DE1500546C - Dreiteiliger hydrodynamischer Drehmomentwandler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen dreiteiligen hydrodynamischen Drehmomentwandler, bei dem der Trennspalt zwischen dem Pumpen- und Turbinenrad im achsfernsten Kreislaufbereich in einer zur Wandlerachse senkrechten Ebene liegt, die gleichzeitig die Symmetrieebene für die den Wandlerkreislauf nach innen und außen begrenzenden Toruswände der drei Wandlerräder bildet und diese Toruswände einen inneren und einen äußeren Toruskörper bilden, deren Breite parallel zur Achsrichtung gemessen kleiner ist als ihre in radialer Richtung gemessene Höhe, wobei der innere und der äußere Toruskörper jeweils annähernd kreisförmig gekrümmte Abschnitte und annähernd gradlinige Zwischenabschnitte aufweist, die annähernd rechtwinklig zur Wandlerachse verlaufen.

Bei solchen bekannten Wandlern (britische Patentschrift 717111) weist der äußere Toruskörper — in einem durch die Achse gelegten Schnitt betrachtet — einen kreisförmigen Querschnitt auf; es ist auch versucht worden, diesen Querschnitt in axialer Richtung abzuflachen, ohne die Eintritts- und Austrittswinkel der verschiedenen Wandlerräder entsprechend dem mittleren Strömungsweg zu ändern.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Baulänge' eines solchen Wandlers in axialer Richtung zu verkürzen, wobei sich die

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Betriebseigenschaften des Wandlers nicht ver- F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungs-

schlechtern sollen. gemäßen Drehmomentwandler, der in eine Kraft-

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungs- übertragung eingebaut ist,

gemäß der Zwischenabschnitt des äußeren Torus- F i g. 2 einen schematischen Schnitt einer durch körpers langer ist als der Zwischenabschnitt des 5 die Achse des Drehmomentwandlers gehenden Halbinneren Toruskörpers und daß die Mitte des Zwi- ebene durch das Pumpenrad in ausgezogenen Linien, schenabschnitts des äußeren Toruskörpers näher an während zwei abgewandelte Ausführungsformen mit der Wandlerachse verläuft als die Mitte des Zwi- punktierten bzw. unterbrochenen Linien dargestellt schenabschnitts des inneren Toruskörpers, wobei die sind.

Breite des äußeren Toruskörpers zwischen 76 und io Die dargestellte Ausführungsform ist eine Anwen-84°/o seiner Höhe ausmacht. dung der Erfindung auf eine Kraftübertragung für Insbesondere hat es sich im Kraftfahrzeugbau als Kraftfahrzeuge, die gemäß F i g. 1 eine Antriebsnotwendig erwiesen, die axiale Baulänge des Dreh- welle 10 und ein sich drehendes Gehäuse 11 aufweist, momentwandlers zu verringern, weil der Dreh- das drehfest mit der Antriebswelle 10 verbunden momentwandler relativ viel Platz beansprucht und 15 und mit öl unter Druck angefüllt ist und einerseits der Motorenraum nicht vergrößert werden soll. einen Drehmomentwandler 12 und andererseits eine Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform macht Kupplung 13 enthält. Die Achse der Vorrichtung die Breite des äußeren Toruskörpers ungefähr 81% ist mit A bezeichnet.

von dessen Höhe aus. Das Pumpenrad 14 des Drehmomentwandlers 12 Die Radien der kreisförmig gekrümmten Ab- 30 ist fest mit dem sich drehenden Gehäuse 11 verbunschnitte der äußeren Toruswände sind in vorteilhafter den und treibt hydraulisch ein Turbinenrad 15 des Weise gleich groß. Drehmomentwandlers an. Ein Leitrad 16 des Dreh-Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der momentwandlers ist über einem Freilauf 17 mit einer Erfindung macht im äußeren Toruskörper die Länge festen Hülse 18 verbunden, die koaxial zur Antriebsdes Zwischenabschnitts zwischen 40 und 75 % des 35 welle 10 angeordnet ist.

Radius des kreisförmig gekrümmten Abschnitts aus; Die Kupplung 13 weist zwei Druckplatten 19 und der Zwischenabschnitt kann eine Länge von etwa 20 auf, die mit einem Turbinenrad 15 verbunden 43 bis 45% des Radius aufweisen. und dazu bestimmt sind, einen Reibbelagträger 21 Vorteilhafterweise bildet der radial innen liegende, einzuklemmen bzw. freizugeben, der an einer Abkreisförmig gekrümmte Abschnitt einen Kreisbogen, 30 triebswelle 22 befestigt ist. Diese ist koaxial zur der sich mindestens über ein Zwölftel bis ein Achtel Antriebswelle 10 angeordnet und liegt im Inneren eines Kreises erstreckt; der Kreisbogen kann etwa der Hülse 18.

