DE102008026428A1

DE102008026428A1 - Drehmomentwandler mit Schaufeln ohne Schweissnaht

Info

Publication number: DE102008026428A1
Application number: DE102008026428A
Authority: DE
Inventors: Bendikt Wiegert; Patanjali Wadsworth Peri
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2008-06-02
Publication date: 2008-12-18
Also published as: US20090000289A1; US8042330B2

Abstract

Ein Drehmomentwandlerbauelement, das eine Mehrzahl von hochwirksamen abgesicherten Verbindungen ohne Schweißnaht zwischen den Schaufeln und dem Pumpenrad und dem Turbinenrad aufweist, verringert die Strömung zwischen den Schaufeln und den Rädern. Mindestens eine Schaufel in dem Drehmomentwandler ist mechanisch sicher an dem Rad der Pumpe oder Turbine befestigt. Da nicht geschweißt wird, erfolgt dies durch Zurverfügungstellen einer Klappe an der Schaufel, die in einem Bereich gebogen ist, der durch einen Schlitz in dem Rad führt, um die Schaufel an dem Rad zu befestigen und durch Einfügen eines Großteils (mehr als 50%) des Bereichs der Kante der Schaufel, der sich gemeinsam mit der Oberfläche des Rades erstreckt, in eine Vertiefung in dem Rad, bis die Kante der Schaufel von dem Rad abweicht. Die Erfindung umfasst auch eine neuartige Schaufel und ein neuartiges Rad und ein Verfahren zu deren Anwendung bei der Herstellung eines Drehmomentwandlers gemäß der Erfindung.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehmomentwandler, der eine drehbare Pumpe zur Verbindung mit einem Antrieb aufweist, wobei die Pumpe Schaufeln aufweist, die mit einem Pumpenrad verbunden sind und dazu ausgelegt sind, eine Fluidströmung auf Schaufeln eines Turbinenrades zu leiten, um die Turbine zum Drehen zu bringen. Die Turbine ist zur Verbindung mit einer anzutreibenden Vorrichtung eingerichtet, üblicherweise ein Getriebe um ein Fahrzeug anzutreiben.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Hydraulische Drehmomentwandler sind Vorrichtungen, welche dazu verwendet werden, um das Verhältnis von Drehmoment und Drehzahl zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle des Wandlers zu verändern und haben die Leistungsübertragung von Motoren revolutioniert. Dies wird insbesondere in Fahrzeugen wie PKWs, LKWs, Traktoren und Booten deutlich, wo ein hydraulisches Mittel zur Verfügung gestellt wird, um Leistung von einer Antriebswelle eines Motors auf eine Antriebsvorrichtung zu übertragen, z. B. eine Antriebswelle oder ein automatisches Getriebe, wobei Leistungsschwankungen des Motors ausgeglichen werden. Ein Drehmomentwandler, der zwischen einem Motor und einem Getriebe angeordnet ist, weist drei Hauptbestandteile auf: einen Impeller, manchmal Pumpe genannt, der direkt am Deckel des Wandlers befestigt ist, und durch den Deckel des Wandlers mit der Leistungswelle des Motors, z. B. einer Kurbelwelle, verbunden ist; eine Turbine, die ähnlich wie der Impeller aufgebaut ist, wobei die Turbine jedoch mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden ist; und ein Leitrad, welches zwischen dem Impeller und der Turbine angeordnet ist, welches die Strömung des Hydraulikfluides umlenkt, welches aus der Turbine austritt, und damit ein zusätzliches Drehmoment auf die Pumpe aufbringt.
Eine Querschnittsansicht einer Drehmomentwandleranordnung des Stands der Technik wird in 2 gezeigt.
Die drei Hauptbestandteile des Drehmomentwandlers, wie in 2 gezeigt, sind die Pumpe 37, die Turbine 38, und das Leitrad 39. Das Leitrad wird verwendet, um die Strömung des rücklaufenden Fluides umzukehren, um den Wirkungsgrad zu erhöhen. Die Turbine und die Pumpe sind zwei drehbare Anordnungen, welche jeweils im Wesentlichen als hohle Schalen 22, 24 ausgebildet sind, die sich drehen. Der Drehmomentwandler 10 wird zur abgeschlossenen Kammer, wenn die Pumpe 37 mit dem Deckel 11 verschweisst wird. In üblichen Ausführungsformen ist der Deckel 11 mit der Flex-Platte 41 verbunden, welche im Gegenzug an der Kurbelwelle 42 eines Motors 7 befestigt werden kann (1 und 2). Der Deckel kann mit der Flex-Platte unter Verwendung von Nasen oder am Deckel verschweissten Stehbolzen verbunden werden. Die geschweisste Verbindung zwischen der Pumpe und dem Deckel überträgt Motordrehmoment auf die Pumpe. Daher dreht sich die Pumpe immer mit Motordrehzahl. Es ist Aufgabe der Pumpe, diese Drehbewegung zu nutzen, um Fluid radial nach Aussen und axial in Richtung zur Turbine zu bewegen. Daher ist die Pumpe eine Zentrifugalpumpe, welche Fluid von einem kleinen radialen Einlass zu einem grossen radialen Auslass bewegt, und die Energie in dem Fluid erhöht.
