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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft allgemein einen Kernring in einem Drehmomentwandler und insbesondere einen Kernring mit Positionierungselementen, bei denen es sich um eingeschnittene und/oder eingestochene Merkmale handeln kann, zum Positionieren des Stators während der Montage.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In der US-Patentanmeldung 2004/0172936, die hierdurch durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist, wird ein Drehmomentwandler beschrieben und ein Kernring mit daran angebrachten Schaufeln gezeigt.
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In der
US-Patentschrift 5 065 509 , die hierdurch durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist, wird ein Verfahren zum Befestigen einer Schaufel für einen Drehmomentwandler beschrieben. Eine Vielzahl Schaufeln sind voneinander beabstandet an der Oberfläche eines konkaven Gehäuses und eines Kernrings entlang der Umfangsrichtung des Gehäuses befestigt. Auf dem konvexen beziehungsweise dem konkaven Rand der Schaufeln sind als integraler Bestandteil Zungen gebildet, die durch die Schlitze in dem Gehäuse und dem Kernring passen. Ferner sind an den Enden des konvexen und des konkaven Randes der Schaufeln Rippen gebildet. Sowohl der konvexe als auch der konkave Rand sind mit dem Gehäuse beziehungsweise dem Kernring verschweißt.
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Es ist bekannt, dass beim Einbauen eines Drehmomentwandlers in ein Getriebe eine Antriebswelle, eine Statorwelle und ein Pumpenrad für das Getriebe auf eine Turbinennabe, eine Statornabe beziehungsweise eine Laufradnabe des Drehmomentwandlers ausgerichtet und dann mit diesen verbunden werden. Dieser Prozess kann wegen der großen Anzahl von Wellen und Naben, die korrekt aufeinander ausgerichtet werden müssen, schwierig und zeitaufwändig sein. Wenn die Antriebswelle, die Statorwelle oder das Pumpenrad und die Turbinennabe, die Statornabe oder die Laufradnabe nicht korrekt aufeinander ausgerichtet sind, werden bekanntlich das eine oder die mehreren falsch ausgerichteten Bauteile in Bezug zueinander verdreht, um dann zu versuchen, die Antriebswelle, die Statorwelle, das Pumpenrad sowie die Turbinennabe, die Statornabe und die Laufradnabe zusammenzufügen. Deshalb müssen bei der Konstruktion Merkmale zum Ausrichten der Bauteile vorgesehen werden, um eine schnelle Montage zu ermöglichen. Bisher ist der Außendurchmesser des Stators unter Verwendung eines Randes am Kernring zentriert worden.
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KURZDARSTELLUNG
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Beispielhafte Aspekte umfassen im Allgemeinen einen Kernring für einen Drehmomentwandler, der umfasst: einen ringförmigen Körperabschnitt, der eine innere konkave Fläche, äußere konvexe Fläche, einen inneren Umfangsrand und einen äußeren Umfangsrand; eine Vielzahl Schaufelzungenschlitze zum Aufnehmen einer Vielzahl Schaufeln; und mindestens ein Positionierungselement aufweist, das ein Material enthält, das sich von der inneren konkaven Fläche axial nach innen erstreckt, um eine Spitze des Positionierungselements zum Ausrichten eines Stators zu bilden.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen im Allgemeinen einen Kernring, wobei das mindestens eine Positionierungselement zum Ausrichten des Stators vollständig zwischen den Schaufelzungenschlitzen angeordnet ist.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen im Allgemeinen einen Kernring, wobei sich der Kernring über den Umfang hinweg um eine Achse erstreckt.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen im Allgemeinen einen Kernring, wobei es sich bei dem mindestens einen Positionierungselement um ein eingeschnittenes Merkmal handelt.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen im Allgemeinen einen Kernring, wobei der innere Umfangsrand unterbrochen ist.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen im Allgemeinen einen Kernring, wobei der innere Umfangsrand in eine Vielzahl von Bereichen aufgeteilt ist, deren Anzahl gleich der Anzahl der eingeschnittenen Merkmale ist.