DE102009042813A1

DE102009042813A1 - Hydrodynamischer Drehmomentwandler

Info

Publication number: DE102009042813A1
Application number: DE102009042813A
Authority: DE
Inventors: Christine Dr.-Ing. Büdenbender
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2010-04-15
Also published as: US8459018B2; US20100089713A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem Pumpenrad, einem Turbinenrad und einem Leitrad. Um das Pumpenmoment des Drehmomentwandlers bei kleinen und mittleren Drehzahlverhältnissen geringfügig abzusenken, ohne auf die übrigen Kennlinienmerkmale Einfluss zu nehmen, wird vorgeschlagen, die Saugseite der Schaufelprofile der Schaufeln im Leitrad gegenüber der Druckseite zu verdicken.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem Pumpenrad, einem Turbinenrad und einem Leitrad.
Derartige Drehmomentwandler sind in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen als Anfahrelemente seit langem bekannt. Dabei wird ein von einer Antriebseinheit über das Wandlergehäuse auf das Pumpenrad übertragenes Drehmoment mittels eines Arbeitsmediums auf das Turbinenrad übertragen. Dabei erfolgt bei vorhandener Drehzahldifferenz zwischen Pumpenrad und Turbinenrad (n_T < n_P) eine Drehmomentüberhöhung durch das Leitrad, das sich in eine Drehrichtung mittels eines Freilaufs gehäusefest abstützt und in die andere Drehrichtung verdrehbar ist. Hierzu besitzt das Leitrad über den Umfang beabstandet angeordnete, radial verlaufende Schaufeln, die den Fluss des Arbeitsmediums steuern. Abhängig von einem sich drehzahlabhängig einstellenden Schlupf zwischen Pumpenrad und Turbinenrad kommt es bei einem Strömungswiderstand des Arbeitsmediums am sich dabei gehäusefest über den Freilauf abstützenden Leitrad zu einer Drehmomentüberhöhung an der Abtriebsseite des Drehmomentwandlers, während bei hohen Drehzahlverhältnissender Freilauf des Leitrads durch geänderte Strömungsverhältnisse überrollt wird.
Dabei hat sich bei manchen Typen von Drehmomentwandlern gezeigt, dass ein über die Pumpendrehzahl ermittelter Drehmomentverlauf der Drehmomentwandler in unerwünschter Weise ungleichmäßig ist, indem beispielsweise bei geringen Antriebsdrehzahlen und kleinen bis mittleren Differenzdrehzahlverhältnissen ein unerwünschter Anstieg des Drehmoments auftritt.
Für die Erfindung ergibt sich daher die Aufgabe, einen dahingehend verbesserten Drehmomentverlauf vorzuschlagen, ohne die übrigen Konstruktionsmerkmale zur Einstellung des Drehmomentverhaltens des Drehmomentwandlers zu ändern.
Die Aufgabe wird durch einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem Pumpenrad und einem von diesem angetriebenen Turbinenrad sowie einem zwischen diesen angeordneten und mittels eines Freilaufs in eine Drehrichtung gehäusefest abgestützten Leitrad mit einer Beschaufelung mit über einen von einem Durchmesser einer Leitradnabe und einem Außendurchmesser des Leitrads vorgegebenen Durchmesser angeordneten Schaufeln mit einem zwischen einer Eingangskante und einer Ausgangskante an einer Druckseite konkavem Profil und an einer Saugseite konvexem Profil gelöst, dadurch gekennzeichnet, dass in einem mittleren Bereich entlang einer meridionalen Länge zwischen der Eingangskante und der Ausgangskante das konvexe Profil gegenüber dem konkaven Profil überproportional gewölbt ist.
