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Hydrodynamischer Wandler Die Erfindung bezieht sich auf einen hydrodynamischen
Wandler mit zwei in Abstand voneinander angeordneten halbtoroidalen Gehäuseschalen,
die ein eine Arbeitsflüssigkeit enthaltendes Gehäuse bilden und mit an den Gehäuseschalen
ausgebildeten zylindrischen Abschnitten, die die Gehäuseschalen miteinander verbinden,
wobei die zylindrisch verlaufenden Abschnitte Absätze und einen zwischen ihnen eingepreßten
Dichtungsring aufweisen und mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung in Abstand
liegenden Schweißstellen verbunden sind.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Wandlers
der obigen Art, bei dem der Zusammenbau erleichtert und eine genaue axiale und tangentiale
Festlegung der beiden Gehäuseschalen zueinander möglich ist.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der äußere zylindrische
Abschnitt einer Gehäuseschale axial und von deren halbtoroidalem Abschnitt weg verläuft
und der innere zylindrische Abschnitt der anderen Gehäuseschale ebenfalls axial
in Richtung des äußeren zylindrischen Abschnittes vom halbtoroidalen Abschnitt der
anderen Gehäuseschale weg verläuft und teleskopartig in dem äußeren zylindrischen
Abschnitt der einen Gehäuseschale liegt, so daß beide zylindrischen Abschnitte in
einer Axialrichtung vom Gehäuse weg verlaufen und an den freien Kanten durch Schweißstellen
miteinander verbunden sind.
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Bei den bisher bekannten Konstruktionen war es üblich, die beiden
Gehäuseschalen auf eine der drei nachfolgend beschriebenen Arten miteinander zu
verbinden: 1. Die Gehäuseschalen werden an ihrem äußeren Umfang durch bolzen- oder
schraubenartige Verbindungsstücke miteinander verbunden, wobei eine der Gehäuseschalen
mit einer Vielzahl Gewindelöcher und die andere Gehäuseschale mit Bolzenlöchern
versehen ist, die so angeordnet sind, daß sie mit den Gewindelöchern im Eingriff
stehen.
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2. Der äußere Umfang der beiden Gehäuseschalen wird mit Flanschteilen
ausgebildet, und es wird ein Klemmring verwendet, um die entsprechenden Flansche
zusammenzuhalten.
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3. Der Umfang der beiden Gehäuseschalen wird mit einer geschlossenen
Schweißnaht versehen, um eine flüssigkeitsdichte Verbindung sowie ein Mittel zur
Befestigung der Gehäuseschalen herzustellen, um eine relative Bewegung zwischen
ihnen zu verhindern. Die vorstehend genannten Verfahren zur Verbindung der beiden
Gehäuseschalen weisen Nachteile auf.
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So erfordert z. B. das erstgenannte Verfahren zwei radial verlaufende
Flansche. Die Flansche müssen mit einer Vielzahl zueinander ausgerichteter Bohrungen
versehen sein, wobei wenigstens in einem Flansch Gewinde ausgebildet sein müssen.
Die Ausbildung der Flansche, das Bohren der Löcher und das Schneiden von Gewinden
in diese sowie die Herstellung einer Vielzahl Bolzen tragen zu den hohen Herstellungskosten
derartiger Vorrichtungen bei. Das zweite vorgenannte Verfahren erfordert radial
verlaufende Flansche und ein gesondertes Ringteil sowie ineinandergreifende Bolzen.
Das dritte vorgenannte Verfahren vermeidet die radial verlaufenden Flansche, das
Ausbilden der Löcher und das Gewindeschneiden in diese Löcher; jedoch hat sich gezeigt,
daß durch das Verbinden der zwei Schalen zu einem flüssigkeitsdichten Gehäuse mittels
einer geschlossenen Schweißnaht eine gewisse Verwindung der Schalen in der Nähe
der geschlossenen Schweißnaht auftritt. Diese Verwindung entsteht auf Grund der
Tatsache, daß das Metall in der Nähe der Schweißnaht während des Schweißvorgangs
erhitzt wird und nach dem Abkühlen die Schrumpfung des Metalls eine Verringerung
des Schalendurchmessers bewirkt. Bei dem Versuch, eine geschlossene Schweißnaht
unter Verwendung dünn gepreßter Blechschalen herzustellen, hat sich gezeigt, daß
das
bei Verwendung einer geschlossenen Schweißnaht auftretende Verwindungsproblem
eine Ausbauchung der Schalen verursacht. Dies führt leicht zu einer Verwindung der
inneren Schaufelung der Vorrichtung, und es entsteht das Problem, diese Verwindung
auszugleichen. Reparaturen in Werkstätten sind bei Anwendung des Verfahrens mit
einer geschlossenen Schweißnaht auf Grund des Verwindungsproblems und des entsprechenden
Ausgleichsproblems, wenn die Anlage wieder zusammengebaut wird, undurchführbar.