In einem Drehmomentwandler 10 wird ein Fluidkreislauf von der Pumpe (manchmal Impeller genannt), der Turbine, und dem Stator (manchmal Reaktor genannt) erzeugt. Der Fluidkreislauf ermöglicht eine fortwährende Drehung des Motors während das Fahrzeug stillsteht und ermöglicht es, das Fahrzeug zu beschleunigen, wenn dies vom Fahrer gewünscht wird. Der Drehmomentwandler erhöht das Motordrehmoment durch ein Drehmomentverhältnis ähnlich einer Getriebeuntersetzung.
Die Turbine 38 nutzt die Fluidenergie, welche sie von der Pumpe erhält, um das Fahrzeug anzutreiben. Das Turbinenrad 22 ist mit einer Turbinennabe 19 verbunden. Die Turbinennabe 19 verwendet üblicherweise eine Keilwellenverbindung, um Turbinendrehmoment auf 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 (1) verbunden. Die Kraft des Fluides, welches die Turbinenschaufeln beaufschlagt, wird von der Turbine als Drehmoment ausgegeben.
2 zeigt die Mittel zur Befestigung von Schaufeln an einer Turbine oder Pumpe nicht genau. Diese Figur kann als nicht relevanter Stand der Technik angesehen werden.
Die oben beschriebenen Drehmomentwandler sind in der Technik gut bekannt. Herkömmlich werden die Schaufeln mit der betreffenden Turbine oder Pumpe durch Schweissen verbunden. Festzuhalten ist, dass „Schweissen" in diesem Sinne breit auszulegen ist. „Schweissen" soll das Folgende enthalten:
Ein direkter Fügen der Schaufeln mit dem Pumpenrad oder Turbinenrad durch Anschmelzen und darauffolgendes Aushärten an ihrer Fügestelle;
Verbinden durch ein dazwischen gefügtes oder verbindendes geschmolzenes Metall, wie es beim Gas- oder Lichtbogenschweissen unter Verwendung eines metallischen Verbindungsmaterials erfolgt, welches üblicherweise aus der Gruppe Kupfer, Eisen, und aus Legierungen von zumindest zwei Werkstoffen aus der Gruppe Eisen, Kupfer, Zinn, Zink, Blei, Aluminium, Silber, Kobalt, Chrom, und Nickel besteht, wobei ein Beispiel dieses Verfahrens im U.S. Patent 3,673,659 beschrieben ist; und
Eine Verbindung unter Verwendung eines Kunststoffwerkstoffes, der üblicherweise aus vernetztem organischem Kunststoff, wie z. B. einen Epoxidharz, besteht, wie z. B. im U.S. Patent 3,817,656 beschrieben.
Das meist verwendete Schweissverfahren war bisher Hartlöten.
Es wurde vorgeschlagen, Schaufeln ohne Schweissen unter Verwendung von mechanischen Befestigungsmitteln, wie z. B. Klappen, die durch einen Spalt oder Schlitz oder eine Ausnehmung in einem Pumpen- oder Turbinenrad eingefügt werden, zu befestigen. Leider hatten diese Vorrichtungen erhebliche Nachteile.
Ein wesentlicher Nachteil war, dass die Schaufel nicht so sicher gehalten wird, wie wenn ein Schweissverfahren verwendet wird, und deshalb Schwingungen und Geräusche, Teileverschleiss und schliesslich einen vollständigen Ausfall verursachen kann. Beispiele für solche Vorrichtungen sind in den U.S. Patenten 2,660,957 ; 3,673,659 ; 5,794,436 ; und 5,893,704 beschrieben.
Ein weiterer wesentlicher Nachteil war, dass es nicht möglich war mit einer solchen mechanischen Festlegung eine enge Passung der Schaufel und in dem Pumpen- oder Turbinenrad zu erreichen. Dies verschlechtert den Wirkungsgrad ganz erheblich, da Flüssigkeit an der Pumpe zwischen der Schaufel und dem Pumpenrad durchströmen kann, und damit dieser Teil des Fluidstroms nicht zur Turbine geleitet werden kann, was den Wirkungsgrad entsprechend verschlechtert. Dieser Verlust im Wirkungsgrad wird weiter dadurch erhöht, dass Fluid zwischen den Schaufeln und dem Turbinenrad durchströmt, und damit kinetische Energie in diesem Fluid nicht so gerichtet werden kann, dass es die Turbine dreht. Beispiel für solche Vorrichtungen sind in den U.S. Patenten 2,660,957 ; 3,673,659 ; und 5,794,436 beschrieben.