Die Form der Schaufeln wird auf diese Weise strömungstechnisch erfindungsgemäß ausgelegt, wobei die Profile entsprechend NACH-Profilen durch ein druckseitiges und ein saugseitiges Profil gekennzeichnet sind und eine Skelettlinie die gleichen Abstände der beiden sich gegenüberliegenden Profilpunkte über die Längserstreckung der Schaufel wiedergibt. Eine meridionale Länge der Schaufel kennzeichnet deren zur Drehachse des Leitrads axiale Erstreckung. Ausgehend von gleichmäßig über die meridionale Länge proportional verlaufenden konvexen und konkaven Profilen verläuft die Skelettlinie zumindest in einem von Eingangskante und Ausgangskante beabstandeten mittleren Bereich im Wesentlichenparallel zu dem konkaven Profil. Dies deutet auf eine proportionale Entwicklung der Wölbungen der konvexen und konkaven Profile über die meridionale Länge hin. Im Gegensatz hierzu ist gemäß dem erfinderischen Gedanken vorgesehen, in dem mittleren Bereich des konvexen Profils zusätzliches Material vorzusehen und das Profil in diesem Bereich zu verdicken, so dass die Wölbung des konvexen Profils der Saugseite gegenüber dem konkaven Profil der Druckseite überproportional ansteigt. Dies hat zur Folge, dass die Skelettlinie im mittleren Bereich durch die überproportionale Wölbung des konvexen Profils von der annähernd parallelen Ausrichtung zum konkaven Profil abweicht, quasi gegenüber diesem verbogen ist. Durch eine derartige Verdickung der Schaufeln an der Saugseite wird bewirkt, dass sich der Strömungswiderstand durch das Leitrad insbesondere bei größeren Drehzahlverhältnissen zwischen Pumpenrad und Turbinenrad infolge eines dadurch erhöhten Anströmwinkels des Arbeitsmediums erhöht, so dass unter diesen Bedingungen eine verminderte Drehmomentaufnahme des Pumpenrades, also eine „Drückung” der Wandlerkennlinie erfolgt. Dies führt zu einer insgesamt gleichmäßigeren Drehmomententfaltung des Drehmomentwandlers, also zu einer gleichmäßigeren Kennlinie des Drehmomentwandlers, ohne dass die Konstruktion des Pumpen- und Turbinenrads geändert werden muss, so dass eine kostengünstige Anpassung allein durch die Änderung des Leitrads erfolgen kann.
Der mittlere, verdickte Bereich erstreckt sich dabei in vorteilhafter Weise zwischen 30% und 80% der meridionalen Länge ausgehend von der Eintrittskante. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der mittlere Bereich bei 40% bis 70% der meridionalen Länge ausgehend von der Eintrittskante angeordnet.
Der Profilverlauf der Schaufeln über die meridionale Länge, also in axiale Richtung parallel zur Drehachse des Laufrads lässt sich durch den Verlauf des Schaufelwinkels der Skelettlinie sowie den Verlauf der Schaufeldicke entlang der meridionalen Länge ausdrücken. Dabei wird der Winkel der Skelettlinie gegenüber Tangente im betrachteten Punkt angeben. Hierbei hat sich beispielsweise als vorteilhaft gezeigt, wenn sich der Schaufelwinkel der Skelettlinie eines Anfangsbereichs zwischen der Eintrittskante und dem Beginn des mittleren Bereiches um 0° bis ±20° ändert. Dies bedeutet, dass die Änderung des Schaufelwinkels des Anfangsbereichs bis zu Beginn des mittleren Bereichs vergleichsweise gering ist und beispielsweise sich von einem anfänglichen Winkel von 95° auf 75° zu Beginn des mittleren Bereichs vermindern oder auf 115° erhöhen oder alle Werte dazwischen einnehmen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Winkel von beispielsweise 95° über den Anfangsbereich im Wesentlichen beibehalten werden. Der mittlere Bereich weist im Gegensatz hierzu über die meridionale Länge einen stark ansteigenden Schaufelwinkelverlauf der Skelettlinie auf, so dass sich bei einem vom Endpunkt des Anfangsbereichs abhängigen Anfangswinkel zwischen 70° und 110° am Endpunkt des mittleren Bereichs beispielsweise Winkel zwischen 140° und 160° ergeben können. Im Weiteren kann das konvexe Profil der Schaufeln in einem sich an den mittleren Bereich anschließenden Endbereich annäherungsweise geradlinig ausgestaltet sein so dass zwischen einer im Anfangsbereich und einer im Endbereich an die entsprechenden Profilbereichen angelegte Tangenten sich im mittleren Bereich schneiden und einen Winkel zwischen 55° und 75° zwischen sich einschließen.