40% eines Kreises ausmachen. Das Gehäuse 11 weist zwei ölräume auf, von Eine weiterhin abgewandelte Ausführungsform der denen das eine Gehäuse 23, das den Drehmoment-Erfindung besteht darin, daß die Radien der kreis- 35 wandler 12 enthält, außerhalb der Druckplatten 10 förmig gekrümmten Abschnitte der inneren Torus- und 20 liegt, während das andere, 24, sich zwischen wände im wesentlichen gleich groß sind. den Druckplatten 19, 20 befindet und den Reibbelag-Zweckmäßigerweise macht die Länge des Zwi- träger 21 aufnimmt.

schenabschnitts im inneren Toruskörper 20 bis 90 % Es sind Steuermittel vorgesehen, um entweder des Radius des kreisförmig gekrümmten Abschnitts 40 den ölraum 23 in bezug auf den ölraum 24 mit aus; der Zwischenabschnitt kann eine Länge von einem stärkeren Druck zu beaufschlagen, um den etwa 40% des Radius aufweisen; auch kann der Reibbelagträger 21 zwischen den Druckplatten 19 radial innen liegende, kreisförmig gekrümmte Ab- und 20 mitzunehmen oder umgekehrt, um die schnitt einen Kreisbogen bilden, der sich mindestens Druckplatten 19 und 20 vom Reibbelagträger 21 zu über ein Fünfzehntel bis ein Achtel des Kreises 45 lösen und somit die Kupplung auszurücken,
erstreckt; der Kreisbogen kann etwa 36° eines Kreises Das Pumpenrad 14 weist Schaufeln 30 auf, die ausmachen. zwischen einer Außenwand 31 des äußeren Torus-Eine abgewandelte Ausführungsform der Erfin- körpers, die einen Teil des Mantels 12 bildet, und dung besteht darin, daß der äußere Zwischenabschnitt einer Innenwand 32 liegen. Das Turbinenrad 15 eine Länge von 150 bis 300% des inneren Zwischen- 50 weist Schaufeln 33 auf, die zwischen einer Außenabschnitts aufweist; der äußere Zwischenabschnitt wand 34 und einer Innenwand 35 liegen. Das Leitkann eine Länge von ungefähr 230% des inneren . rad 16 weist Schaufeln 36 auf, die zwischen einer Zwischenabschnitts aufweisen. Außenwand 37 und einer Innenwand 38 liegen. Die Auch ist es möglich, daß der Radius des ge- Eintritts- und Austrittswinkel der Schaufeln der verkrümmten kreisförmigen Abschnitts im äußeren To- 55 schiedenen Räder folgen dem mittleren Strömungsruskörper etwas größer als das Doppelte des Radius weg und sind wie bei einem üblichen Drehmomentdes gekrümmten kreisförmigen Abschnitts im inneren wandler gleichen Betriebsverhaltens angeordnet, Toruskörper ist; der Radius des äußeren Torus- dessen äußerer Toruskörper in einer die Achse körpers kann ungefähr 210% des Radius des inneren schneidenden Halbebene einen kreisförmigen Quer-Toruskörpers sein. 60 schnitt aufweist.

Eine weitere Abwandlung der Erfindung besteht Unter Durchtrittsquerschnitt wird die Fläche ver-

darin, daß in bekannter Weise die Wände des Leit- standen, die durch Drehen einer Senkrechten zum

rades im wesentlichen in einer steten Verlängerung mittleren Strömungsweg, die durch die innere und

der Wände des Pumpenrades und des Turbinenrades äußere Toruswand begrenzt wird, um die Achse der

liegen. 65 Vorrichtung gebildet wird.

In den Figuren und in der Beschreibung sind Die Durchtrittsquerschnitte sind am Eingang und

Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert; Ausgang jedes Rades im wesentlichen gleich. Die

Es zeigt Durchtrittsquerschnitte ändern sich um weniger als

20% und vorteilhafterweise um weniger als 15% längs eines Rades. Das Pumpenrad oder Turbinenrad weist eine leichte Änderung des Durchtrittsquerschnitts auf, die aus einer Einschnürung gebildet wird, welche in der dem Leitrad benachbarten Hälfte des Rades liegt.