Somit muß die Reparatur der Anlage in der Fabrik erfolgen.
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Die vorgenannten Nachteile der bekannten Vorrichtungen werden durch
Verwendung der erfindungsgemäßen Konstruktionen ausgeschaltet. Bei diesen werden
billige Mittel verwendet, um die Schalen miteinander zu verbinden und gegen relative
Axial- und relative Drehbewegung zu sichern.
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Die Wandler nach der Erfindung eignen sich zur Anwendung bei automatischen
Getrieben in Kraftfahrzeugen. Der hydrodynamische Drehmomentwandler wird dabei derart
angebracht, daß sein Antriebselement mit der Kurbelwelle des Motors entweder unmittelbar
oder durch eine Antriebsplatte verbunden ist, während seine Abtriebsseite an der
Getriebewelle liegt.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen
näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 einen Axialschnitt durch einen
hydrodynamischen Drehmomentwandler gemäß der Erfindung, F i g. 2 eine Teilstirnansicht
aus Richtung der Pfeile 2-2 in F i g. 1, F i g. 3 einen Teilaxialschnitt durch eine
Abwandlungsform der Erfindung, F i g. 4 teilweise im Schnitt eine Draufsicht auf
die Anordnung gemäß F i g. 3 von oben und F i g. 5 und 6 Teilaxialschnitte durch
weitere Abwandlungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung.
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Der in F i g. 1 dargestellte hydrodynamische Drehmomentwandler hat
ein Pumpenrad 10, ein Turbinenrad 11 und ein Leitrad 12.
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Zwischen dem Leitrad 12 und der Hohlwelle 14 liegt ein Freilauf 13,
der eine Drehung des Leitrades während des Betriebs in einer Richtung des Wandlers
verhindert, jedoch eine Drehung des Leitrades in entgegengesetzter Richtung im Kupplungspunkt
des Wandlers zuläßt.
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Das Pumpenrad 10 ist mit der Antriebswelle 15 über einen Flansch 16
mittels Schraubenbolzen 17 mit der Schale 18 des Pumpenradgehäuses verbunden. Die
Schraubenbolzen 17 mit den Muttern 20 sind am Schraubenkopf durch Schweißpunkte
19 mit der Gehäuseschale 18 verbunden.
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Das Turbinenrad 11 sitzt mit einer Nabe 21 auf der Abtriebswelle 22,
welche in bekannter Weise, z. B. mit dem Antriebsstummel eines Wechselgetriebes,
verbunden sein kann. Das Pumpenrad 10 sitzt mit einer Nabe drehbar auf der Hohlwelle
14 des Getriebegehäuses.
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Wie aus F i g. 1 zu ersehen, besteht das Pumpenrad aus einer im wesentlichen
haIbtoroidalen Gehäuseschale 23, deren radial äußerer Umfang in einem zylindrischen
Abschnitt 24 endet. Zwischen der Gehäuseschale 23 und dem Kernring 26 liegen Schaufeln
25. Die Gehäuseschale 18 an der Antriebsseite ist ebenfalls im wesentlichen halbtoroidal
ausgestaltet und endet in ihrem äußeren Umfang in einem zylindrischen Abschnitt
27. Dieser Abschnitt 27 ist gegen die Gehäuseschale 18 nach rückwärts gebogen, so
daß er mit dem zylindrischen Abschnitt 24 der Gehäuseschale 23 gleichläuft und beide
zur Drehachse A-A des Drehmomentwandlers gleichlaufend liegen.
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Die halbtoroidalen Teile der Gehäuseschalen 18 und 23 begrenzen eine
Flüssigkeitskammer für die Arbeitsflüssigkeit. Die beiden teleskopartig ineinandergesteckten
zylindrischen Abschnitte 24 und 27 haben Axialanschläge, die im dargestellten Beispiel
in der Form von Absätzen 28 und 29 an den zylindrischen Abschnitten 24 bzw. 27 ausgestaltet
sind. Diese Absätze liegen aneinander an, so daß die Gehäuseschalen 18 und 23 in
einer vorbestimmten axialen Relativstellung liegen.