Neben der Schaufelwinkelverteilung ist die Dickenverteilung über der meridionalen Länge maßgeblich für die gewünschte Profilverdickung. Ausgehend von einer Anfangsdicke an der Profileintrittskante steigt die Dicke im Anfangsbereich näherungsweise linear an. Im mittleren Bereich erreicht die Dicke ihr Maximum, das punktförmig oder als Plateau ausgeführt sein kann, und fällt dann zum Ende der Schaufel näherungsweise linear auf die Dicke der Austrittskante ab.
Vorteilhaft ausgestaltete Ausführungsbeispiele von Schaufeln weisen einen Gradient eines Schaufelwinkels der Skelettlinie in dem Anfangsbereich zwischen Eintrittskante und dem mittleren Bereich zwischen –0,5° und 0,5° pro Prozent Längenzunahme der meridionalen Länge auf. Dementsprechend ist ein Gradient des Schaufelwinkels im mittleren Bereich größer oder gleich 1.5° pro prozentualer Längenzunahme der meridionalen Länge. Die extreme Zunahme des Schaufelwinkels der Skelettlinie ist dabei zu einem nahezu ausschließlichen Anteil der überproportional erhöhten Wölbung des konvexen Profils zuzuordnen, während die Entwicklung des konkaven Profils keine außerordentlichen Beiträge zur Skelettlinie beisteuert. Vielmehr entwickelt sich das Profil der Druckseite in an sich bekannter Weise.
Die zuvor genannten Betrachtungen beziehen sich jeweils auf einen vorgegebenen Durchmesser. Die Entwicklung der Schaufeln und dadurch der Profile über den Schaufel- beziehungsweise Leitraddurchmesser kann erfindungsgemäß abhängig von den Anforderungen an die Eigenschaften des Leitrades und dessen Einbettung in den Drehmomentwandler variiert werden. Dabei können die konvexen Profile bei vorzugsweise unverändertem konkavem Profil über den Durchmesser gestaltet werden. Beispielsweise kann in einer einfachen vorteilhaften Ausführungsform eines Leitrades der mittlere, verdickte Bereich des konvexen Profils der Schaufeln über den gesamten Durchmesser in gleichem Maße beibehalten werden. In anderen Ausführungsbeispielen können die Schaufelwinkel der Skelettlinie, die Gradienten der Schaufelwinkel und/oder die Wölbungen des konvexen Profils, insbesondere dessen mittleren Bereichs über den Durchmesser geändert werden. Dabei können die Schaufeln bei einem inneren Durchmesser ein Profil mit dem mittleren, verdickten Bereich aufweisen, wobei die überproportionale Wölbung des mittleren Bereichs mit zunehmendem Durchmesser an eine proportionale Wölbung des konvexen Profils gegenüber dem konvexen Profil angeglichen wird. Im Gegensatz hierzu kann ein Ausführungsbeispiel eines Leitrades Schaufeln enthalten, die bei einem äußeren Durchmesser ein Profil mit dem mittleren, verdickten Bereich aufweisen, wobei die überproportionale Wölbung des mittleren Bereichs mit abnehmendem Durchmesser an eine proportionale Wölbung des konvexen Profils gegenüber dem konvexen Profil angeglichen ist.
Die Erfindung wird anhand der 1 bis 11, die Ausführungsbeispiele zeigen, näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Teilschnitt durch einen Drehmomentwandler,
2 einen Teilschnitt durch ein Leitrad,
3 einen Profilquerschnitt durch eine Schaufel eines Leitrads,
4 ein Diagramm zur Darstellung von Schaufelwinkelverteilungen über die meridionale Länge unterschiedlicher Schaufeln,
5 ein Diagramm zur Darstellung von Schaufeldickenverteilungen über die meridionale Länge unterschiedlicher Schaufeln,
6 ein Diagramm zur Darstellung von Schaufelwinkelverteilungen über die meridionale Länge einer erfindungsgemäßen Schaufel und einer Schaufel nach dem Stand der Technik,
7 ein Diagramm zur Darstellung von Schaufeldickenverteilungen über die meridionale Länge einer erfindungsgemäßen Schaufel und einer Schaufel nach dem Stand der Technik,
8 ein Diagramm zur Darstellung des Drehmomentverhaltens eines Drehmomentwandlers mit einem erfindungsgemäßen Leitrad und einem Leitrad nach dem Stand der Technik,
9 ein Detail eines Leitrads mit sich über dem Durchmesser ändernden Schaufelprofil,
10 ein Detail eines zum Leitrad der 9 alternativen Leitrads mit sich über dem Durchmesser ändernden Schaufelprofil
und
11 ein Detail eines Leitrads mit über dem gesamten Durchmesser verdickten Profil.
