DE19749043A1 - Leitrad für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Leitrad für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler ge­ mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Leitrad ist beispielsweise durch die DE 44 23 640 A1, insbesondere aus Fig. 1, bekannt. Dieses Leitrad ist zur radialen Lagerung auf einem Freilaufaußenring eines Freilaufs angeordnet und umschließt diesen Freilaufaußenring auf dessen gesam­ ter axialer Erstreckung radial. An axial zu beiden Seiten des Freilaufaußenrings überste­ henden Axialvorsprüngen sind nach radial innen ragende Nasen vorgesehen, die beid­ seits axial am Freilaufaußenring in Anlage kommen und damit den letztgenannten ge­ gen axiale Relativbewegungen gegenüber der Freilaufnabe sichern.

Der Freilaufaußenring seinerseits, der über Klemmkörper und einen Freilaufinnenring auf einer zwischen Antriebswelle und Wandlergehäuse gelagerten Hohlwelle geführt ist, dient außer zur radialen Zentrierung des Leitrades auch zur Zentrierung einer Druck­ scheibe, die mit einer Seite am Freilaufaußenring anliegt und sich mit ihrer Gegenseite an einer Axiallagerung abstützt, die ihrerseits an der Pumpenschale des Wandlergehäu­ ses axial zur Anlage kommt. Über die Axiallagerung wird der Freilaufaußenring und damit das Leitrad auf einer Seite gegenüber dem Wandlergehäuse axial positioniert, während das Leitrad an seiner gegenüberliegenden Axialseite über ein zweites axiales Lager gehalten ist.

Da der Freilaufaußenring nicht nur zur Zentrierung des Leitrades, sondern auch des Druckringes zuständig ist, erweist sich insbesondere im Hinblick auf den letztgenannten diese Zentrierung als problematisch, weil sie in einem sehr beengten Bauraum des Drehmomentwandlers auf relativ kleinem radialen Durchmesser erfolgt. Bei dem Druck­ ring selbst handelt es sich meist um ein Druckgußbauteil mit relativ anspruchsvoller, konstruktiver Ausbildung, da dieser einerseits zum Zweck der Zentrierung axial in den Freilauf eingreifen und andererseits einen Axialansatz zur Zentrierung der Axiallagerung aufweisen muß. Außerdem ist die Baubreite aufgrund dieser komplizierten Ausbildung des Druckringes gerade im radial inneren Bereich, wo ohnehin wenig Bauraum vorhan­ den ist, extrem groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leitrad im Bereich seiner Nabe so aus­ zubilden, daß bei geringstmöglichem konstruktiven Aufwand und axialen Platzbedarf sowohl eine Zentrierung des Leitrades gegenüber einem Freilauf als auch eine Zentrie­ rung einer Druckscheibe bzw. einer Axiallagerung ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 an­ gegebenen Merkmale gelöst.

Durch Ausbildung der Leitradnabe mit einem gegenüber dem Freilaufaußenring axial überstehenden Axialvorsprung mit in vorbestimmten Winkelabständen zueinander über den Umfang verteilten Halterungen ist die Leitradnabe jeweils beidseitig einer Halterung im Bereich des Axialvorsprunges mit geringer Wanddicke herstellbar, was insbesondere bei Ausbildung des Leitrades und damit der Leitradnabe aus thermoplastischem Werk­ stoff wegen besserer Herstellbarkeit von Vorteil ist, andererseits aber wird im Bereich der Halterungen eine ausreichende Verformungsfestigkeit bereitgestellt, so daß diese mit ihren radialen Innenseiten zumindest die Axiallagerung zentrieren können. Hierzu ragen die Halterungen mit ihren radialen Innenseiten jeweils über die umfangsseitig benach­ barten Bereiche der Leitradnabe nach radial innen und nehmen die Axiallagerung an vorbestimmten Punkten entlang deren Durchmesser auf. Die Halterungen können hier­ bei einstückig mit dem benachbarten Axialvorsprung der Leitradnabe ausgebildet sein und setzen dadurch der Axiallagerung eine hohe radiale Verformungssteifigkeit entge­ gen, können aber ebenso gemäß einem der Unteransprüche lediglich mit ihrem der Lei­ tradnabe zugewandten axialen Ende mit der Leitradnabe fest verbunden sein und an­ sonsten in vorbestimmtem Abstand zur radialen Innenseite der Leitradnabe verlaufen. Dadurch ergibt sich eine Elastizität der Halterungen in Radialrichtung, die insbesondere bei Verwendung eines in sich elastischen Werkstoffes optimale Ergebnisse erwarten läßt. Bedingt durch diese Ausführungsform der Halterungen ist eine Axiallagerung und gegebenenfalls eine mit derselben zusammenwirkende Druckscheibe radial über die Halterungen festklemmbar, so daß auf einfache Weise eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Leitradnabe und Druckscheibe sowie Axiallagerung herstellbar ist, ohne daß hierzu ein Formschluß für die Drehsicherung erforderlich wäre. Ebenso sind allerdings drehschlüssige Verbindungen zwischen der besagten Druckscheibe und der Leitradnabe denkbar, indem an der Druckscheibe Radialvorsprünge vorgesehen sind, von denen je­ weils zwei beidseits je einer Halterung ohne Spiel in Umfangsrichtung angreifen.

