DE1550935B2 - Dreiteiliger hydrodynamischer Drehmomentwandler - Google Patents

Description

Druckverhältnisse entweder im als Einrückkammer ausgebildeten Raum 23 bezüglich des als Ausrückkammer ausgebildeten Raumes 24 vorherrschen zu rlassen, wodurch die Scheibe 21 zwischen den Scheiben 19 und 20 eingespannt wird, oder im Raum 24 gegenüber dem Raum 23 vorherrschen zu lassen, um die Scheiben 19 und 20 von der Scheibe 21 zu entfernen und so die Entkupplung hervorzurufen.

Das Pumpenrad 14 weist Schaufeln zwischen einer Außenwand 31, die einen Teil 12 des Gehäuses bildet, und einer Innenwand 32 auf. Das Turbinenrad 15 weist Schaufeln 33 zwischen einer Außenwand 34 und einer Innenwand 35 auf. Das Leitrad 16 weist Schaufeln 36 auf, die sich, ausgehend von einer Außenwand 37, bis in die Nähe eines zylindrischen Wandteils 138 erstrecken, der sich an die Innenwand 35 des Turbinenrades 15 über einen Wandteil 139 kontinuierlich anschließt. Das Leitrad hat im Querschnitt annähernd die Form eines gleichschenkligen Trapezes, dessen beide Seiten von der Achse A aus divergieren und dessen Unterabschnitt praktisch kreisförmig ist.

Diese Querschnitte gleichen praktisch dem Eintritt in jedes und dem Austritt aus jedem Rad und verändern sich beim Pumpen- und Turbinenrad geringfügig; beim Leitrad 16 nimmt dieser Querschnitt leicht zu und nimmt dann längs des zylindrischen Wandteils 138 ab; diese zylindrische Form soll den axialen Auseinanderbau des Leitrades erleichtern; dieser Vorteil hebt den geringfügigen Nachteil bei weitem auf, der nämlich auf dieser geringen Änderung des Durchlaßquerschnittes beruht.

Die Außenwände 31, 34, 37 und die Innenwände 32, 35,139 und 138 der drei Räder 14,15,16 bilden jeweils zwei Toruskörper, zwischen welchen sich ein torusförmiger Ölkreislauf 39 bildet, der durch die drei Schaufeltypen 30,33, 36 gesteuert wird. Ein längs einer durch die Achse A verlaufenden Halbebene gehender Schnitt der Außenwände 31,34,37 des Wandlers beschreibt ein Rechteck, dessen Höhe H senkrecht zur Achse A größer ist als die parallel zur Achse verlaufende Länge L. Die Länge L beträgt zwischen 75 und 80 % der Höhe H und ist vorteilhaft gleich 77 % der Höhe H.

In ähnlicher Weise bildet ein Schnitt durch das sich drehende Gehäuse 11 durch eine durch die Achse gehende Ebene praktisch ein Rechteck, dessen parallel zur Achse verlaufende Länge Ll zwischen 35 und 45 % der Höhe Hl senkrecht dazu beträgt und vorzugsweise etwa 40 % der Höhe ausmacht, wobei diese axiale Abflachung durch die besondere Ausbildung des Wandlers 12 möglich wird.

Ein Trennspalt 40 zwischen dem Pumpenrad 14 und dem Turbinenrad 15 liegt im Bereich eines Torus 39, welcher von der Achse A am weitesten entfernt ist. Das Leitrad 16 erstreckt sich bis in den Bereich eines Torus, der sich am nächsten an der Achse A befindet. Eine senkrecht zur Achse verlaufende Ebene P, die den Querschnitt mit dem größten Durchmesser enthält, wird als Bezugsebene gewählt. Bei der dargestellten Ausführungsform liegt der Trennspalt in der Ebene P. .

Die einzelnen Abschnitte nach Fig. 2 durch die Außenwand 34 des Turbinenrades setzen sich, ausgehend vom Punkt F, der am weitesten von der Achse A entfernt ist, bis zum Punkt H, der sich am nächsten an der Achse befindet, wie folgt zusammen: von einem kreisförmig gekrümmten Oberabschnitt von F nach G mit weniger als 90° Bogenwinkel zu einem Unterabschnitt RI von G nach H mit einem drei- bis vierfachen Radius des Radius des Oberabschnitts Rl (vorzugsweise dem 3,6fachen Radius). Die entsprechenden Abschnitte der Außenwand des Pumpenrades 14 setzen sich, ausgehend vom Punkt /, der am weitesten von der Achse entfernt liegt, bis zu dem Punkt L, der am nächsten an der Achse liegt, wie folgt zusammen: von einem kreisförmig gekrümmten Oberabschnitt R3 von / nach /, im wesentlichen gleich Rl, einem kreisförmigen Zwischenabschnitt RA von / nach K mit dem etwa drei- bis vierfachen Radius des Radius des Oberabschnitts R3 und einem kreisförmig gekrümmten Unterabschnitt R 5 von K nach L, der ähnlich dem Oberabschnitt /?3 und vor-