1 zeigt einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 1 im Teilschnitt, wobei lediglich die obere Hälfte des um die Drehachse angeordneten Drehmomentwandlers 1 dargestellt ist. Das Gehäuse 2 wird von einer Antriebseinheit angetrieben und enthält das Pumpenrad 3. In weiteren Ausführungsbeispielen kann zwischen dem Gehäuse 2 und dem Pumpenrad 3 eine Trennkupplung vorgesehen sein, so dass das Pumpenrad beispielsweise bei im Leerlauf betriebener Antriebseinheit vom Gehäuse 2 abgekoppelt werden kann.
Der Drehmomentwandler 1 ist mit Arbeitsmedium befüllt, so dass bei einer Drehbewegung des Pumpenrads 3 das Turbinenrad über das Arbeitsmedium ankoppelt und von diesem angetrieben wird. Das auf das Turbinenrad 4 übertragene Drehmoment wird über die Turbinennabe 5 an eine nicht dargestellte Getriebeeingangswelle abgegeben. Zur Überbrückung von Pumpen- und Turbinenrad kann zwischen dem Gehäuse 2 und der Turbinennabe 5 eine Wandlerüberbrückungskupplung wirksam angeordnet sein. Zwischen Wandlerüberbrückungskupplung und Turbinennabe 5 und/oder zwischen dem Turbinenrad 4 und der Turbinennabe 5 kann ein Drehschwingungsdämpfer vorgesehen sein.
Axial zwischen dem Turbinenrad 4 und dem Pumpenrad 3 ist das Leitrad 6 angeordnet, das mittels des Freilaufs 7 in eine Drehrichtung drehfest und in die entgegengesetzte Drehrichtung gegenüber einem gehäusefest angeordneten Leitradstutzen angeordnet ist. Das Leitrad 6 steuert in Abhängigkeit von dem Drehzahlverhältnis zwischen Pumpenrad 3 und Turbinenrad 4 den Fluss des Arbeitsmediums. Beispielsweise stützt sich dieser bei kleineren und mittleren Drehzahlverhältnissen am Leitrad 6 ab und führt dadurch zu einer Drehmomentwand lung hin zu einer Momentüberhöhung. Hierzu weist das Leitrad 6 zwischen einer Leitradnabe 9 und einem radial außen angeordneten Laufring 10 über den Umfang verteilte und mit Abstand zueinander angeordnete, radial verlaufende Schaufeln 8 auf.
2 zeigt das Leitrad 6 der 1 im Teilschnitt. Die Schaufeln 8 weisen jeweils eine dem Turbinenrad zugewandte Eingangskante 11 und eine dem Pumpenrad zugewandte Ausgangskante 12 auf. Die axiale Erstreckung der Schaufeln 8 des Leitrads 6 wird dabei durch die meridionale Länge 13 bestimmt. Der wirksame Durchmesser der Schaufeln 8 ergibt sich aus dem vom Laufring 10 begrenzten Außendurchmesser 14 und dem durch die Leitradnabe 9 begrenzten Innendurchmesser 15.
3 zeigt eine der im Leitrad 6 der 1 und 2 angeordneten Schaufeln 8 im Querschnitt auf dem Innendurchmesser 15. Typischerweise nach dem Stand der Technik angefertigte Schaufeln decken sich mit der Schaufel 8 bis auf die gestrichelten Bereiche. Dementsprechend gliedert sich in Anlehnung an die Beschreibung von Profilen für die Aerodynamik die Schaufel 8 in ein auf der Saugseite des Leitrads befindliches konvexes Profil 16 und in ein an der Druckseite angeordnetes konkaves Profil 17. Zwischen der Eingangskante 11 und der Ausgangskante 12 erstreckt sich die meridionale Länge 13. Jeweils gleiche Abstände zwischen dem konvexen Profil 16 und dem konkaven Profil 17 bilden die Skelettlinie 18 ab. Der Pfeil 19 zeigt die Richtung der Drehachse des Leitrads 6 (1) an, der Pfeil 20 zeigt die Strömungsrichtung des Arbeitsmediums in einem Betriebsbereich, der durch große Drehzahlverhältnisse gekennzeichnet ist, an.
