsprechenden Kanten geprägt ist.
Schaufel nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine zweite Schaufelabschnitt in Umfangsrichtung und axial zwischen dem ersten und dem dritten Schaufelabschnitt angeordnet ist.
Schaufel nach Anspruch 1, wobei der erste, zumindest ein zweiter und ein dritter Schaufelabschnitt in Umfangsrichtung und axial beabstandet sind.
Schaufel nach Anspruch 1, wobei zumindest einer der ersten, zumindest ein zweiter und der dritte Schaufelabschnitt gestanzt ist.
Schaufel nach Anspruch 1, wobei zumindest einer der ersten, zumindest ein zweiter und der dritte Schaufelabschnitt gegossen ist.
Schaufel nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine zweite Schaufelabschnitt eine Klappe an einem inneren Umfang aufweist, und wobei die Klappe so gebogen ist, dass sie eine der ersten Schaufeln oder eine dritte Schaufel berührt und einen vorbestimmten Abstand zwischen dem ersten, zumindest einem zweiten und einem dritten Schaufelabschnitt herstellt.
Schaufel nach Anspruch 1, wobei während des Leitradbetriebs der Fluiddruck auf zumindest einem zweiten Schaufelabschnitt geringer ist als der entsprechende Fluiddruck auf dem ersten und dem dritten Schaufelabschnitt.
Schaufel für ein Leitrad in einem Drehmomentwandler, die Folgendes aufweist: einen ersten Schaufelabschnitt, der mit einem Aussenring des Leitrades verbunden ist und eine erste Kante und einen ersten äusseren Umfangsbereich aufweist; einen zweiten Schaufelabschnitt, der getrennt von dem ersten Schaufelabschnitt ausgebildet ist, und mit dem Aussenring verbunden ist und eine zweite und eine dritte Kante und eine zweiten äusseren Umfangsbereich aufweist; und einen dritten Schaufelabschnitt, der getrennt von dem ersten und zweiten Schaufelabschnitt ausgebildet ist und mit dem Aussenring verbunden ist, und eine vierte Kante und einen dritten äusseren Umfangsbereich aufweist, wobei die erste und zweite und dritte und vierte Kante einander jeweils zumindest teilweise berühren, wobei der erste, zweite und dritte Umfangsbereich aneinander befestigt sind, und wobei der Aussenring und der erste, der zweite und der dritte äussere Umfangsbereich einen Ringraum für das Leitrad bilden.
Schaufel für ein Leitrad in einem Drehmomentwandler, die Folgendes aufweist: einen ersten Schaufelabschnitt, der mit dem Aussenring des Leitrades verbunden ist und einen ersten Aussenumfangsbereich aufweist; einen zweiten Schaufelabschnitt, der getrennt von dem ersten Schaufelabschnitt ausgebildet und mit dem Aussenring verbunden ist und einen zweiten äusseren Umfangsbereich aufweist; und einen dritten Schaufelabschnitt, der getrennt von dem ersten und dem zweiten Schaufelabschnitt ausgebildet und mit dem Aussenring verbunden ist, und einen dritten äusseren Umfangsbereich aufweist, wobei der erste, der zweite und der dritte äussere Umfangsabschnitt aneinander befestigt sind, und wobei der erste, der zweite und der dritte Schaufelabschnitt gestanzt ist.