DE1814667A1 - Stroemungskupplung - Google Patents

Description

Strömungskupplung

Die Erfindung betrifft eine Strömungskupplung und insbesondere ein besonders fabriziertes Schaufelelement einer solchen.

Aus besonders fabrizierten Teilen -bestehende Strömungskupplungsbauarten wurden bereits vorgeschlagen, in denen der mit Schaufeln versehene Pumpen- und lurbinenteil eine im wesentlichen halb-toroidförmige Schale, eine Mehrzahl von halbkreisförmigen, in der Schale angeordneten Schaufeln, die in Schlitzen in der Schale aufgenommene Zungen aufweisen, und einen halb-toroidförmigen Innenteil enthalten, der Schlitze zur Aufnahme von Zungen auf der gegenüberliegenden Seite der Schaufeln aufweist, wobei diese Bauteile des Schaufelelements aus Metallblechstanzungen gebildet sind.

000820/0736

Eine der bekannten Bauarten umfaßt eine ringförmige Halterungsplatte, die mit dem Innenumfang der Schale verbunden ist und mit den in radialer Hichtung inneren -rinden der Schaufeln in Eingriff steht, um die Zungen in den Schlitzen der Schale festzuhalten. Die Verwendbarkeit einer solchen Halterungsplatte ist jedoch auf solche Schaufeln begrenzt, die genügend lang sind, um entsprechende radial gerichtete innere Enden zu haben, und es ist dabei auch ein zusätzlicher ]?ertigungsVorgang erforderlich.

Eine andere bekannte Bauweise enthält besonders geformte Schlitze in der Schale, die an ihr radial sehr weit nach innen zu liegen, um entsprechende Zungen der Schaufeln aufzunehmen. Jedoch müssen zur Montage der Scnaufeln diese verbogen v/erden, und ein sehr genauer I'ormgebungsvorgang ist sov/ohl für die Formung der Schaufel als auch die des Schlitzes erforderlich. Zur Vermeidung von Ungenauigkeiten wird bei anderen Bauarten das Teil nach der Montage einem Preß- oder Stanzvorgang unterzogen, um den Werkstoff der Schale zu verformen und die Zunge der Schaufel daran zu befestigen. Ein solcher Preß- oder Stanzvorgang ist jedoch kompliziert und schwer so durchzuführen, daß eine gleichmäßige Bei"estigungswirKung erzielt wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine aus einzeln gefertigten

009828/0735

Teilen bestehende Strömungskupplung anzugeben» in der die alleinigen Befestigungs- und Positionierungselemente zwischen den »Schaufeln und der Schale Zungen und Schlitze sind und erst nach der Montage der Schaufeln an der Schale und dem Innenteil und nach dem Niederwalzen der Zungen die Bauteile des Pumpen-Turbinenrades fest ohne mechanisches Spiel miteinander verbunden v/erden«

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, das vorerwähnte Pumpen-Turbinenrad so auszubilden, 'daß es ohne Verformung der Schaufeln zusammengebaut werden kann, so daß keinerlei nachteilige Auswirkung auf die hydrodynamische Charakteristik des Purapen-Iurbinenrades verbleibt.

Ein noch weiteres Ziel der Erfindung ist es, bei dem vorerwähnten Pumpen-'Iurbinenrad eine minimale Anzahl von Einzelxeilen, einfache Bauweise, geringes Gewicht, billige Herstellungskosten und eine längere Lebensdauer des Schiitz^xanzwerk- ä zeugs zu erreichen.

Ein noch weiteres Ziel der Erfindung ist es, das vorerwähnte Pumpen-Turbinenrad so auszubilden, daß es ohne Spiel zwischen den Zungen und Schlitzen und ohne Verursachung von Scnwingungs- oder Ratiererscheinun^en über eine lange Lebensdauer im Betrieb brauchbar ist.