*5 teilhafterweise etwa gleich dem l,2fachen des Oberabschnitts R 3 zu wählen ist. Somit ist der Zwischenabschnitt R4 geringfügig kleiner als der Zwischenabschnitt R2, und zwar um 4 bis 8 %, vorteilhaft 5,5 %. Die Tangenten in den Verbindungspunkten G und / schneiden sich auf der Seite des Turbinenrades 15 (in der Zeichnung links von der Ebene P) in einem gewissen Abstand vom Turbinenrad. Das gleiche gilt für die Tangenten in den Mittelpunkten T und T der Zwischenabschnitte RI und R4, wobei die Tangente bei T nur wenig gegenüber der Bezugsebene P ge neigt ist.

Die Innenwand 35 des Turbinenrades 15 setzt sich nacheinander, ausgehend vom Punkt F', der sich am weitesten von der Achse A entfernt befindet, bis zum Punkt H', der sich am nächsten an der Achse A befindet, wie folgt zusammen: aus einem kreisförmig gekrümmten Oberabschnitt R6 von F' nach G', aus einem kreisförmig gekrümmten Zwischenabschnitt Rl von G' nach H" mit einem vier- bis fünffachen, vor-

•35 zugsweise 4,2fachen Radius des Radius des Oberabschnitts R6, aus einem kreisförmig gekrümmten Unterabschnitt i?8von //"nach H'" mit einem ähnlichen ' Radius wie der Radius des Oberabschnitts R6, vorzugsweise etwa 67 % des Radius des Oberabschnitts /?6 und schließlich einem annähernd geradlinig verlaufenden Unterabschnitt (parallel zur Achse A) 138 von H'" nach V. Die Innenwand 32 des Pumpenrades setzt sich nacheinander ausgehend vom Punkt /', der sich am weitesten von der Achse entfernt befindet, bis zum Punkt L', der sich am nächsten an der Achse befindet, wie folgt zusammen: aus einem kreisförmig gekrümmten Oberabschnitt R9 von /' bis J', einem kreisförmig gekrümmten Zwischenabschnitt RIO von J' bis K' und einem kreisförmig gekrümmten Unterabschnitt i?ll von K' bis L" mit einem vier- bis fünffachen Radius des Radius.des Oberabschnitts R9. Die Tangenten in den Verbindungspunkten G' und /' konvergieren im Bereich R; die Tangenten in den Mittelpunkten U und U' der Zwischenabschnitte Rl und R10 verlaufen fast parallel zueinander und in bezug auf die Bezugsebene P geneigt.

Die Außenwand 37 des Leitrades 16 setzt sich aus zwei kreisförmig gekrümmten Unterabschnitten RlI und /?13 mit jeweils fast gleich großen Radien von M nach N und N nach S zusammen, deren jeweilige Tangente im Verbindungspunkt N parallel zur Achse A verläuft; der Unterabschnitt RlI hat einen Radius, welcher dem Radius des Unterabschnitts RS des Pumpenrades 14 im wesentlichen gleicht. Der Unterabschnitt 138 der Innenwand des Leitrades besteht, wie bereits bemerkt, aus einer Geraden von H'" nach V parallel zur Achse A.
Auf die beschriebene Weise entsteht beim erfin-

dungsgemäßen Wandler im Mittelbereich des Pumpenrades außen ein ausreichender Raum zur Anordnung von Belüftungsschaufeln 50 (Fig. 1), ohne daß diese den axialen Platzbedarf des Wandlers vergrößern.

Nach einer abgeänderten Ausführungsform (Fig. 1), ohne daß diese den axialen Platzbedarf des Wandlers vergrößern.