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Der zylindrische Abschnitt 27 ist mit einer Ringnut 30 versehen, in
der ein Dichtungelement, z. B. ein O-Ring, eingelegt ist, der aus synthetischem
Kautschuk, natürlichem Kautschuk oder einem Kunststoff bestehen kann. Der O-Ring
legt sich an der Innenfläche des zylindrischen Abschnittes 24 an, so daß er eine
Flüssigkeitsdichtung zwischen den Teilen 24 und 27 bildet und unter keiner Betriebsbedingung
Flüssigkeit durch den Spalt zwischen den beiden Zylinderabschitten austreten kann.
Die in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform verwendet Schweißverbindungen 31 zum
Festlegen der Gehäuseschalen 18 und 23 miteinander, um diese gegen Axialschub und
Drehung festzulegen. Der Schweißvorgang erfolgt mit einem minimalen Zeitaufwand
und einer minimalen, übertragenen Wärmemenge. Da nur relativ kurze Schweißnähte
hergestellt werden, ist die Gefahr des Verwerfens beim Schweißen sehr gering.
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Die Gehäuseschalen 18 und 23 sind aus Stahlblechrohlingen hergestellt,
deren äußere zylindrische Ringabschnitte 24 und 27 mit Paßsitz ineinandersteckbar
ausgebildet sind, wobei die Absätze 28 und 29 zur Einstellung der Lage gegeneinander
in Anlage kommen. Dadurch, daß der relativ kleine Schweißbereich sehr schnell an
in Umfangsrichtung in Abstand liegenden Stellen der Stirnseiten der Teile 24 und
27 aufgebracht wird, in Verbindung mit dem Umstand, daß dieses Schweißen in einem
wesentlichen Abstand von den halbtoroidalen Abschnitten der Gehäuseschalen 18 und
23 erfolgt, wird jede Möglichkeit des Verwerfens der Schalen 18 und 23 selbst unterbunden.
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F i g. 3 und 4 zeigen eine Abwandlungsform der Erfindung, welche eine
Verbindung zwischen zwei Schalen 18a und 23a des Drehmomentwandlergehäuses darstellt.
Bei dieser Ausführungsform verlaufen ebenfalls die äußeren Zylinderabschnitte 24
a und 27a in der gleichen axialen Richtung. Die Zylinderabschnitte 24 a und
27a weisen Absätze 28 a bzw. 29a ähnlich der Ausführungsform gemäß der F
i g. 1 auf. Ein Dichtungselement 30 a ist in eine im Zylinderabschnitt 27a ausgebildete
Umfangsnut eingelegt und legt sich am Zylinderabschnitt 24a zur Herstellung einer
Flüssigkeitsabdichtung an.
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Die beiden Gehäuseschalen 18a und 23a sind gegen eine axiale Relativbewegung
und gegen Relativdrehung auf die folgende Weise festgelegt. Eine Ringkante des Zylinderabschnittes
27a der Gehäuseschale 18a ist mit einer Anzahl von in
Umfangsrichtung
verteilten Nuten 32 gemäß F i -g. 4 versehen, und die Ringkante des Zylinderabschnittes
24a ist über die Außenkante des Zylinderabschnittes 27a eingezogen, so daß eine
radial nach innen verlaufende Lippe gebildet wird, die ein axiales Trennen der Gehäuseschalen
voneinander verhindert. Die Axialbewegung der Gehäuseschalen aufeinander zu ist
durch die Anlage der Absätze 28 a und 29 a verhindert. Abschnitte der radial nach
innen gerichteten Lippe sind in die in Abstand liegenden Nuten 32 eingepreßt, so
daß sie Rippen 33 bilden, die in Verbindung mit den Nuten 32 eine relative Drehbewegung
der Gehäuseschalen 18 a und 23 a gegeneinander verhindern. Dieser Zusammenbau der
Gehäuseschalen 18 a und 23 a kann kein Verwerfen der beiden Schalen verursachen,
da die Verformung nur auf einen dünnen Randabschnitt der Gehäuseschale 23 a beschränkt
ist.
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F i g. 5 zeigt eine weitere Abwandlungsform der Erfindung, in der
zwei gegenüberliegende Gehäuseschalen 18 b und 23 b axial und radial gleichgerichtet
liegende Randabschnitte aufweisen. Die axial verlaufenden Abschnitte 34 und 35 gehen
in radial verlaufende Abschnitte 36 bzw. 37 über. Die radial verlaufenden Abschnitte
36 und 37 verhindern eine Relativbewegung der Gehäuseschalen 18 b und 23 b gegeneinander.