Noch ein weiterer Nachteil ist, dass das mechanische Befestigungsverfahren schwierig sein kann, kompliziert und zeitaufwendig, z. B. sind Nieten oder ähnliche Befestigungselemente erforderlich, oder die Schaufeln und Körper haben komplexe Formen, die schwierig oder teuer herzustellen sind, und eine komplizierte Verriegelung erfordern können. Beispiele für solche Vorrichtungen sind zum Beispiel in den U.S. Patenten 2,660,957 ; 3,673,659 ; und 5,794,436 offengelegt.
Das U.S. Patent 5,893,704 beschreibt einen Aufbau in dem Klappen an den Schaufeln beschrieben sind, die in Ausnehmungen in dem Turbinenrad passen. Ein Vorteil, der aus diesem Aufbau entsteht ist, dass die Fluidströmung zwischen den Schaufeln und dem Rad eingeschränkt ist und damit den Wirkungsgrad erhöht. Leider ist die Erhöhung des Wirkungsgrads nicht so gross, wie gewünscht, da die Fluidströmung um die Schaufel nur am Ort der Klappe angehalten wird, und Fluid immer noch an anderen Orten um die Schaufel strömen kann, da die Klappe in der Praxis den Rest der Kante der Schaufel nicht fest gegen das Rad halten kann. Dies trifft zu zumindest auf Grund von Änderungen des Einsetzweges der Schaufel und auf Grund von Änderungen in der Krümmung des Rades im Vergleich zur Krümmung der Schaufel zu. Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieses Aufbaus ist, dass keine positive Haltekraft auf die Schaufel aufgebracht wird, da die Schaufel nicht durch das Turbinenrad tritt, sondern nur durch Reibung in einer Vertiefung gehalten wird.
Die oben genannten U.S. Patente werden als technischer Hintergrund einbezogen.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäss der Erfindung, wird ein Drehmomentwandleraufbau zur Verfügung gestellt, wobei eine Mehrzahl von hochwirksamen Verbindungen ohne Schweissen zwischen zumindest der Pumpe und ihren Schaufeln und der Turbine und ihren Schaufeln zur Verfügung gestellt wird, welche die Nachteile behebt oder verringert, die mit Drehmomentwandlern des Stands der Technik einhergehen, wie im obigen Hintergrund der Erfindung beschrieben.
Genauer gesagt ist zumindest eine Schaufel in dem Drehmomentwandler mechanisch am Pumpenrad oder am Turbinenrad ohne Schweissen durch zur Verfügung stellen einer Klappe an der Schaufel befestigt, die in dem Bereich gebogen ist, der durch einen Schlitz in der Schale führt, um die Schaufel an der Schale durch Einsetzen eines Grossteils (mehr als 50%) des Teils der Kante der Schaufel zu befestigen, der sich zusammen mit der Fläche des Rades in eine Vertiefung in der Schale erstreckt, bis die Kante der Schaufel von dem Rad abweicht.
Der Drehmomentwandler weist eine Pumpe und eine Turbine auf. Die Pumpe weist eine Anzahl von Pumpenschaufeln auf, die an einer Innenfläche des Pumpenrades befestig sind. Die Turbine weist eine Reihe von Turbinenschaufeln auf, die an einer Innenfläche des Turbinenrades befestigt sind. Die Pumpe kann direkt oder indirekt mit der Antriebswelle eines Motors verbunden werden, so dass wenn die Pumpe von dem Motor drehend angetrieben wird, ihre Schaufeln die Fluidströmung des in dem Drehmomentwandler enthaltenden Fluides zu den Turbinenschaufeln leiten kann, um die Turbine drehend anzutreiben. Die Turbine kann mit einer Eingangswelle eines Getriebes verbunden werden. Eine Mehrzahl von hochleistungsfähigen Verbindungen ohne Schweissnaht zwischen einem Rad der Pumpe und/oder der Turbine und zwischen zumindest einer Schaufel wird an der Innenfläche des Rades zur Verfügung gestellt. Die Verbindungen weisen eine Klappe an den Schaufeln auf, die in einem Bereich gebogen ist, der von der Innenfläche mit der er verbunden werden soll durch einen Spalt in der Schale führt, um die Schaufel an der Schale zu befestigen. In der Verbindung befindet sich auch einen Grossteil (mehr als 50%) des Bereich einer gekrümmten Kante der Schaufel in einer Vertiefung in der Schale, an der die Schaufel befestigt ist, und stimmt mit einer Krümmung der Innenfläche des Rades überein, an welchem sie befestigt ist.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Drehmomentwandlers durch Bilden einer Turbinenschaufel, welche eine Kante aufweist, die eine Krümmung aufweist, die mit der Krümmung des Pumpenrades oder des Turbinenrades zusammenpasst, an dem sie befestigt werden soll; zur Verfügung Stellen zumindest einer Klappe an der Schaufel, und zumindest ein Spalt in dem Rad, so dass sich die zusammenpassenden Krümmungen gemeinsam erstrecken, wenn die zumindest eine Klappe durch zumindest einen der Spalte eingeführt wird, wobei sich die Klappen und Spalte über nicht mehr als 25% der zusammenpassenden Krümmung gemeinsam erstrecken; Einbringen einer Vertiefung in das Rad entlang der zusammenpassenden Krümmung, die zumindest 50% der Länge der zusammenpassenden Krümmung beträgt; Einfügen der Klappe durch den Spalt, und Einfügen des zusammenpassenden Bereichs der Schaufelkante, der mit der Vertiefung übereinstimmt in die Vertiefung; und Biegen der Klappe um die Schaufel an dem Rad zu befestigen.
KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ZEICHNUNGSANSICHTEN
Die Art und Betriebsweise der vorliegenden Erfindung wird in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung genauer erläutert, wenn diese gemeinsam mit den beigefügten Figuren betrachtet wird, worin:
1 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen einem Motor 7, einem Drehmomentwandler 10, einem Getriebe 8, und einem Differential und einer Hinterachse 9 zeigt;
2 ist eine Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers, der allgemein die Beziehung der Bauteile gemäss dem Stand der Technik zeigt;
3 ist eine perspektivische Ansicht der Drehmomentwandlerturbine gemäss der vorliegenden Erfindung, die mehrere Schaufeln gemäss der vorliegenden Erfindung aufweist, die darin befestigt sind;
4 ist eine perspektivische Ansicht einer Schaufel gemäss der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine Draufsicht der Drehmomentwandlerturbine von 3, die eine Mehrzahl von Schaufeln gemäss der vorliegenden Erfindung aufweist, die darin befestigt sind;
6 ist eine Querschnittsansicht der Drehmomentwandlerturbine aus 5, die allgemein entlang der Linie 6-6 aufgenommen ist;
7 ist eine Querschnittsansicht einer Schaufel gemäss der vorliegenden Erfindung, die eine Einfügung in ein Rad einer Drehmomentwandlerturbine zeigt;
8 ist eine perspektivische Querschnittsansicht des Endes einer Schale eines Drehmomentwandlers gemäss der vorliegenden Erfindung, die eine Schaufel gemäss der vorliegenden Erfindung zeigt, die mit dem Rad verbunden ist;
8a ist eine perspektivische Querschnittsansicht des Endes einer Schaufel gemäss der Erfindung, die mit einem Rad verbunden ist, wobei diese als Abschnitt B von 8 vergrössert ist;
9 ist eine weitere perspektivische Querschnittsansicht des Endes eines Rades eines Drehmomentwandlers gemäss der Erfindung, die eine Schaufel gemäss der Erfindung zeigt, die mit dem Rad verbunden ist;
9a ist eine weitere perspektivische Querschnittsansicht des Endes einer Schaufel gemäss der Erfindung, die mit einem Rad verbunden ist, wobei der Abschnitt A aus 9 vergrössert ist.
10 ist ein Flussdiagramm des Drehmomentwandlerfluides unter Verwendung einer nicht geschweissten Verbindung gemäss dem Stand der Technik;
11 ist ein Strömungsdiagramm des Drehmomentwandlerfluides 58, unter Verwendung einer nicht geschweissten Verbindung gemäss der vorliegenden Erfindung;
12a ist eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems, welches räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden; und
12b ist eine perspektivische Ansicht eines Gegenstandes in dem Zylinderkoordinatensystem von 12a, welche räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Festzuhalten ist, dass „Schaufeln", wie hier verwendet, sich auf Strukturen bezieht, die von den Körpern der Pumpe und der Turbine abragen, wobei diese Oberflächen aufweisen, die im Fall der Pumpe Fluid ausstossen, und im Fall der Turbine Oberflächen aufweisen, die die Kraft des Fluides aufnehmen, das von der Pumpe ausgestossen wird um die Turbine zu drehen. Der Ausdruck „Schaufeln" schliesst andere Bezeichnungen ein, die üblicherweise für solche Strukturen verwendet werden, einschliesslich z. B. „Leitschaufeln".
Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehmomentwandler, der eine Mehrzahl von hochwirksamen Verbindungen ohne Schweissnaht zwischen der Pumpe und ihren Schaufeln und/oder der Turbine und ihren Schaufeln aufweist, der die Nachteile behebt oder verringert, die mit Drehmomentwandlern des Stands der Technik einhergehen, wie im vorgehenden Hintergrund der Erfindung beschrieben wurde.
Insbesondere erfordert der Drehmomentwandler gemäss der Erfindung kein Verschweissen der Schaufeln mit dem Körper der Pumpe oder der Turbine; die Schaufeln werden zuverlässig befestigt, um Schwingungen, Geräusche, und vollständiges Versagen zu verringern oder zu beseitigen. Spalte zwischen den Schaufeln und den Körpern werden Grossteils blockiert um das Vorbeiströmen von Fluid ganz wesentlich zu verringern und damit den Wirkungsgrad zu erhöhen, und die Bauteile sind einfach herzustellen und zu montieren.
Der Drehmomentwandler weist eine Pumpe und eine Turbine auf, wobei sowohl die Pumpe als auch die Turbine, eine drehbare Anordnung mit einem hohlen Rad aufweisen. Das hohle Rad weist üblicherweise äusserlich eine konvexe Oberfläche auf, die wie ein Torusabschnitt geformt ist, der durch das Zerschneiden eines Torus entlang eines Aussenumfanges gebildet wird.
In dieser Beziehung wird ein Torus allgemein dadurch gebildet, dass ein Kreis oder eine beliebige andere geschlossene Kurve, die eine Längsachse 81 aufweist, die durch ein Gebiet tritt, welches durch die Kurve begrenzt wird, um eine andere Längsachse parallel zur Achse 81 gedreht werden kann, die sich ausserhalb der Kurve befindet, um den Torus zu bestimmen (siehe 12a und 12b). Die geschlossene Kurve kann jede beliebige geschlossene Kurve sein, z. B. eine Ellipse, verbundene spiegelsymmetrische Parabeln, oder verbundene spiegelsymmetrische Hyperbeln. Die geschlossenen Kurve kann Kanten aufweisen, und muss nicht unbedingt symmetrisch sein.
Das hohle Rad weist innen eine konkave Fläche auf, die im Grossen und Ganzen seiner äusseren konvexen Fläche entspricht.
Wie vorher erwähnt, weist der Drehmomentwandler gemäss der Erfindung eine Pumpe und eine Turbine auf, und sowohl die Pumpe, als auch die Turbine weist eine drehbare Anordnung auf, die eine hohle Schale mit einer äusseren konvexen Oberfläche und einer inneren konkaven Oberfläche aufweist. Jede der drehbaren Anordnungen weist eine Reihe von Schaufeln auf, die mit der inneren konkaven Fläche verbunden sind, und von dieser nach Innen abragen. Die Pumpe kann direkt oder indirekt mit der Antriebswelle eines Motors verbunden werden, so dass wenn die Pumpe von dem Motor drehend angetrieben wird, ihre Schaufeln die Strömung des Fluides, das in dem Drehmomentwandler enthalten ist, auf die Schaufeln der Turbine lenken können, um die Turbine drehend anzutreiben. Die Turbine kann im Gegenzug mit der Eingangswelle eines Getriebes verbunden werden. Eine Mehrzahl von hochwirksamen Verbindungen ohne Schweissnaht wird zwischen zumindest einigen der Schaufeln und ihrem verbundenen Rad zur Verfügung gestellt. Die Verbindungen ohne Schweissnaht weisen zumindest eine Klappe an zumindest einigen Schaufeln auf, die in einem Bereich gebogen ist, der sich von der Innenfläche mit der er verbunden werden soll durch einen Spalt in dem Rad erstreckt, um die Schaufel an dem Rad zu befestigen, was auch dadurch erreicht wird, dass ein Grossteil der Kante der Schaufel, die sich zusammen mit der Innenfläche ihres verbundenen Rades erstreckt, und in einer Vertiefung in ihrem verbundenen Rad angeordnet ist.
Die Erfindung enthält auch ein Verfahren zur Herstellung eines Drehmomentwandlers durch Bilden zumindest einer Turbinenschaufel, die eine Kante aufweist, die eine Krümmung aufweist, die mit einer Krümmung einer Innenfläche von zumindest einem Pumpen- oder einem Turbinenrad entspricht, an dem sie befestigt werden soll; Bilden von zumindest einer Klappe an der Schaufel und eines Schlitzes in dem Rad, so dass sich die übereinstimmenden Krümmungen gemeinsam erstrecken, wenn die Klappe durch den Schlitz eingefügt wird, wobei die Klappe und der Schlitz sich nicht über mehr als 25% (maximaler Bereich) der übereinstimmenden Krümmungen gemeinsam erstrecken; Einbringen einer Vertiefung in das Rad entlang der übereinstimmenden Krümmung, die zumindest 50% (minimaler Anteil) der Länge der übereinstimmenden Krümmung aufweist; Einfügen der Klappe durch den Schlitz und Einfügen des übereinstimmenden Bereichs der Schaufelkante, der mit der Vertiefung übereinstimmt in die Vertiefung; und Abbiegen der Klappe um die Schaufel an dem Rad zu befestigen.