009828/0735

6AO OBiGiNAL

Eines der wichtigsten Merkmale der Erfindung zur Lösung der vorerwähnten Aufgaben besteht darin» daß mindestens die in radialer Richtung am weitesten nach innen liegende Reihe von Schlitzen der Schale für die Aufnahme der Schaufeln eine radial nach innen liegende Breite hat, die schmaler als die radial nach außen liegende Breite des Schlitzes ist» und daß die radial nach innen liegende Breite des Schlitzes gleich oder etwas geringer als die Dicke der Zunge der zu befestigenden Schaufel und die.radial nach außen liegende Breite des Schlitzes größer als die Dicke der Zunge ist» und daß der Schlitz durch das Einbringen der Zunge verformt wird und die Zunge durch elastische Beaufschlagung der Seiten des Schlitzes festhält. .

Zur mehr ins einzelne gehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen. In ihr zeigern

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Teils eines hydraulischen Drehmomentenwandlers nach der Erfindung,

Pig. 2 einen Längsschnitt eines Pumpenrades nach Fig. 1,

Fig. 5 eine Teilstirnansicht des in Fig. 2 dargestellten Pumpenrades,

Fig. 4 einen Schnitt der äußeren Pumpenschale des in Fig. dargestellten Pumpenrades längs der Linie 4-4 in Fig. 5,

009828/0738

"Pig· 5 eine Ieilstirnansicht der äußeren Pumpenschale nach Pig. 4»

fig. 6 einen vergrößert dargestellten !eilschnitt längs der Linie 6-6 in Pig. 2 und

Pig. 7 eine vergrößerte Ansicht eines Schlitzes in Richtung auf die Linie 7-7 in Pig. 4 gesehen·

In Pig. 1 ist ein Drehmomentenwandler 1 dargestellt, der aus · einer Pumpe 2, einer !Turbine 3 und einem feststehenden Leitrad 4 besteht. Die Erfindung läßt sich jedoch·auf jede Strömungskupplung anwenden, die Zeichnung zeigt lediglich eine bevorzugte Ausführungsform. Der Drehmomentenwandler 1 wird zur Übertragung und Umwandlung von Drehmomenten durch Ände-j rung der lebendigen Kraft des Arbeitsmittels mittels der Puntpe, der Surbine und des festen Leitrads verwendet. Der Hauptteil des Drehmomentenwandlers 1 ist in einem Gefäß eingeschlossen, das von der Pumpenaußenscnale 5 und einem Deckel 6 gebil- , " det wird, an dem ein !Dragzapfen 7 sitzt, weloher von einem Zapfenlager 8 getragen wird. Dieses ist an der Kurbelwelle 9 des Motors befestigt. Das andere lande des Drehmomentenwand- · lers ist mit einer Hohlwelle 10 versehen, die an der PumpeH'-außenschale 5 befestigt ist und von einem an einem Gehäuse 12 befestigten Lager 11 getragen wird*

Die Pumpe 2 enthält die Pumpenaußenschale 5» einen Innenteil -13 und Schaufeln 14» die Räume zwischen der Pumpenaußenschä-

- 6 - I 008828/Q73S

le 5 und dem Innenteil 13 bilden, die ihrerseits einen Teil der ArbeiteÜliissigkeitskreislaufbahn darstellen, die Schaufeln 14 aind im wesentlichen radial eingesetzt und begrenzen diese Ääume. Die Pumpenaußenschale 5» der Innenteil 13 und die Schaufeln 14 sind sämtlich aus geeignetem Metallblech hergestellt und werden in noch im einzelnen zu beschreibender Weise zusammengesetzt.

Die Turbine 3 ist ebenfalls aus einer äußeren Schale 15 und einem Innenteil 16, die die ArbeitsflUssigkeitskreislaufbahn bilden, und Schaufeln 17 zusammengesetzt, die im wesentlichen radial zwischen der Schale 15 und dem Innenteil 16 eingesetzt sind. Die äußere Schale 15 ist an der TurMnennabe 18 befestigt, die ihrerseits in Keilnutenverbindung mit einer Abtriebswelle 1^ steht. ;

Das feststehende Leitrad 4 umfaßt einen Hing 20 und eine Habe 21, die ei4e Arbeitsmittelbahn begrenzen, und eine Mehrzahl radial angeordneter Schaufeln 22, die ein axial durchströmtes Leitrad bilden. Das feststehende Leitrad 4 wird „. über eine in $iner Richtung wirkende Bremse 23 von einer am Gehäuse 12 befestigten, ortsfesten Welle 24 getragen. Die tu einer Richtung wirkende Bremse 23 ist zwischen einem äußeren '

Laufring 25, der an der Habe 21 befestigt ist, und einem inneren Laufring 26 angeordnet, der in Keilnutenverbindung mit der Welle 24 steht, und erlaubt einen Umlauf des Leitrads 4

— V —

■ 009828/0735

nur in der Drehrichtung des Motors.