Nach einer abgeänderten Ausführungsform (Fig. 3) ist die Krümmung im Bereich des Turbinenrades besonders ausgeprägt; der Oberabschnitt Rl hat einen größeren Bogenwinkel als 90°, so daß die Tangente im Mittelpunkt T des Zwischenabschnitts R2 stark in bezug auf die Bezugsebene P geneigt ist.. Hierdurch wird es möglich, außerhalb des achsnahen Bereichs des Turbinenrades 15 einen Raum zu erhal-

ten, durch den eine bessere axiale Anpassung des Wandlers 12 an die Kupplung 13 möglich ist. Nach dieser Abwandlung sind im übrigen die :Zwischenabschnitte Ä2und R4 im wesentlichen gleich und haben vorzugsweise etwa einen 3,5fachen Radius des Radius des Oberabschnitts Rl; die Zwischenabschnitte Rl und Ä1Ö an der Innenwand sind ebenfalls annähernd gleich; sie haben einen vier- bis sechsfachen, vorzugsweise 5,10fachen Radius des Radius des Oberab-Schnitts R6; dieser Wandler kann mit einem Rechteck umschrieben werden, dessen Breite L zwischen 80 % und 90 %, vorzugsweise 86 %, der Höhe H ausmacht, während der sich drehende Raum von einem Rechteck umschrieben werden kann, dessen Länge Ll zwischen

¹S 40 und 50 %, vorzugsweise 45 %, der Höhe Hl ausmacht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (16)

Patentansprüche:

1. Dreiteiliger hydrodynamischer Drehmomentwandler, bei dem der Trennspalt zwischen dem Pumpen- und dem Turbinenrad in einer zur Wandlerachse senkrechten Schnittebene im achsfernsten Kreislaufbereich liegt, den Wandlerkreislauf nach innen und außen begrenzende Toruswände der drei Wandlerräder einen inneren und einen äußeren Toruskörper bilden, deren Breite iri Achsrichtung gemessen kleiner ist als ihre in radialer Richtung gemessene Höhe, wobei der innere und der äußere Toruskörper jeweils kreisförmig gekrümmte Abschnitte aufweisen, ^J5 dadurch gekennzeichnet, daß der am Trennspalt beginnende, kreisförmig gekrümmte Oberabschnitt (Rl) der Außenwand des Turbinenrades (15) in einen kreisförmigen Unterabschnitt (R 2) mit einem drei- bis vierfachen Radius des Radius des Oberabschnittes übergeht, sich an den am Trennspalt beginnenden kreisförmig gekrümmten Oberabschnitt (R3) der Außenwand des Pumpenrades (14) ein kreisförmig gekrümmter Zwischenabschnitt (R4) mit einem drei- bis vierfachen Radius des Radius von diesem Oberabschnitt (R4) und daran ein kreisförmig gekrümmter Unterabschnitt (RS) mit einem zweibis dreifachen Radius des Radius dieses Oberabschnitts anschließt, daß sich Tangenten an den Verbindungslinien (G, 7) des kreisförmig gekrümmten Ober- und Unterabschnitts (721, R2) des Turbinenrades einerseits und des kreisförmig gekrümmten Ober- und Zwischenabschnitts (R3, R4) des Pumpenrades andererseits sowie Tangenten an den Mittelpunkten (T, T') des Unterabschnitts (R2) und des Zwischenabschnitts (R4) jeweils innerhalb eines Konvergenzbereichs schneiden und daß ein längs einer durch die Achse (A ) des Wandlers verlaufenden Halbebene gelegter Schnitt der äußeren Toruswände (31, 34, 37) ein Rechteck bildet, dessen in Richtung der Achse (A) gemessene Breite (L) zwischen 75 % und 90 % von dessen Höhe (H) ausmacht.

2. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung der Achse (^4) gemessene Breite (L) zwischen 77 % oder 80 % der Höhe (H) ausmacht.

3. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberabschnitt (Rl) kleiner als ein Viertelkreis ist und die Tangente im Mittelpunkt des Unterabschnitts (R2) annähernd senkrecht zur Achse des Wandlers verläuft.

4. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberabschnitt (Rl) geringfügig größer als ein Viertelkreis ist.

5. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien der beiden Oberabschnitte (Rl, R3) im wesentlichen gleich groß sind.

6. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien des Zwischenabschnitts (R4) und des Unterabschnitts (R2) im wesentlichen gleich groß sind.

7. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des Zwischenabschnitts (R4) um 4 bis 8 %, insbesondere 5,5 %, kleiner ist als der Radius des Unterabschnitts (R2).

8. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung des Unterabschnitts (R2) etwa das 3,5- bis 3,6fache der Krümmung des Oberabschnitts (Rl) aufweist.

9. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der am Trennspalt beginnende, kreisförmig gekrümmte Oberabschnitt (R6) der Innenwand des Turbinenrades (15) in einen kreisförmig gekrümmten Zwischenabschnitt (RI) mit einem vier- bis sechsfachen Radius des Radius des Oberabschnitts (R6) und schließlich einen Unterabschnitt (R8) übergeht, sich an den am Trennspalt beginnenden, kreisförmig gekrümmten Oberabschnitt (R9) der Innenwand des Pumpenrades (14) ein kreisförmig gekrümmter Zwischenabschnitt (i?10) und ein kreisförmig gekrümmter Unterabschnitt (i?ll) anschließt, daß sich die Tangenten an den Verbindungslinien (G', /') der kreisförmig gekrümmten Ober- und Zwischenabschnitte (R6, Rl) des Turbinenrades einerseits und der kreisförmig gekrümmten Ober- und Zwischenabschnitte (R9, RIO) des Pumpenrades andererseits in einem Konvergenzbereich schneiden und daß die Tangenten in den Mittelpunkten (U, U') der Zwischenabschnitte (R7, RIO) annähernd parallel zueinander verlaufen und in Richtung auf den Konvergenzbereich (R) geneigt sind.

10. Drehmomentwandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Oberabschnitte (R6, R9) eine ähnliche Krümmung aufweisen.

11. Drehmomentwandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenabschnitte (R7, RIO) eine annähernd gleiche Krümmung aufweisen.

12. Drehmomentwandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung des Zwischenabschnitts (R7) etwa das 4,2fache oder 5,lfache der Krümmung des Oberabschnitts (R6) aufweist.

13. Drehmomentwandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitrad (16) an einer Außenwand des Wandlers angebrachte Schaufeln aufweist, die sich bis in die Nähe eines Innenwandteils (138) des Turbinenrades (15) erstrecken, und dieser Wandteil in einer durch die Achse des Wandlers gehenden Ebene einen geradlinigen Abschnitt (138) aufweist, welcher in den kreisförmig gekrümmten Unterabschnitt (jR8) übergeht.

14. Drehmomentwandler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand des Leitrades (16) aus zwei kreisförmig gekrümmten, ineinander übergehenden Unterabschnitten (R12, R13) besteht und die im Verbindungspunkt (N) liegenden Tangenten parallel zur Achse (A) verlaufen.

15. Drehmomentwandler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterabschnitt (R12) des Leitrades (16) dem Unterabschnitt (RS) des Pumpenrades (14) bezüglich der Krümmung weitgehend ähnelt.

16. Drehmomentwandler nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnitt durch das sich drehende Gehäuse (11) in

einer durch die Achse (A) verlaufenden Ebene ein Rechteck bildet, dessen parallel zur Achse (A) verlaufende Länge (Ll) zwischen 35 und 50%, insbesondere 40 % oder 45'%, der senkrecht dazu verlaufenden Höhe (H') beträgt (Fig. Ib).

Die Erfindung bezieht sich auf einen dreiteiligen hydrodynamischen Drehmomentwandler, bei dem der Trennspalt zwischen dem Pumpen- und dem Turbinenrad in einer zur Wandlerachse senkrechten Schnittebene im achsfernsten Kreislaufbereich liegt, den Wandlerkreislauf nach innen und außen begrenzende Toruswände der drei Wandlerräder einen inneren und einen äußeren Toruskörper bilden, deren Breite in Achsrichtung gemessen kleiner ist als ihre in radialer Richtung gemessene Höhe, wobei der innere und der äußere Toruskörper jeweils kreisförmig gekrümmte Abschnitte aufweisen.

Wandler dieses Typs benötigen in Richtung der Wandlerachse einen geringeren Platzbedarf als Wandler mit einem kreisförmigen Törusquerschnitt. Hierbei muß jedoch in der Regel mit Leistungs- und Wirkungsgradverlusten gerechnet werden.

Es wurde bereits ein dreiteiliger Wandler dieses Typs vorgeschlagen (älteres deutsches Patent 1 500546), bei dem infolge einer besonderen Bemessung trotz eines abgeflachten Querschnitts gute Betriebseigenschaften erreicht werden konnten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den axialen Platzbedarf eines Wandlers des in Rede stehenden Typs ohne Verschlechterung der Betriebseigenschaften weiter zu verringern.

Es sind zwar schon axial abgeflachte und bezüglich der Torusform verformte Wandlerkreisläufe bekannt (britische Patentschrift 953 351, schweizerische Patentschrift 291 890), doch ist bei der einen bekannten Ausführungsform der Drehmomentwandler so ausgebildet, daß ein Rechteck, welches durch Linien parallel zur Achse und senkrecht dazu durch die Außenwände des Drehmomentwandlers gebildet wird, ungefähr quadratisch ausgebildet ist, während bei der zweiten Ausführungsform der dem Drehmomentwandler angeschlossene Wandlerkreislauf und dessen Anwendung eine grundsätzlich andere ist als bei der Erfindung. Im übrigen weisen diese beiden bekannten Ausführungsformen auch nicht die Merkmale des weiter oben beschriebenen Typs eines dreiteiligen hydrodynamischen Drehmomentwandlers auf.