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen im Allgemeinen einen Kernring, wobei es sich bei dem mindestens einen Positionierungselement um ein eingestochenes Merkmal handelt.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen im Allgemeinen einen Kernring, wobei der innere Umfangsrand durchgehend ist.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen im Allgemeinen einen Kernring, wobei der Kernring aus geprägtem kohlenstoffarmem Stahl besteht.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen im Allgemeinen einen Drehmomentwandler, der umfasst: einen Stator, einen (in Absatz 6 beschriebenen) Kernring, der mindestens ein vollständig zwischen den Schaufelzungenschlitzen angeordnetes Positionierungselement aufweist; und eine Vielzahl Schaufeln, die entsprechende in den Schaufelzungenschlitzen des Kernrings angeordnete Schaufelzungen aufweisen.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen im Allgemeinen einen Drehmomentwandler, wobei sich der Kernring in Umfangsrichtung um eine Achse erstreckt.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen im Allgemeinen einen Drehmomentwandler, wobei es sich bei dem mindestens einen Positionierungselement um ein eingeschnittenes Merkmal handelt.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen im Allgemeinen einen Drehmomentwandler, wobei der innere Umfangsrand unterbrochen ist.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen im Allgemeinen einen Drehmomentwandler, wobei der innere Umfangsrand in eine Vielzahl von Bereichen aufgeteilt, deren Anzahl gleich der Anzahl der eingeschnittenen Merkmale ist.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen im Allgemeinen einen Drehmomentwandler, wobei es sich bei dem mindestens Positionierungselement um ein eingestochenes Merkmal handelt.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen im Allgemeinen einen Drehmomentwandler, wobei der innere Umfangsrand durchgehend ist.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen im Allgemeinen einen Drehmomentwandler, wobei der Kernring aus geprägtem kohlenstoffarmem Stahl besteht.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen im Allgemeinen einen Drehmomentwandler, wobei der Stator aus Aluminiumguss besteht.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen im Allgemeinen einen Drehmomentwandler, der umfasst: einen Stator und einen Kernring zum Haltern einer Vielzahl Schaufeln, wobei der Kernring mindestens ein Element zum Zentrieren des Stators aufweist und jedes Zentrierelement vollständig zwischen den Schaufeln angeordnet ist.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen im Allgemeinen ein Verfahren zum Anbauen eines Drehmomentwandlers an ein Getriebe, wobei das Verfahren die Schritte beinhaltet: Bereitstellen eines ringförmigen Körpers des Kernrings, der ein Material aufweist, das sich axial nach innen erstreckt, um mindestens ein Positionierungselement zum Ausrichten eines Stators bereitzustellen, der eine Statorkrempe, einen Statorrand und eine Statornabe aufweist; Haltern einer Vielzahl Schaufeln auf dem Kernring, wobei das mindestens eine Positionierungselement vollständig zwischen den Schaufeln angeordnet ist; Ausrichten des Stators durch Verschieben des Stators, bis der Statorrand das mindestens eine Positionierungselement berührt; und passgenaues Einsetzen einer Statorwelle in die Statornabe.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Das Wesen und die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung werden nunmehr vollständig in der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
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1 einen Drehmomentwandler gemäß einem beispielhaften Aspekt veranschaulicht.
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2 eine Draufsicht auf einen Kernring gemäß einem beispielhaften Aspekt veranschaulicht.
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3A eine perspektivische Ansicht eines Kernrings gemäß einem beispielhaften Aspekt veranschaulicht. 3B zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts aus dem Kernring von 3A.
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4A eine perspektivische Ansicht eines Kernrings gemäß einem beispielhaften Aspekt veranschaulicht. 4B zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts aus dem Kernring von 4A.