Die Außenwände 31, 34, 37 und die Innenwände 32, 35, 38 der drei Schaufelräder 14, 15, 16 bilden jeweils Toruskörper, zwischen denen ein Torusölkreis 33 gebildet ist, der mit den verschiedenen Wandlerrädern oder -schaufeln 30, 33, 36 gesteuert wird. Der Schnitt in einer durch die Achse A gehenden Halbebene durch die Außenwand 31, 34, 37 des Wandlers hat eine BreiteL, parallel zur Achsel, die kleiner ist als die Höhe H senkrecht zur Achse A. Die Breite L beträgt etwa 81% der Höhe H. Die Außenwand 34 des Turbinenrades 15 ist dicht an den Kupplungsplatten 19, 20 angeordnet, um einen möglichst geringen Raumbedarf in axialer Richtung zu erhalten.

Es ist ferner aus F i g. 1 zu erkennen, daß die Wände 37 und 38 des Leitrades 16 im wesentlichen in der Verlängerung, d. h. ohne Winkelsprung oder Knick, der Wände 31, 32 des Pumpenrades 14 bzw. der" Wände 34, 35 des Turbinenrades 15 liegen.

Der Übergang 40 zwischen dem Pumpenrad 14 und dem Turbinenrad 15 liegt im achsfernsten Teil des Kreises 39. Das Leitrad 16 liegt im achsnächsten Teil des Kreises 39. Der Durchtritt 40 liegt in einer zur Achse A senkrechten Ebene P, die eine Symmetrieebene für die Wand 34 bezüglich der Wand 31, für die Wand 35 bezüglich der Wand 32, für die Wand 37 bezüglich' sich selbst und ebenso für die Wand 38 bezüglich sich selbst bildet.

In F i g. 2 ist ein Schnitt in einer die Achse A schneidenden Halbebene durch die äußeren Wände 31 und inneren Wände 32 des Pumpenrades 14 dargestellt. Wie sich aus obigen Ausführungen ergibt, ist der Schnitt entsprechend einer Halbebene durch die Achse A durch die Außenwand 34 und Innenwand 35 des Turbinenrades 15 bezüglich der Ebene P symmetrisch zu dem in F i g. 2 dargestellten Schnitt.

Der Schnitt durch die Außenwand 31 setzt sich, gerechnet vom achsfernsten Punkt B bis zum achsnächsten Punkt C, nacheinander aus folgenden Teilen zusammen: ein Viertelkreis BD, ein gerader Teil DE senkrecht zur Achse A und ein Kreisbogen EC, der den gleichen Radius R hat wie der Viertelkreis BD. Der Teil DE ist etwas kleiner als der Radius R und hat eine Länge im wesentlichen gleich 44% des Radius R. Der Bogen EC ist etwas kleiner als ein Achtel eines Kreises und schließt etwa 40° ein.

Der Schnitt durch die Innenwand 32 setzt sich, gerechnet vom achsfernsten Punkt b bis zum achsnächsten Punkt c, nacheinander zusammen aus: einem Viertelkreis bd, einem geraden Teil de senkrecht zur Achse A und einem Kreisbogen ec, der den gleichen Radius τ hat wie der Viertelkreis bd. Der Teil de ist etwas kleiner als die Hälfte des Radius r und seine Länge beträgt etwa 40 % des Radius r. Der Bogen ec ist etwas kleiner als ein Achtelkreis und schließt etwa 36° ein.

Der äußere gerade Teil DE hat eine größere Länge als der innere gerade Teil de; genauer gesagt ist dieser Teil etwas länger als das Doppelte des inneren geraden'Teils de. Vorzugsweise hat der äußere gerade Teil DE eine Länge, die etwa 230 % der Länge des inneren geraden Teils de beträgt.

Der äußere Radius R ^:"-t mehr als doppelt so groß wie der Innenradius τ und liegt vorzugsweise bei etwa 210% des Innenradius τ.

In Fig. 2 sind bei D', E', d', e¹ die Projektionen der Punkte D, E, d, e auf die Ebene P dargestellt. Die Punkte D', E', d', e' sind in folgender Reihenfolge angeordnet, wenn vom achsfernsten Punkt ausgegangen wird: an d' schließt sich D' an, dann folgen e' und dann E'.

D' sitzt im wesentlichen halbwegs zwischen d' und e', während E' deutlich näher an der Achsel sitzt. Genauer gesagt, d'-d' nimmt etwa 20% der Strecke d'E' ein; D'e' etwa 15% von d'E' und e'E' etwa 65% von d'E'.

Mit einer punktierten Linie 31 σ und 32 a und einer unterbrochenen Linie 31 ft und 32 & sind zwei Profilvarianten dargestellt, zwischen denen das bevorzugte Profil in durchgezogenen Linien dargestellt ist; die Varianten können als annehmbare Grenzen betrachtet werden, innerhalb welcher gute Ergebnisse erhalten werden können.