Den vorgenannten Halterungen kann noch eine weitere Funktion zugeordnet werden, die sich aus der Herstellung des Leitrades ergibt, sofern dieses beispielsweise mittels ei­ nes Spritzgießvorganges unter Verwendung eines thermoplastischen Werkstoffes herge­ stellt wird. Hierzu ist ein Werkzeug mit zumindest zwei Werkzeughälften erforderlich, das Kammern zum Einfüllen des Werkstoffs aufweist. Wenn der eingespritzte Werkstoff nach Abkühlung seine Festigkeit erlangt hat, werden die beiden Werkzeughälften axial voneinander getrennt. Hierzu wird eine Werkzeughälfte axial abgehoben und anschlie­ ßend das Leitrad durch axial bewegbare Auswerfer, die an der anderen Werkzeughälfte vorgesehen sind, aus der letztgenannten herausgedrückt. Diese an sich bekannten Auswerfer sind anspruchsgemäß derart positionierbar, daß die freien Enden der Halte­ rungen als Ansatzflächen für jeweils einen der Auswerfer dienen.

Gemäß einem anderen Anspruch ist die bereits erwähnte Druckscheibe, die vorzugswei­ se axial zwischen dem Freilaufaußenring und der Axiallagerung vorgesehen ist und zur Einleitung von Anpreßkräften in die relativ empfindliche Axiallagerung dient, als ge­ stanzte Stahlblechscheibe ausgebildet, die in einer idealen Ausführungsform ohne pla­ stische Verformung ausgeführt ist und mit einer Axialseite am Freilaufaußenring, mit ihrer anderen Axialseite dagegen an der Axiallagerung in Anlage gebracht werden kann.

Der Außenumfang einer derart ausgebildeten Druckscheibe kann an der radialen Innen­ seite der Halterungen zur Anlage gebracht werden, so daß diese Druckscheibe, ebenso wie auch die benachbarte Axiallagerung, jeweils über die Halterungen gegenüber den übrigen Wandlerbauteilen zentriert ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann auch der radial äußere Bereich einer solchen Druckscheibe in Achsrichtung umgebogen sein, um dadurch einerseits mit seinem Außenumfang an den Halterungen der Leitrad­ nabe zentriert zu sein, andererseits aber mit seinem Innendurchmesser die Axiallagerung zu zentrieren. Damit ist bei insgesamt geringem konstruktiven Aufwand eine extrem raumsparende Ausbildung im radialen Bereich des Freilaufs erzielbar.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung nä­ her erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die obere Hälfte eines Ausschnittes aus einem hydrodynamischen Wandler im Schnitt mit schwerpunktmäßiger Darstellung des Leitrades, und einer durch die Leitradnabe zentrierten Druckscheibe sowie einer Axiallagerung;

Fig. 2 eine Axialansicht von Leitrad und Druckscheibe gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1 mit gegenüber der radialen Innenseite der Leitradnabe axial überstehen­ den Halterungen eckigen Querschnittes;

Fig. 3 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 wie Fig. 2, aber mit Halterungen halbrunden Querschnittes;

Fig. 5 wie Fig. 2, aber mit Halterungen zylindrischen Querschnittes, beabstandet zur radialen Innenseite der Leitradnabe;

Fig. 6 eine Druckscheibe aus axialer Blickrichtung;

Fig. 7 eine Schnittdarstellung der Druckscheibe gemäß der Linie VII-VII in Fig. 6;

Fig. 8 wie Fig. 1, aber mit einer Druckscheibe mit Axialansatz im Umfangsbereich;

Fig. 9 wie Fig. 1, aber mit einer Axiallagerung als Gleitlager unter Verzicht auf eine Druckscheibe;

Fig. 10 einen Ausschnitt eines Werkzeugs mit Auswerfern für das Leitrad.