Die bevorzugte Schaufel weist eine Kante auf, die so ausgebildet ist, dass zumindest ein Teil der Kante sich gemeinsam mit der Innenfläche des hohlen Rades erstrecken kann, mit der sie verbunden werden soll, und so dass ein wesentlicher Teil des sich gemeinsam erstreckenden Bereiches in eine Vertiefung in der Innenfläche des Rades eingefügt werden kann, mit dem sie verbunden werden soll. Die bevorzugte Schaufel weist weiterhin zumindest eine Klappe zum Durchführen durch einen Schlitz in dem hohlen Rad auf, die in einem Bereich gebogen werden kann, der sich von der Innenfläche durch den Schlitz im Rad erstreckt, um die Schaufel an dem Rad zu befestigen. Eine Mehrzahl von Klappen wird vorzugsweise an der Schaufel zur Verfügung gestellt, die durch entsprechende Schlitze in dem Rad eingeführt werden können, mit dem sie verbunden werden sollen.
Andersherum gesagt, wird zumindest eine Turbinenschaufel für einen Drehmomentwandler zur Verfügung gestellt, die eine Krümmung aufweist, die der Krümmung einer Innenfläche des Pumpenrades und/oder des Turbinenrades des Drehmomentwandler entspricht, an dem sie befestigt werden soll, wobei die Schaufel eine Klappe zum Einführen durch einen Schlitz in dem Pumpen- oder Turbinenrad des Drehmomentwandlers aufweist, so dass sich die einander entsprechenden Krümmungen gemeinsam erstrecken, wenn die Klappe durch den Schlitz eingeführt wird, und gebogen wird, um die Schaufel an dem Pumpenrad oder Turbinenrad des Drehmomentwandlers zu befestigen, an dem sie befestigt werden soll, die Klappe und der Schlitz erstrecken sich über nicht mehr als 25% der einander entsprechenden Krümmung gemeinsam; und die Kante ist zum Einsetzen mittels Presspassung in eine Vertiefung der Schale entlang der übereinstimmenden Krümmung dimensioniert, die mindestens 50% der Länge der übereinstimmenden Krümmung beträgt.
BESCHREIBUNG DER FIGUREN
3 ist eine perspektivische Ansicht der Drehmomentwandlerturbine 38 gemäss der Erfindung, die ein Rad 22 mit einer konkaven Innenfläche 53 und einer externen konvexen Oberfläche 53a aufweist (am Besten sichtbar in 7) und die Schaufeln 44 aufweist. Wie in dieser Zeichnung und in den 4 und 7 zu sehen ist, werden die Klappen 45 an den Schaufeln zur Verfügung gestellt, und es wird zumindest ein Teil 46 einer Kante 47 zur Verfügung gestellt, der so ausgebildet ist, dass er mit einer Innenfläche 53 des Turbinenrades 22 zusammenpasst und sich gemeinsam mit dieser erstreckt. Die Bereiche 46 der Kanten 47 der Schaufeln werden weiterhin mit erweiterten Bereichen 48 zum Einfügen in die entsprechende Vertiefung 50 in der Innenfläche 53 des Turbinenrades 22 zur Verfügung gestellt, wie in 7 sichtbar ist.
5 ist ähnlich zu 3 mit dem Unterschied, das 5 eine Draufsicht ist.
6 ist im Bereich 6-6 von 5 aufgenommen und zeigt die das Rad 22, mit dem die Schaufeln 44 verbunden sind. Diese Figur zeigt die Bereiche 46 der Kanten 47 der Schaufeln und die vergrösserten Bereiche 48 zum Einfügen in die entsprechenden Vertiefungen 50 in der Innenfläche 53 des Turbinenrads 22 deutlicher.
7 ist eine perspektivische Querschnittsansicht einer Schaufel 44, die in Räder 22 und/oder 24 eingefügt ist. Die Klappen 45 sind deutlich sichtbar, wenn sie durch das Rad 22 durch Schlitze 45a treten. Vergrösserte Bereiche 48 und Vertiefungen 50 sind in 7 auch deutlich sichtbar. Die sich gemeinsam erstreckenden Kantenbereiche 46 sind in der Vertiefung 50 deutlich sichtbar. 7 zeigt auch die Ausführungsform der Schaufel 44, die eine Seitennut 44a aufweist. Die Seitennut 44a kann vorhanden sein, um den Wirkungsgrad der Fluidströmung innerhalb der Räder 22 und/oder 24 zu erhöhen.