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5 eine Querschnittsansicht einer Kernring-Stator-Baugruppe gemäß einem beispielhaften Aspekt veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Von vornherein sollte einsichtig sein, dass gleiche Zeichnungsnummern in verschiedenen Zeichnungsansichten identische oder funktionell ähnliche Strukturelemente bezeichnen.
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Außerdem ist klar, dass diese Erfindung nicht allein auf die einzelnen hierin beschriebenen Ausführungsformen, Verfahrensweisen, Materialien und Modifikationen beschränkt ist und insofern natürlich variieren kann. Es ist auch klar, dass die hierin verwendeten Begriffe nur zum Beschreiben einzelner Aspekte dienen und nicht den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einschränken sollen, der nur durch die beiliegenden Ansprüche eingeschränkt wird.
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Sofern nicht anderweitig definiert, weisen alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselbe Bedeutung auf, wie sie dem Fachmann geläufig sind, an den sich diese Erfindung richtet. Zwar können zum Umsetzen oder Testen der Erfindung beliebige Verfahren, Einheiten oder Materialien verwendet werden, die den hierin beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind, jedoch werden nunmehr die folgenden Verfahren, Einheiten und Material beschrieben.
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Die folgende Beschreibung nimmt Bezug auf die 1 bis 5. 1 zeigt den Querschnitt eines Drehmomentwandlers 10, der einen Kernring 50 und eine Vielzahl Schaufeln 24 aufweist. Der Drehmomentwandler 10 enthält ein Laufrad 20 und eine Turbine 30. Gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt wird alternativ ein Kernring 50' gezeigt, wobei der Kernring zum Haltern von Turbinenschaufeln und/oder Laufradschaufeln geeignet ist. Die Schaufeln 24 weisen Zungen 22 auf, die durch Schlitze in den Kernring 50 ragen. Nach dem Einsetzen werden die Schaufeln durch Umbiegen mit dem Kernring 50 verbunden und durch Hartlöten oder Schweißen oder andere dem Fachmann bekannte Verfahren an diesem befestigt. Der Kernring 50 erstreckt sich in Umfangsrichtung um eine Achse 80. Bekannte Kernringe weisen üblicherweise über den Umfang hinweg durchgehende ringförmige Körper auf. Alternativ bilden die Schaufelabschnitte selbst eine innere Begrenzung. Im vorliegenden Beispiel weist der die Schaufeln 24 halternde Kernring 50 ein Element zum Zentrieren und Positionieren eines Stators 40 auf.
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Der Stator 40 kann durch beliebige in der Technik bekannte Verfahren hergestellt werden; gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen besteht der Stator aus Aluminiumguss. Alternativ wird ein Stator aus Phenolharz verwendet. Der Stator enthält einen Statorkörper, eine Vielzahl Schaufeln, eine Statorkrempe 42 und einen Statorrand 44. Die Statorkrempe 42 stellt üblicherweise den oberen Teil eines Stators und der Statorrand 44 den horizontalen Bereich direkt unterhalb der Krempe dar. Die Statorkrempe 42 wird durch ein oder mehrere Positionierungselemente 52 des Kernrings ausgerichtet. Der Stator enthält eine Statornabe 60, die üblicherweise ein inneres Zahnprofil aufweist, das während der Montage passgenau mit einer Statorwelle 65 zusammengefügt wird, die ein äußeres Zahnprofil aufweist. Ein beispielhaftes Verfahren zum Anbringen eines Drehmomentwandlers an einem Getriebe umfasst die Schritte: Bereitstellen eines Kernrings 50 mit einem ringförmigen Körper, der ein axial nach innen ragendes Material enthält, um mindestens ein Positionierungselement zum Ausrichten eines Stators 40 bereitzustellen, der eine Statorkrempe 42, einen Statorrand 44 und eine Statornabe 60 aufweist; Haltern einer Vielzahl Schaufeln auf dem Kernring 50, wobei das mindestens eine Positionierungselement 52 vollständig zwischen den Schaufeln angeordnet ist; Ausrichten des Stators 40 durch Verschieben des Stators 40 so lange, bis der Statorrand 44 das mindestens eine Positionierungselement 52 berührt; und passgenaues Einsetzen einer Statorwelle 65 in die Statornabe 60.