An der Außenseite des Deckels 6 ist eine Mehrzahl von Buchsen 27 beispielsweise durch Schweißung befestigt. Sie nehmen Schrauben 28 zur Befestigung einer Antriebsplatte 29 auf, die durch Schrauben 30 an der Kurbelwelle 9 des Motors befestigt ist. Das Motordrehmoment wird durch die Kurbelwelle 9» die Antriebsplatte 29» die Buchsen 27 und den Deckel 6 auf die

■
Pumpenaußenschale 5 übertragen· Sin Teil des Drehmoments wird durch die Hohlwelle 10 auf. eine Ölpumpe 31 übertragen) um Arbeitsflüssigkeit für den Drehmomentenwandler zu liefern. Der größere 'feil des Drehmoments wird über die Pumpe 2, die Arbeitsflüssigkeit und die Turbine 3 auf die Abtriebswelle übertragen. Das Leitrad 4 nimmt das Reaktionsdrehmoment durch das Gehäuse 12 auf und lenkt die Strömungsrichtung der Arbeitsflüssigkeit um» deren lebendige Kraft es vergrößert» um eine Vervielfachung des lurbinendrehmoments zu erzielen.

Die Pumpe 2 ist in Fig· 2 und 3 im einzelnen dargestellt. Die Pumpenaußenschale 5 wird aus Metallblech gefertigt, wobei die halb-toroidale Vertiefung und radial auseinanderliegende Gruppen von in Umfangsrichtung auseinanderliegenden Schlitzen 32, 33 und 34-, wie aus Pig. 4 und 5 ersichtlich, vorgesehen werden. Alle Schaufeln 14 werden auch aus Metallblech gefertigt und mit einer halbkreisförmigen Außenkante versehen, die in die halb-toroidale Oberfläche der Pumpenaußenschale 5 paßt. Jede Schaufel 14 ist mit drei Zungen 35» 36 und 37

009828/0735

versehen, die sich radial aus dem halbkreisförmigen Rand der Schaufel heraus erstrecken und in die entsprechenden Schlitze 32, 33 und 34 passen. Die Ausrichtung der Schlitze folgt der Berührungslinie zwischen der Pumpenaußenschale 5 und der Schaufel 14» so daß keine Verformung der letzteren bei ihrem Zusammenbau mit der Schale erforderlich ist. Der Innenkantenteil der Schaufel 14 ist zur Aufnahme des Innenteils 13 halbkreisförmig ausgeschnitten und mit zwei Zungen 38 und 39 versehen.

Der Innenteil 13 ist ebenfalls aus Metallblech hergestellt, um seine halb-toroidale Außenfläche für den Eingriff mit den Innenkanten der Schaufeln 14 auszubilden, und mit zwei Reihen von Schlitzen 40 und 41 versehen, die die Zungen 38' und 39 aufnehmen. Wie aus Pig. 6 ersichtlich, werden die letzteren in die Schlitze 40 und 41 eingebracht, umgebogen und flach auf die innere, gewölbte Oberfläche des Innenteils 13 heruntergewalzt, um den Innenteil 13 mit den Schaufeln 14 zu verbinden und um ferner die gesamte Pumpe 2 in noch näher zu beschreibender Weise festzulegen.

Pig. 7 zeigt vergrößert eine Ansicht längs der Linie 7-7 in Pig. 4 eines der Schlitze 34 nach der Erfindung. Die ausgezogene Linie veranschaulicht den Schlitz 34 und die strichpunktierte Linie die Zunge 37 der Schaufel 14, die in den Schlitz 34 eingesetzt werden soll· Wie aus Pig. 7 ersicht-