8 zeigt auch eine Klappe 45, einen vergrösserten Bereich 48 und eine Vertiefung 50, in die der vergrösserte Bereich 48 eingefügt wurde. 8a zeigt einen vergrösserten Bereich B von 8, um vergrösserte Bereiche 48 und Vertiefungen 50 und den sich gemeinsam erstreckenden Kantenbereich 46 innerhalb der Vertiefung 50 genauer darzustellen. Eine Klappe 45 wird auch deutlich in einer gebogenen Position gezeigt, um die Schaufel 44 zu halten. Die 9 und 9a stellen das Einfügen der erweiterten Bereiche der Schaufeln 44 in Vertiefungen 50 in den Innenflächen 52, 53 von Rädern 22, 24 dar. 9 stellt dar, dass die Räder in Form eines Torusabschnitts 54 vorliegen können.
10 stellt die Fluidströmung in einem Drehmomentwandler dar, der gemäss dem Stand der Technik mechanisch verbundene Leitschaufeln aufweist. Leckage ist sichtbar zwischen der Schaufel 44 und dem Rad 22, 24 in Form einer Aufteilung der Strömung 58. 11 stellt die Fluidströmung in einem Drehmomentwandler dar, der mechanisch verbundene Schaufeln gemäss der Erfindung aufweist. Eine verringerte Leckage tritt zwischen den Schaufeln 44 und den Rädern 22, 24 auf. Eine Verkleidung 56 wird gezeigt, welche die Schaufel 44 durch Verbinden mit anderen Schaufeln weiter stabilisiert.
12a 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, zum Radius 82 (der senkrecht zur Achse 81 ist), und zum Umfang 83. Die Adjektive „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich auch auf Ausrichtungen parallel zu den betreffenden Ebenen. Um die Anordnung der verschiedenen Ebenen zu verdeutlichen werden Gegenstände 84, 85 und 86 verwendet. Die Fläche 87 des Gegenstandes 84 bildet eine axiale Ebene. Das bedeutet, die Achse 81 bildet eine Mantellinie. Die Fläche 88 des Gegenstands 85 bildet eine radiale Ebene. Das heisst, der Radius 82 bildet eine Mantellinie. Die Fläche 89 des Gegenstandes 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 auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82, oder zum Umfang 83. Die Adverbien „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich auch auf Ausrichtungen parallel zu den entsprechenden Ebenen.
12b ist eine perspektivische Ansicht des Gegenstandes 90 in einem Zylinderkoordinatensystems 80 von 12a, 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 Fläche 91, eine radiale Fläche 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.
Daraus ist ersichtlich, dass die Ziele der vorliegenden Erfindung wirksam erreicht werden, obgleich Modifikationen und Änderungen an der Erfindung für Fachleute einfach ersichtlich sind, und sich diese Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung befinden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 3673659 [0008, 0011, 0012, 0013]
- US 3817656 [0008]
- US 2660957 [0011, 0012, 0013]
- US 5794436 [0011, 0012, 0013]
- US 5893704 [0011, 0014]

Claims

Schaufel zur Verbindung ohne Schweissnaht in einem Drehmomentwandler, wobei der Drehmomentwandler eine Pumpe und eine Turbine aufweist, und sowohl die Pumpe als auch die Turbine eine drehbare Anordnung aufweisen, die ein hohles Rad aufweist, das eine konvexe Aussenfläche in der Form eines Torusabschnitts aufweist, wie er durch Schneiden eines Torus entlang eines Aussenumfanges entsteht, und das eine konkave Innenfläche aufweist, die seiner konvexen Aussenfläche entspricht, wobei die Schaufel eine Kante aufweist, die so geformt ist, dass zumindest ein Teil der Kante gemeinsam mit der Innenfläche des hohlen Rades verlaufen kann, mit welchem sie verbunden werden soll, und so dass ein wesentlicher Teil dieses gemeinsam verlaufenden Bereiches in eine Vertiefung in der Innenfläche des Rades eingefügt werden kann, mit welchem er verbunden werden soll, wobei die Schaufel weiterhin zumindest eine Klappe zum Durchführen durch einen Schlitz in dem Rad aufweist, die in einem Bereich gebogen werden kann, der von der Innenfläche durch einen Schlitz in dem Rad führt, um die Schaufel an dem Rad zu befestigen.
Drehmomentwandlerschaufel nach Anspruch 1, wobei eine Mehrzahl von Klappen an der Schaufel zur Verfügung gestellt wird, die durch entsprechende Schlitze in dem Rad eingeführt werden können, mit dem sie verbunden werden soll.