Diese Grenzen bilden einen Spielraum mit folgenden Eigenschaften:

DE liegt zwischen 40 und 75% von R. EC liegt zwischen einem Zwölftel- und einem Achtelkreis, de liegt zwischen 20 und 90% von r. ec liegt zwischen einem Fünfzehntel- und einem Achtelkreis. DE liegt zwischen 150 und 300% von de. L liegt zwischen 76 und 84% von H.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (17)

Patentansprüche:

1. Dreiteiliger hydrodynamischer Drehmomentwandler, bei dem der Trennspalt zwischen dem Pumpen- und dem Turbinenrad im achsfernsten Kreislaufbereich in einer zur Wandlerachse senkrechten Ebene liegt, die gleichzeitig die Symmetrieebene für die den Wandlerkreislauf nach' innen und außen begrenzenden Toruswände der drei Wandlerräder bildet und diese Toruswände einen inneren und einen äußeren Toruskörper bilden, deren Breite parallel zur Achsrichtung gemessen kleiner ist als ihre in radialer Richtung gemessene Höhe, wobei der innere und der äußere Toruskörper jeweils annähernd kreisförmig gekrümmte Abschnitte und annähernd geradlinige Zwischenabschnitte aufweist, die annähernd rechtwinklig zur Wandlerachse verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwi- so schenabschnitt (DE) des äußeren Toruskörpers (31, 34) länger ist als der Zwischenabschnitt (de) des inneren Toruskörpers (32, 35) und daß die Mitte des Zwischenabschnitts (DE) des äußeren Toruskörpers näher an der Wandlerachse (A) as verläuft als die Mitte des Zwischenabschnitts (de) des inneren Toruskörpers, wobei die Breite (L) des äußeren Toruskörpers zwischen 76 und 84% seiner Höhe (H) ausmacht.

2. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (L) des äußeren Toruskörpers (31, 34) ungefähr von dessen Höhe (H) 81% ausmacht.

3. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien (R) der kreisförmig gekrümmten Abschnitte (SZ? und EC) der äußeren Toruswände (31,34) im wesentlichen gleich groß sind.

4. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im äußeren Toruskörper die Länge des Zwischenabschnitts (DE) zwischen 40 und 75 % des Radius (R) der kreisförmig gekrümmten Abschnitte ausmacht.

5. Drehmomentwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenabschnitt (DE) eine Länge von etwa 43 bis 45% des Radius (R) aufweist.

6. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radial innen liegende, kreisförmig gekrümmte Abschnitt (EC) einen Kreisbogen bildet, der sich mindestens über ein Zwölftel bis ein Achtel eines Kreises erstreckt.

7. Drehmomentwandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreisbogen etwa 40° eines Kreises ausmacht.

8. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien (τ) der kreisförmig gekrümmten Abschnitte (bd und ec) der inneren Toruswände (32, 35) im wesentlichen gleich groß sind.

9. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im inneren Toruskörper die Länge des Zwischenabschnitts (de) 20 bis 90% des Radius (τ) der kreisförmig gekrümmten Abschnitte ausmacht.

10. Drehmomentwandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß derZwischenabschnitt (de) eine Länge von etwa 40 % des Radius (τ) aufweist.

11. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radial innen liegende, kreisförmig gekrümmte Abschnitt (ec) einen Kreisbogen bildet, der sich mindestens über ein Fünfzehntel bis ein Achtel eines Kreises erstreckt. '■ ■ i

12. Drehmomentwandler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreisbogen etwa 36° eines Kreises ausmacht.

. 13. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Zwischenabschnitt (DE) eine Länge von 150 bis 300% des inneren Zwischenabschnitts (de) aufweist.

14. Drehmomentwandler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Zwischenabschnitt (DE) eine Länge von ungefähr 230 % des inneren Zwischenabschnitts (de) aufweist.

15. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (R) der gekrümmten kreisförmigen Abschnitte am äußeren Toruskörper (31, 34) etwas größer als das Doppelte des Radius (τ) der gekrümmten kreisförmigen Abschnitte am inneren Toruskörper (32, 35) ist.

16. Drehmomentwandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (R) des äußeren Toruskörpers ungefähr 210% des Radius (t) des inneren Toruskörpers ist.

17. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise die Wände (37, 38) des Leitrades (16) im wesentlichen in einer steten Verlängerung der Wände des Pumpenrades (14) und des Turbinenrades (15) liegen.