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Das mindestens eine Element zum Zentrieren oder Positionieren eines Stators wird hierin austauschbar als Zentrierelement oder als Positionierungselement bezeichnet. Das Positionierungselement 52 beeinträchtigt nicht die Arbeitsfunktionen des Drehmomentwandlers.
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Positionierungselemente 52 können auf Kernringen verwendet werden, die Laufradschaufeln und/oder Turbinenschaufeln haltern. Mittels des mindestens einen Positionierungselements 52 wird der Stator 40 während der Montage durch Zentrieren des Stators in Bezug auf das Laufrad und/oder die Turbine ausgerichtet. Das Laufrad wird vom Fachmann auch als Pumpe bezeichnet; demgemäß können die Begriffe Laufrad und Pumpe hierin austauschbar verwendet werden.
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Vor dem Zusammenbauen sind die Komponenten des Drehmomentwandlers, darunter das Laufrad 20 und die Turbine 30, untereinander frei beweglich. Gemäß noch einem weiteren beispielhaften Aspekt wird mittels des Kernrings 50, der die Positionierungselemente 52 aufweist, der Stator 40 in Bezug auf das Laufrad 20 zentriert, wodurch wiederum die Turbine 30 auf vorteilhafte Weise in Bezug auf das Laufrad 20 zentriert wird.
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2 veranschaulicht eine Draufsicht auf den Kernring
50 gemäß einem beispielhaften Aspekt, der eine innere konkave Fläche
70 und eine (nicht gezeigte) äußere konvexe Fläche aufweist. Mit anderen Worten, die innere Fläche ist der äußeren Fläche entgegengesetzt angeordnet. Der Kernring
50 umfasst ferner eine Vielzahl Schlitzpositionen für Schaufelzungen oder Zungenschlitze
54 zum Aufnehmen von Schaufeln oder Schaufelzungen. Mittels des Kernrings
50 werden eine Vielzahl Schaufeln in den Zungenschlitzpositionen gehaltert. Der Kernring
50 umfasst ferner mindestens ein Positionierungselement
52 zum Ausrichten des Stators, wobei das mindestens eine Positionierungselement vollständig zwischen den Schaufelschlitzen angeordnet ist. Bei einer beispielhaften Baugruppe mit Schaufeln und einem äußeren Gehäuse ist das Positionierungselement vollständig zwischen den Schaufeln angeordnet. Der Kernring kann auf vorteilhafte Weise aus einem einzigen Stück hergestellt werden, beispielsweise durch Prägen oder andere in der Technik bekannte Verfahren; und der Kernring kann ohne Einschränkung aus Werkstoffen wie beispielsweise kohlenstoffarmem Stahl hergestellt werden. Bei einem geeigneten Werkstoff zum Bilden von Kernringen gemäß einem beispielhaften Aspekt handelt es sich um den Stahl 1018. Gemäß einem alternativen beispielhaften Aspekt umfasst der Kernring zwei Segmente, die in der hierdurch durch Bezugnahme hierin aufgenommenen
US-Patentschrift 8 056 330 beschrieben wurden.