Der Schaufelwinkel 22 der Skelettlinie 18 wird dabei zur Tangente an den jeweiligen Punkten bestimmt. Die Schaufelwinkel 22 charakterisieren dabei gemeinsam mit der Dickenverteilung über die meridionale Länge 13 den Verlauf der Schaufel 8 beziehungsweise deren Profile 16, 17.
Ausgehend von einer typischen Schaufel des Stands der Technik verlaufen das konvexe Profil 16 (gestrichelt) und das konkave Profil 17 insbesondere im mittleren Bereich B annäherungsweise parallel zueinander. Dies bedeutet, dass die Skelettlinie 18 (gestrichelt) ebenfalls insbesondere im mittleren Bereich B annäherungsweise parallel zum konkaven Profil 17 verläuft. Um auf der Saugseite den Strömungswiderstand bei größeren Anströmwinkeln erhöhen zu können und damit die Kennlinie durch einen flacheren Drehmomentverlauf ohne Änderung der Beschaufelung von Pumpenrad 3 und Turbinenrad 4 (1) homogener gestalten zu können, wird die Schaufel 8 gegenüber den gestrichelten Bereichen einer Schaufel nach dem Stand der Technik verändert, indem das konvexe Profil 16 mit einer Verdickung 23 versehen wird, die zu einer Aufwölbung 24 des konvexen Profils 16 führt. Das konvexe Profil 16 ähnelt in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung einem Keilprofil mit einer mehr oder wenig stark ausgeprägten Kante 25, an die sich annähernd geradlinige Schenkel 26, 27 anschließen, die an der Kante 25 einen Winkel zwischen 55° und 75° einschließen. Der Schenkel 26 kann dabei im Wesentlichen parallel zu der Drehachse angeordnet sein.
Die bei unverändertem konkavem Profil 17 durchgeführte Aufwölbung 24 führt zu einer Verzerrung der Skelettlinie 18 aufgrund der höheren Anteile des konvexen Profils 17, die gegenüber dem Stand der Technik veränderte Schaufelwinkel 22 über die meridionale Länge zur Folge haben. 4 zeigt hierzu ein Diagramm, in dem drei Ausführungsbeispiele mit unterschiedlichen Schaufelwinkeln 22a, 22b, 22c in Abhängigkeit von der prozentualen meridionalen Länge 13 (3) aufgetragen sind. Die meridionale Länge wird dabei in einen mittleren Bereich B mit 40% bis 70% der meridionalen Länge und einen Anfangsbereich A eingeteilt, wobei eine mögliche Erweiterung des mittleren Bereichs zwischen 30% und 80% der meridionalen Länge durch gestrichelte vertikale Linien angedeutet ist. Der Anfangsbereich A beginnt an der Eingangskante 11 und endet an dem mittleren Bereich B. Die Schaufelwinkel 22a, 22b, 22c verlaufen ausgehend von einem Winkel von beispielsweise 95° im Anfangsbereich A flach ansteigend (22a), flach fallend (22c) oder gleichbleibend (22b) bis zum Beginn des Bereichs B und steigen dort mit einer wesentlich größeren Steigung ein, um an der Kante 25a, 25b, 25c, jeweils bis zur Ausgangskante 12 bei 100% der meridionalen Länge wieder flacher anzusteigen.