-'9 009828/0735

lieh, ist die radial innen liegende Breite Bi des Schlitzes 34 kleiner als die radial außen liegende Breite Bo desselben. Die innere Breite Bi ist gleich oder etwas kleiner als die '■ Dicke der Zunge 37» und die äußere Breite Bo ist etwas größer als die Dicke derselben. Wie oben erwähnt, werden die Zungen nacheinander von außen nach innen in die Schlitze 32, 33 und 34 eingesetzt, wenn die- Schaufeln 14 mit der Pumpenauß ens chale 5 zusammengebaut werden, so daß die Zunge 37 in den Schlitz " 34 von der breiten äußeren zu der schmalen inneren Seite der »schlitze 34 eingesetzt wird. Auf diese Weise werden die schmalen linden des Schlitzes leicht durch Keilwirkung der Zunge 37 beim Einsetzen der letzteren elastisch verformt und halten die Zunge durch elastischen Eingriff fest, um ein Rattern oder eine Verstellung der Schaufel 14 zu verhindern.

Bei dem Rad der Pumpe 2 nach der Erfindung werden keine besonderen Befestigungsmittel für die spielfreie Verbindung der Schaufeln mit der Schale vorgesehen, und erst wenn die Schau- . " fein mit der Schale und das Innenteil mit den Schaufeln verbunden und ihre Zungen auf der Oberfläche des Innenteils flachgewalzt sind, ist die gesamte Pumpeneinheit spielfrei in sich verbunden. Die eingesetzte Schaufel kann durch ihre Drehung um den radial äußeren Schlitz 32 gewaltsam entfernt wer··? den ,jedoch wird die Schaufel 14, wenn sie parallel zur Achse der Pumpe 2 gezogen ist, durch Eingriff der Kantenfläche 32a

- 10 -

009828/0735

- ίο -

des Schlitzes 32 mit der Kantenfläche 35a der Zunge 35 festgehalten, da die Kantenflächen 32a und 35a in der montierten Lage im wesentlichen senkrecht zur Drehachse verlaufen.

Durch die Ausbildung keilförmiger Schlitze 34» deren radial äußere Breite erfindungsgemäß etwas größer als die Dicke der Zungen 37 ist, wird die Anbringung der Schaufeln sehr leicht durchführbar. Wie oben erwähnt, wird zum Zusammenbau der Schaufeln 14 mit der Pumpenaußenschale 5 in den radial äußersten Kantenteil 32b des Schlitzes 32 der entsprechende Kantenteil 35b der Zunge 35 zuerst eingesteckt, und die Schaufel wird dann um den Kantenteil 35b geschwenkt, um nacheinander die Zungen 35» 36 und 37 in die bchlitze 32, 33 und 34 einzusetzen. Es wird also in den radial äußeren Teil des Schlitzes, der breiter als die Schaufel ist, zuerst etwas eingesetzt und anschließend in den radial inneren, engeren Teil, so daß der Zusammensetzvorgang leicht durchführbar ist. Da die engeren Seiten des Schlitzes elastisch mit der entsprechenden Zunge der Schaufel spielfrei in Eingriff stehen, werden keine weiteren Mittel, wie Anwendung von Preß-, Stau- oder Loohvorgängen oder von Halterungen, benötigt» und die Schaufeln werden in der Schale ohne Auftreten von Rattern oder Schwingungen festgehalten. Ferner wird im Vergleich zu parallelkantigen Schlitzen die Lebensdauer des die Schlitze 34 in der Pumpenaußenschale 5 formendea-WerJkzeugs beträchtlich verlängert.

- 11 -

000121/0731

Hauptziel der Erfindung ist die Schaffung einer unmittelbaren» spielfreien Verbindung zwischen der Pumpenaußenschale 5 und den Schaufeln der Pumpe 2. Der keilförmige Schlitz nach der Erfindung läßt sich jedoch auch bei der Turbine 5 anwenden, in der eine oder mehrere Leihen von Schlitzen 47 gemäß ^ig. 1 mit sich radial nach außen erweiternden Seiten vorgesehen sind, so daß bei passender Auswahl der Breite der KeiHaschen 43 der Schaufeln 17 diese spielfrei in unmittelbaren g Eingriff mit den Schlitzen 42 gelangen, so daß der Walz- oder Stemmvorgang erheblich vereinfacht ist.