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Bei den Positionierungselementen kann es sich um ausgeschnittene Merkmale handeln, die in 3 ausführlicher gezeigt sind. Unter dem hierin verwendeten Begriff „ausgeschnittenes Merkmal” ist, ohne darauf beschränkt zu sein, ein zungenähnlicher hervorstehender Teil des Kernring zu verstehen, der nach innen ragt, um eine zusätzliche axiale Breite zum Positionieren eines Stators bereitzustellen. 3A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines Kernrings 150 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Der Kernring 150 erstreckt sich in Umfangsrichtung um eine Achse 180 und weist eine innere konkave Fläche 170 und eine (entgegengesetzt angeordnete) äußere konvexe Fläche 172 auf. Das Positionierungselement in Gestalt eines ausgeschnittenen Merkmals 152 ragt von der inneren konkaven Fläche 170 aus axial nach innen. Mit anderen Worten, bei dem Positionierungselement in Gestalt des ausgeschnittenen Merkmals handelt es sich darum, dass das Material des Kernrings axial nach innen ragt, um eine zusätzliche axiale Breite zum Positionieren des Stators bereitzustellen. Die ausgeschnittenen Merkmale 152 sind auf vorteilhafte Weise zwischen den Zungenschlitzen 154 (zum Aufnehmen der Schaufeln) angeordnet. Durch das Anbringen von ausgeschnittenen Merkmalen zwischen den Schaufeln wird sichergestellt, dass die Schaufeln auf vorteilhafte Weise durch den Kernring gehaltert werden. Außerdem werden durch ein derartiges Anbringen der ausgeschnittenen Merkmale Leistungseinbußen beim Betrieb vermieden und gewährleistet, dass die Kernringe genauer dem Schaufelprofil angepasst sind. Der Kernring 150 weist ferner einen inneren Umfangsrand 174 und einen äußeren Umfangsrand 176 auf, wobei der innere Umfangsrand 174 an der einen oder den mehreren Stellen des mindestens einen ausgeschnittenen Merkmals 152 unterbrochen ist. Der innere Umfangsrand 174 des Kernrings 150 ist in eine Vielzahl von Bereichen aufgeteilt, deren Anzahl gleich der Anzahl der ausgeschnittenen Merkmale ist. 3B zeigt den Ausschnitt aus dem Kernrings 150 als vergrößerte Ansicht des Kastens 190.
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3B veranschaulicht in Kasten 190 einen Ausschnitt aus dem Kernring 150, der eine innere konkave Fläche 170 und eine entgegengesetzt angeordnete äußere konvexe Fläche sowie ferner einen inneren Umfangsrand 174 und einen äußeren Umfangsrand 176 aufweist. Gemäß einem beispielhaften Aspekt ist ein ausgeschnittenes Merkmal 152 vollständig zwischen Zungenschlitzen 154 angeordnet. Der innere Umfangsrand 174 ist an der Stelle des ausgeschnittenen Merkmals 152 unterbrochen.
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4 zeigt genauer Positionierungselemente, bei denen es sich um eingestochene Merkmale handeln kann. Unter dem hierin verwendeten Begriff „eingestochenes Merkmal” ist zu verstehen, dass dieses, ohne darauf beschränkt zu sein, einen eingestochenen Abschnitt aufweist, von dem die Materialdicke des Kernrings nach innen ragt, um eine zusätzliche axiale Breite zum Positionieren des Stators bereitzustellen. 4A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kernrings 250 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Der Kernring 250 erstreckt sich über den Umfang hinweg um eine Achse 280 und weist eine innere konkave Fläche 270 und eine äußere konvexe Fläche 272 auf. Ein eingestochenes Merkmal 252 ragt von der inneren konkaven Fläche 270 axial nach innen. Mit anderen Worten, bei dem eingestochenen Material handelt es sich um das Material des Kernrings, das axial nach innen ragt, um eine zusätzliche axiale Breite zum Positionieren des Stators bereitzustellen. Die eingestochenen Merkmale 252 sind vorteilhafterweise zwischen Zungenschlitzen 254 (zum Aufnehmen von Schaufeln) angeordnet. Durch das Anbringen der eingestochenen Merkmale zwischen den Schaufeln wird sichergestellt, dass die Schaufeln ordnungsgemäß durch den Kernring gehaltert werden. Außerdem werden durch ein derartiges Anbringen der eingestochenen Merkmale zwischen den Schaufelpositionen Leistungseinbußen beim Betrieb vermieden und gewährleistet, dass die Kernringe genauer dem Schaufelprofil angepasst sind. Der Kernring 250 weist ferner einen inneren Umfangsrand 274 und einen äußeren Umfangsrand 276 auf, wobei der innere Umfangsrand 274 auch an der einen oder den mehreren Stellen des einen oder der mehreren eingestochenen Merkmale 252 durchgehend ist. Die eingestochenen Merkmale 252 sind innerhalb der inneren konkaven Fläche 270 gebildet, und deshalb ist der innere Umfangsrand 274 durchgehend. 4B zeigt in Kasten 290 in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt aus dem Kernring 250.