5 zeigt ein Diagramm zweier möglicher Dickenverteilungen d₁ und d₂ von der Schaufel 8 der 3 ähnlichen Ausführungsbeispielen von Schaufeln entlang der meridionalen Länge. Dabei ist die prozentual dargestellte Dicke auf die Dicke der Schaufeln an der Kante 25d, 25e bezogen. Dies bedeutet, dass Schaufeln beider Dickenverteilungen eine identische Dicke an der Kante 25d, 25e aufweisen. Die Dicken d₁, d₂ steigen im Anfangsbereich A kontinuierlich an und erreichen ihre maximale Dicke im Bereich B. Nach Überschreiten der Kante 25d, 25e fallen die Dicken d₁, d₂ zum Ausgangspunkt 12 wieder ab. Die Kante 25d der Dicke d₁ ist dabei scharf und die Kante 25e der Dicke d₂ ist plateauförmig ausgebildet.
Die 6 und 7 zeigen den nichtlinearen Schaufelwinkelverlauf 22d beziehungsweise die nichtlineare Verteilung der Dicke d₃ einer der Schaufel 8 der 3 ähnlichen Schaufel im Vergleich mit dem Schaufelwinkelverlauf 22e und der Verteilung der Dicken d₄ einer Schaufel gemäß dem Stand der Technik mit einem konvexen saugseitigen Profil und einem konkaven druckseitigen Profil ohne Verdickung beziehungsweise Aufwölbung des konvexen Profils entlang der prozentualen meridionalen Länge.
8 zeigt die Drehmomentverläufe T1 und T2 des Drehmomentwandlers 1 der 1 in Abhängigkeit von dem Drehzahlverhältnis SR zwischen Pumpenrad und Turbinenrad. Dabei zeigt der Drehmomentverlauf T1 das Verhalten eines Drehmomentwandlers mit herkömmlichem und der Drehmomentverlauf T2 das Drehmomentverhalten eines Drehmomentwandlers mit einem Leitrad mit verdickten Schaufeln. Der Drehmomentverlauf T1 zeigt einen Drehmomentanstieg von Drehzahlverhältnissen SR 0 bis 0.,6. Um den Drehmomentverlauf harmonischer zu gestalten, werden die Schaufeln an den konvexen Profilen verdickt, so dass in dem genannten Bereich der Drehzahlverhältnisse ein Strömungswiderstand im Leitrad aufgebaut wird, der zu der „Drückung” des Drehmomentverlaufs T2 gegenüber dem Drehmomentverlauf T1 und damit zu einem harmonischeren Drehmomentverlauf führt.
Die Wirkung der Verdickung ist von der Ausgestaltung dieser über den Durchmesser abhängig. Die 9 bis 11 zeigen Detaildarstellungen unterschiedlicher Ausführungsformen des konvexen Profils 16a, 16b, 16c vorteilhafter Ausführungsbeispiele von Leiträdern 6a, 6b, 6c mit über den radialen Verlauf unterschiedlich ausgestalteten Schaufeln 8a, 8b, 8c. 9 zeigt ein Detail des Leitrads 6a mit Schaufeln 8a, deren konvexes Profil 16a radial innen an der Leitradnabe 9a eine Verdickung 23a mit einer Kante 25f aufweist, das in Richtung des Außendurchmessers unter Abbau der Verdickung 23a und der Kante 25f in ein konventionelles konvexes Profil übergeht. 10 zeigt hierzu gegenteilig eine Schaufel 8b mit an der Leitradnabe 9b konventionell ausgestaltetem konvexem Profil 16b, das nach radial außen bis zum Außenumfang kontinuierliche eine Verdickung 23b mit einer Kante 25g aufbaut. 11 zeigt über den gesamten radialen Verlauf der Schaufel 8c von der Leitradnabe 9c bis zum Außenumfang ein konvexes Profil 16c mit einer Verdickung 23c und einer Kante 25h.