Bei dieser in F i g. 5 dargestellten Ausführungsform liegt ein Dichtungselement
38 zwischen den Schalen in dem Abkantwinkel. Diese besondere Ausführungsform erfordert
keine Nut zur Aufnahme des Dichtungselementes. Die radial äußeren Kanten der Abschnitte
36 und 37 liegen in gleichem Abstand von der Wandlerlängsachse und sind durch eine
Anzahl von im Abstand liegenden Schweißstellen 39 verbunden, die die Gehäuseschalen
18b und 23b so -gegeneinander festlegen, daß eine axiale Trennung und eine relative
Drehung ausgeschlossen ist.
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Die in F i g. 6 dargestellte Ausführungsform ist ähnlich der in F
i g. 5 dargestellten mit Ausnahme, daß eine Ringnut 41 in dem axial verlaufenden
Abschnitt 40 der Gehäuseschale 18 c vorgesehen ist, in die ein Dichtungselement,
z. B. ein O-Ring aus Naturkautschuk, synthetischem Kautschuk oder Kunststoff eingelegt
ist. Bei den Ausführungsformen gemäß F i g. 5 und 6 erfolgt das Schweißen ebenfalls
mit einer minimalen Wärmeentwicklung, so daß in Verbindung mit den notwendigen kurzen
Schweißbereichen ein Verwerfen der entsprechenden Gehäuseschalen 18 b, 23 b bzw.
18 c, 23 c ausgeschlossen ist.
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Die dargestellten Ausführungsformen und das Verfahren zur Verbindung
der Schalen sind eine besonders für den Kundendienst in Garagen geeignete Anordnung.
Bei Verwendung einer Ausführungsform, in der die Gehäuseschalen durch Kantenschweißungen
verbunden sind, können die beiden Gehäuseschalen leicht durch Abschleifen oder Abdrehen
der Kanten voneinander gelöst werden. Bisher war es empfehlenswert, nach dem Auseinandernehmen
der Schalen diese durch neue zu ersetzen. Da nunmehr im wesentlichen kein Verwerfen
der Schalen beim ursprünglichen Schweißen auftritt, können diese schnell in ihre
ursprüngliche Stellung entsprechend der Schultern oder der anderen Anlageteile wieder
zusammengesetzt werden und dann mit einer Anzahl von in Umfangsrichtung verteilten
Schweißstellen wieder genau analog der ursprünglichen Form verschweißt werden. Dazu
sind keinerlei besondere Vorrichtungen oder Werkzeuge erforderlich. Die in F i g.
3 und 4 dargestellte Ausführungsform kann durch umgekehrtes Ausbiegen der eingezogenen
Kante der Gehäuseschale zur Wartung gelöst werden, so daß die beiden Gehäuseschalen
auseinandergebaut werden können. Vor dem Zusammenbau wird auch das Dichtungsteil
ausgetauscht.
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Durch die Erfindung wird eine vorteilhafte Konstruktion für den Zusammenbau
der Schalen von eine Flüssigkeit enthaltenden Gehäusen für hydrodynamische Wandler
oder Kupplungen geschaffen, bei der die beiden Gehäuseschalen sehr leicht zusammengebaut
und miteinander in einer Weise verbunden werden können, bei der die ursprüngliche
Form der Schalen mit Sicherheit erhalten bleibt. Es können insbesondere auch in
Großserien Gehäuse mit gleichbleibenden axialen und radialen Abmessungen so hergestellt
werden, daß die Bearbeitung sehr vereinfacht ist und den insbesondere bei der Verwendung
im Kraftfahrzeugbau vorliegenden beschränkten Raumverhältnissen bei hydrodynamischen
Drehmomentwandlern und Flüssigkeitskupplungen Rechnung getragen ist. In vielen Fällen,
in denen der für den Wandler oder die Kupplung vorgesehene Raum in radialer Richtung
beschränkt ist, kann die Verbindung der Gehäuseschalen mit zylindrischen Abschnitten
vorteilhaft angewendet werden. Gegenüber verschraubten Flanschen ist nicht nur der
geringere radiale Platzbedarf, sondern auch das wesentlich geringere Gewicht und
die wesentlich einfachere Auswuchtung von Bedeutung.