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4B veranschaulicht einen in Kasten 290 gekennzeichneten Ausschnitt aus dem Kernring 250, der die innere konkave Fläche 270 und die entgegengesetzte äußere konvexe Fläche 272 sowie den inneren Umfangsrand 274 und den äußeren Umfangsrand 276 aufweist. Das eingestochene Merkmal 252 ist vollständig zwischen den Zungenschlitzen 254 angeordnet. Der innere Umfangsrand 274 ist durchgehend.
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Während der Montage und vor dem Einbau einer Statorwelle sind die inneren Teile des Drehmomentwandlers frei beweglich. 5 ist eine Querschnittsansicht eines Kernrings und einer Statorbaugruppe 400 gemäß einem beispielhaften Aspekt. Der Kernring 350 weist eine innere konkave Fläche 370 und eine äußere konvexe Fläche 372 sowie einen inneren Umfangsrand 374 und einen äußeren Umfangsrand 376 auf. Das eingestochene Merkmal 252 weist eine Spitze 356 des eingestochenen Merkmals auf. Der Stator 340, der eine Statorkrempe 342 und einen Statorrand 344 aufweist, wird während der Montage so zentriert, dass durch den Kontakt mit dem eingestochenen Merkmal 352 und seiner Krempe 365 eine radiale Verschiebung des Statorrandes 344 begrenzt ist. Durch das Positionierungselement oder das eingestochene Merkmal in diesem nicht als Einschränkung zu verstehenden Beispiel wird eine Bewegung oder ein Verrutschen des Stators begrenzt, die bekanntlich zu einer Fehlausrichtung führt. Das mindestens eine oder die mehreren Positionierungselemente halten die „Zentrierung” oder die korrekte Ausrichtung für das nachfolgende Einsetzen der Statorwelle aufrecht (siehe 1). Deshalb stellt das mindestens eine Positionierungselement oder das eingestochene Merkmal 352 ein Mittel dar, mit dem ein Dezentrieren des Stators verhindert wird.
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Dem Fachmann ist einsichtig, dass die Wanddicke 358 des Kernrings, mit anderen Worten die Materialdicke zwischen der inneren konkaven Fläche 370 und der äußeren konvexen Fläche 372 und einschließlich derselben, bei einer beispielhaften Konstruktion des Kernrings bei Bedarf auf vorteilhafte Weise verringert wird. Die Positionierungselemente 352, deren Beispiele von eingeschnittenen Merkmalen und eingestochenen Merkmalen nicht als Einschränkung zu verstehen sind, stellen eine axiale Breite bereit, die zum Positionieren des Stators während des Zusammenbauens des Drehmomentwandler mit dem Getriebe erforderlich ist. Gemäß einem beispielhaften Aspekt umfasst ein Drehmomentwandler einen Stator und einen Kernring zum Haltern einer Vielzahl Schaufeln. Der Kernring weist mindestens ein Element zum Zentrieren des Stators auf, wobei jedes Zentrierelement vollständig zwischen den Schaufeln angeordnet ist.
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Dem Fachmann sind natürlich Änderungen und Modifikationen an den obigen Beispielen der Erfindung offensichtlich, ohne vom Wesensgehalt oder vom Schutzumfang der beanspruchten Erfindung abzuweichen. Zwar wird die Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle bevorzugte und/oder beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, jedoch ist klar, dass daran Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang oder vom Wesensgehalt der beanspruchten Erfindung abzuweichen.