Drehmomentwandler, der eine Pumpe und eine Turbine aufweist, und sowohl die Pumpe, als auch die Turbine eine drehbare Anordnung aufweisen, die ein hohles Rad aufweist, das eine konvexe Aussenfläche in der Form eines Torusabschnitts aufweist, wie er durch Schneiden eines Torus entlang eines Aussenumfanges entsteht, und das eine konkave Innenfläche aufweist, die der konvexen Aussenfläche entspricht, wobei zumindest eine dieser drehbaren Anordnungen eine Reihe von Schaufeln aufweist, die mit ihrer inneren konkaven Fläche verbunden sind und von ihr nach Innen abragen, wobei die Pumpe direkt oder indirekt mit der Antriebswelle eines Motors verbunden werden kann, so dass wenn die Pumpe drehend vom Motor angetrieben wird, ihre Schaufeln die Strömung des in dem Drehmomentwandler enthaltenen Fluides auf die Schaufeln der Turbine leiten können, um die Turbine drehend anzutreiben, wobei die Turbine mit der Eingangswelle eines Getriebes verbunden werden kann, wobei eine Vielzahl von hochwirksamen Verbindungen ohne Schweissnaht zwischen zumindest einigen der Schaufeln und ihrer verbundenen Schale zur Verfügung gestellt wird, wobei die Verbindungen ohne Schweissnaht zumindest eine Klappe an Schaufeln aufweisen, die in einem Bereich gebogen ist, der von der Innenfläche, mit der die Schaufel verbunden werden soll durch einen Schlitz in dem Rad tritt, um die Schaufel an dem Rad zu befestigen, und sie auch dadurch zu befestigen, dass ein Grossteil des Bereichs der Kante der Schaufel, der gemeinsam mit der Innenfläche ihres verbundenen Rades verläuft, in einer Vertiefung in ihrem verbundenen Rad angeordnet ist.
Drehmomentwandler nach Anspruch 3, wobei eine Mehrzahl von Klappen an der Schaufel zur Verfügung gestellt wird, die durch entsprechende Schlitze in dem Rad eingeführt werden, mit dem sie verbunden werden soll.
Drehmomentwandler nach Anspruch 3, wobei sowohl die drehbare Pumpenanordnung als auch die drehbare Turbinenanordnung die Mehrzahl von hochwirksamen Schaufelverbindungen ohne Schweissnaht aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Drehmomentwandlers nach Anspruch 3 durch Bilden mindestens einer Turbinenschaufel, die eine Kante aufweist, die eine Krümmung aufweist, die mit der Krümmung einer Innenfläche eines Pumpenrades und/oder eines Turbinenrades zusammenpasst, an dem sie befestigt werden soll; Bilden mindestens einer Klappe an der Schaufel und Bilden eines Schlitzes in dem Rad, so dass die zusammenpassenden Krümmungen gemeinsam verlaufen, wenn die Klappe durch den Schlitz eingeführt wird, wobei die Klappe und der Schlitz über nicht mehr als 25% der zusammenpassenden Krümmungen gemeinsam verlaufen; Einbringen einer Vertiefung in das Rad entlang der zusammenpassenden Krümmung, die zumindest 50% der Länge der zusammenpassenden Krümmung aufweist; Einführen der Klappe durch den Schlitz und Einführen des zusammenpassenden Bereichs der Blattkante, der in die Vertiefung passt in die Vertiefung; und Abbiegen der Klappe, um die Schaufel an dem Rad zu befestigen.
Turbinenschaufel für einen Drehmomentwandler, wobei die Schaufel eine Kante aufweist, die eine Krümmung aufweist, die mit der Krümmung einer Innenfläche eines Pumpenrades oder eines Turbinenrades des Drehmomentwandlers zusammenpasst, an dem sie befestigt werden soll, wobei die Schaufel eine Klappe zum Einfügen durch einen Schlitz in dem Pumpen- oder Turbinenrad des Drehmomentwandlers aufweist, so dass die zusammenpassenden Krümmungen gemeinsam verlaufen, wenn die Klappe durch den Schlitz eingeführt wird und abgebogen wird, um die Schaufel an dem Pumpen- oder Turbinenrad des Drehmomentwandlers zu befestigen, an dem sie befestigt werden soll, wobei die Klappe und der Schlitz über nicht mehr als 25% der zusammenpassenden Krümmung gemeinsam verlaufen, und wobei die Kante so dimensioniert ist, dass sie mit einem Presssitz in die Vertiefung in der Schale entlang der zusammenpassenden Krümmung eingefügt werden kann, wobei die Vertiefung mindestens 50% der Länge der übereinstimmenden Krümmung aufweist.