1: Hydrodynamischer Drehmomentwandler
2: Gehäuse
3: Pumpenrad
4: Turbinenrad
5: Turbinennabe
6: Leitrad
6a: Leitrad
6b: Leitrad
6c: Leitrad
7: Freilauf
8: Schaufel
8a: Schaufel
8b: Schaufel
8c: Schaufel
9: Leitradnabe
9a: Leitradnabe
9b: Leitradnabe
9c: Leitradnabe
10: Laufring
11: Eingangskante
12: Ausgangskante
13: meridionale Länge
14: Außendurchmesser
15: Innendurchmesser
16: konvexes Profil
16a: konvexes Profil
16b: konvexes Profil
16c: konvexes Profil
17: konkaves Profil
18: Skelettlinie
19: Pfeil
20: Pfeil
21: Tangente
22: Schaufelwinkel
22a: Schaufelwinkel
22a: Schaufelwinkel
22c: Schaufelwinkel
22d: Schaufelwinkel
22e: Schaufelwinkel
23: Verdickung
24: Aufwölbung
25: Kante
25a: Kante
25b: Kante
25c: Kante
25d: Kante
25e: Kante
25f: Kante
25h: Kante
26: Schenkel
27: Schenkel
A: Anfangsbereich
B: mittlerer Bereich
d₁: Dicke
d₂: Dicke
d₃: Dicke
d₄: Dicke
SR: Drehzahlverhältnis
T1: Drehmomentverlauf
T2: Drehmomentverlauf

Claims

Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) mit einem Pumpenrad (3) und einem von diesem angetriebenen Turbinenrad (4) sowie einem zwischen diesen angeordneten und mittels eines Freilaufs (7) in eine Drehrichtung gehäusefest abgestützten Leitrad (6, 6a, 6b, 6c) mit einer Beschaufelung mit zwischen über einen von einem Durchmesser einer Leitradnabe (9, 9a, 9b, 9c) und einem Außendurchmesser (14) des Leitrads (6, 6a, 6b, 6c) vorgegebenen Durchmesser angeordneten Schaufeln (8, 8a, 8b, 8c) mit einem zwischen einer Eingangskante (11) und einer Ausgangskante (12) an einer Druckseite konkavem Profil (17) und an einer Saugseite konvexem Profil (16, 16a, 16b, 16c), dadurch gekennzeichnet, dass in einem mittleren Bereich (B) entlang einer meridionalen Länge (13) zwischen der Eingangskante (11) und der Ausgangskante (12) das konvexe Profil (16, 16a, 16b, 16c) gegenüber dem konkaven Profil (17) überproportional gewölbt ist.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Bereich (B) bei 30% bis 80% der meridionalen Länge (13) ausgehend von der Eintrittskante (11) angeordnet ist.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Bereich (B) bei 40% bis 70% der meridionalen Länge (13) ausgehend von der Eintrittskante (11) angeordnet ist.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Schaufelwinkel (22, 22a, 22b, 22c, 22d) einer Skelettlinie (18) eines Anfangsbereichs (A) zwischen der Eintrittskante (11) und dem mittleren Bereich (B) um 0° bis ±20° ändert.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Schaufelwinkel (22, 22a, 22b, 22c, 22d) einer Skelettlinie (18) des mittleren Bereichs (B) von Beginn der mittleren Linie (B) an zwischen 30° und 90° ändert.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein beginnender Schaufelwinkel (22, 22a, 22b, 22c, 22d) einer Skelettlinie (18) im mittleren Bereich (B) zwischen 70° und 110° beträgt.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gradient eines Schaufelwinkels (22, 22a, 22b, 22c, 22d) der Skelettlinie (18) in einem Anfangsbereich (A) zwischen Eintrittskante (11) und dem mittleren Bereich (B) zwischen –0,5° und 0,5° pro Prozent Längenzunahme der meridionalen Länge (13) ist.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gradient des Schaufelwinkels (22, 22a, 22b, 22c, 22d) im mittleren Bereich (B) größer oder gleich 1.5° pro prozentualer Längenzunahme der meridionalen Länge (13) ist.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Bereich (B) über den gesamten Durchmesser der Schaufeln (8c) vorgesehen ist.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (8a) bei einem inneren Durchmesser einen Schaufelwinkelverlauf mit dem mittleren Bereich (B) aufweisen, wobei die überproportionale Wölbung des mittleren Bereichs (b) mit zunehmendem Durchmesser an eine proportionale Wölbung des konvexen Profils angeglichen ist.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (8b) bei einem äußeren Durchmesser einen Schaufelwinkelverlauf mit dem mittleren Bereich (B) aufweisen, wobei die überproportionale Wölbung des mittleren Bereichs (B) mit abnehmendem Durchmesser an eine proportionale Wölbung des konvexen Profils angeglichen ist.