Die oben angeführte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Drehmomentwandler des eingangs erwähnten Typs erfindungsgemäß der am Trennspalt beginnende, kreisförmig gekrümmte Oberabschnitt der Außenwand des Turbinenrades in einen kreisförmigen Unterabschnitt mit einem drei- bis vierfachen Radius des Radius des Oberabschnitts übergeht, sich an den am Trennspalt beginnenden kreisförmig gekrümmten Oberabschnitt der Außenwand des Pumpenrades ein kreisförmig gekrümmter Zwischenabschnitt mit einem drei- bis vierfachen Radius des Radius von diesem Oberabschnitt und daran ein kreisförmig gekrümmter Unterabschnitt mit einem zwei- bis dreifachen Radius des Radius dieses Oberabschnitts anschließt, daß sich Tangenten an den Verbindungslinien des kreisförmig gekrümmten Ober- und Unterabschnitts des Turbinenrades einerseits und des reisförmig gekrümmten Ober- und Zwischenabschnitts des Pumpenrades andererseits sowie Tangenten an den Mittelpunkten des Unterabschnittsund des Zwischenabschnitts jeweils innerhalb eines Konvergenzbereichs schneiden und daß ein längs einer durch die Achse des Wandlers verlaufenden Halbebene gelegter Schnitt der äußeren Toruswände ein Rechteck bildet, dessen in Richtung der Achse gemessene Breite zwischen 75 % und 90 % von dessen Höhe ausmacht. Durch die Erfindung wird weiterhin der Vorteil erreicht, daß außerhalb des Pumpenrades ein Raum frei wird, der dazu ausgenutzt werden kann und im übrigen auch groß genug ist, um die an sich bekannten Belüf-

¹S tungsorgane aufzunehmen, ohne daß hierdurch der axiale Platzbedarf der gesamten Anordnung vergrößert wird; außerdem wird in der Nähe der Achse des Wandlers im Bereich des Turbinenrades außerhalb des letzteren ein Raum frei, in welchem der Einbau eines weiteren Bauteils möglich wird, insbesondere in dem Fall, wenn der Drehmomentwandler als Gesamtteil zu einer anderen Vorrichtung, z. B. zu einer Kupplung, benutzt wird. Außerdemdem erleichtert die Verformung die Ausbildung eines torusartigen Flüssigkeitskreislaufs mit einem Durchtrittsquerschnitt, der sich wenig von Pumpen- zum Turbinenrad verändert, wobei dieser Durchtrittsquerschnitt als eine Fläche definiert ist, welche durch die Rotation der senkrecht zur Wandlerachse verlaufenden Innen- und Außenkante gebildet wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an Hand der Zeichnungen in der Beispielsbeschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. la und 1 b einen Längsschnitt durch eine Anwendungsmöglichkeit eines Drehmomentwandlers nach der Erfindung,

Fig. 2 schematisch in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch den Drehmomentwandler in einer durch die Achse desselben verlaufenden Halbebene und

Fig. 3 einen Fig. 2 ähnlichen Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung.

Eine Kupplungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs weist eine Betriebswelle 10 und ein sich drehendes, fest mit dieser verbundenes Gehäuse 11 auf, das mit Drucköl gefüllt ist und neben einem hydrodynamischen Drehmomentwandler 12 mit einer Achse A eine Kupplung 13 enthält.

Ein Pumpenrad 14 des Wandlers 12 ist fest mit dem Gehäuse 11 verbunden und nimmt ein Turbinenrad 15 des Wandlers mit. Ein Leitrad 16 ist über einen Freilauf 17 mit einer koaxial zur Antriebswelle 10 angeordneten Hülse 18 fest verbunden.

Die Kupplung 13 weist eine in einer zylinderförmigen Scheibe 19 wirkende kolbenförmige Scheibe 20 auf; die Scheibe 20 ist mit dem Turbinenrad 15 verbunden und dient in Zusammenwirkung mit der anderen Scheibe 19 dazu, eine Kupplungsreibscheibe 21 ein- oder auszukuppeln. Die Kupplungsreibscheibe 21 ist mit einer getriebenen Welle 22 verkeilt, welche koaxial zur Antriebswelle 10 verläuft.

Das Gehäuse 11 ist in zwei Räume unterteilt, von denen einer 23 den Wandler 12 aufnimmt und außerhalb der Scheiben 19 und 20 und der andere 24 innerhalb der Scheiben 10, 20 angeordnet ist.

Beliebige Steuermittel sind vorgesehen, um die