Se ist bemerkenswert» daß die Schaufel des Drehmomentenwandlers oder der Strömungskupplung nach der Erfindung aus einer minimalen Anzahl von Metallblechstanzteilen herstellbar ist und im Wege eines einfachen Verfahrens zusammengebaut werden korn* wobei das Einklemmen des radial inneren Kantenteils der Schaufel ausreicht» Schwingungen und Rattern vermieden wird und im Vergleich zu bekannten» gesondert gefertigten Schaufeleinheiten geringes Gewicht und Eignung für Massenfertigung erzielt werden., Ferner ist der Zusammenbau einfacher, da keine Verformung der Schaufel erforderlich ist und die genauen, hydrodynamisch relevanten Abmessungen der Strömungskanäle des Arbeitsmittels aufrechterhalten werden. Ferner ist die Lebensdauer des Schlitzformungswerkzeugs langer.

Pat ent ans pr uch x

009828/0735

ORiGJMM. JNSPEOTQ*

Claims (1)

1. Patentanspruch»

   Schaufelelement für eine Strömungskupplung mit einer aus Metallblech bestehenden, eine im wesentlichen halb-toroidale, konkave Oberfläche aufweisenden Schale mit wenigstens drei Reihen von Schlitzen an in Umfangsrichtung auseinanderliegenden Stellen auf der Innenfläche der Schale, von denen die erste Reihe der Schlitze radial am weitesten nach außen und die zweite Reihe der Schlitze radial am weitesten nach innen angeordnet ist.und die Schlitze jeder Reihe um die Achse der Schale herum in-Umfangsrichtung auseinanderliegen, wobei ein konkav halb-toroidales, aus Metallblech bestehendes Innenteil mit wenigstens zwei an in Umfangsrichtung auseinanderliegenden Stellen angebrachten, das Innenteil durchdringenden Schlitzen versehen ist und eine Mehrzahl von aus Metallblech bestehenden Schaufeln mit einem gewölbten Außenrand und einem gewölbten Innenrand, deren Pormen der toroidalen Form der Innenfläche der Schale bzw. der Außenfläche des Innenteils entsprechen, sowie mit den Schlitzen der Schale und des Innenteils entsprechenden Zungen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die jeder Schaufel (14, 17) entsprechenden Schlitze (32, 33, 34) der PumpenauSenschale (5) bzw. der äußeren Schale (15) der turbine

   - 13 -

   009828/07 3 5

   (3) so angeordnet sind, daß die längskanten der Schlitze (32, 33» 34) im wesentlichen mit vorbestimmten, von der eingebauten Schaufel gebildeten Strömungslinien fluchten, so daß sie das Einsetzen der Zungen (35, 36, 37) der Schaufeln (H, 17) ohne Verbiegen der letzteren ermöglichen, wobei jede radial äußerste Randfläche jedes Schlitzes (32) der ersten Heihe im wesentlichen senkrecht zur Drehachse der Pumpenaußenschale (5) bzw. λ der Schale (15) gerichtet ist und die mit der Randfläche des . Schlitzes (32) in Eingriff stehende Kantenfläche der Zunge (35) ebenfalls im wesentlichen senkrecht zu der Schalendrehachse verläuft, wobei ferner jeder Schlitz (34) wenigstens der zweiten Reihe eine radial innen liegende Breite hat, die kleiner als die radial außen liegende Breite desselben ist, und die letztere größer als die Dicke der einzusetzenden Schaufel (14, 17) ist, während die radial·innen liegende Breite gleich der oder kleiner als die Dicke der Schaufel (14f 17) ist und bei der Anbringung der letzteren die in den Schlitz eingesteckte ™ Zunge gewaltsam mit seinem radial inneren Ende in Eingriff gebracht wird, wobei nur die Schlitze (32, 33, 34) und die Zungen (35, 36, 37) die Klemm- und Positionierelemente zwischen der Pumpenaußenschale (5) bzw. der Schale (15) und den Schaufeln bilden und die Klemmverbindung zwischen der Pumpenaußenschale (5) bzw. der Schale (15)» den Schaufeln (14» 17) und dem Innenteil (13, 16) erst nach dem Umbiegen der Zungen (35» 36, 37) gegen die Innenfläche des Innenteils (13» 16) hergestellt wird.

   Wb/Pe - 20 761 '

   009828/0736