In Fig. 1 ist derjenige Bereich eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers herausge­ zeichnet, in welchem ein Leitrad angeordnet ist. Es wurde darauf verzichtet, den Drehmomentwandler als Ganzes darzustellen und zu beschreiben, weil derartige Drehmomentwandler aus dem Stand der Technik bekannt sind, wie beispielsweise aus der eingangs erwähnten DE 44 23 640 A1.

Es ist ein kleiner Ausschnitt eines Wandlergehäuses 1 zu sehen, und zwar anhand einer Pumpenschale 3, welche Teil eines Pumpenrades 5 ist. Das letztgenannte wirkt mit ei­ nem Turbinenrad 7 zusammen, von dem aus Hydraulikflüssigkeit über ein Leitrad 9 dem Pumpenrad 5 zuführbar ist. Das Turbinenrad 7 ist mittels einer Vernietung 11 an einer Turbinennabe 13 befestigt, die über eine Verzahnung 15 an ihrem Innendurchmesser in nicht gezeigter Weise mit einer Abtriebswelle in drehfester Verbindung steht.

Das bereits genannte Leitrad 9 weist eine Beschaufelung 17 an einer Leitradnabe 21 auf, wobei die freien Enden der Beschaufelung 17 über einen Verbindungsring 19 an­ einander befestigt sind. Die Leitradnabe 21 ihrerseits ist auf einem Freilaufaußenring 31 eines Freilaufs 29 befestigt, wobei dieser Freilaufaußenring 31 über Klemmkörper 33 mit einem Freilaufinnenring 35 verbunden ist, der an seinem Innendurchmesser eine Ver­ zahnung 37 aufweist, mit welcher er drehfest an einer nicht gezeigten Hohlwelle an­ greift, die radial zwischen der vorgenannten Abtriebswelle und einer abtriebsseitigen Hülse 51, die mit der Pumpenschale 3 fest ist, verläuft.

Die Leitradnabe 21 weist an ihrer der Turbinennabe 13 zugewandten Seite ein axiales Gleitlager 23 auf, das mit Nutungen 25 zum Durchfluß von Hydraulikflüssigkeit für den Wandlerkreis ausgebildet ist, wobei diese Hydraulikflüssigkeit durch einen Zwischen­ raum radial zwischen der bereits genannten Hohlwelle und der Abtriebswelle zuführbar ist.

Die Leitradnabe 21 weist an ihrer, der Pumpenschale 3 zugewandten Seite einen Axial­ vorsprung 39 auf, der, wie den Fig. 2 und 3 entnehmbar ist, mit relativ geringem radia­ len Querschnitt verläuft und, in Umfangsrichtung, in vorbestimmten Winkelabständen α zueinander Halterungen 41 aufweist, die dadurch gebildet sind, daß sich, ausgehend von der radialen Innenseite 46 der Leitradnabe 21 Stege 55 im wesentlichen rechtecki­ gen Querschnittes nach radial innen erstrecken. Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, dienen die radialen Innenseiten 43 der Halterungen 41 zur Aufnahme sowohl einer Druckscheibe 47 als auch einer Axiallagerung 45 in Form eines Wälzlagers 49, wobei das letztgenannte lediglich an den radialen Innenseiten 43 der Halterungen 41 zentriert ist, während die Druckscheibe 47 zusätzlich zu dieser Zentrierungsfunktion durch die Halterungen 41 auch eine Drehsicherung erfährt, indem Radialvorsprünge 61 (hierzu auch Fig. 6 und 7) beidseits je einer Halterung 41 nach radial außen bis an die radiale Innenseite 46 der Leitradnabe 21 greifen. Die Druckscheibe 47 ist hierbei als einfaches plastisch unverformtes Bauteil ausgebildet und vorzugsweise aus Stahlblech ausge­ stanzt. Dadurch sind die Kosten für eine derartige Druckscheibe reduzierbar und deren axialer Bauraumaufwand ist minimal.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Halterungen 41, wobei diese gegenüber der radialen Innenseite 46 nun mit halbkreisförmigem Querschnitt nach radial innen überstehen. Die Stelle dieses halbkreisförmigen Querschnittes mit der stärksten radialen Annäherung an eine Mittenachse 72 dienen als die radialen Innenseiten 43 der Halte­ rungen 41, welche die Zentrierung von Druckscheibe 47 und Axiallagerung 45 über­ nehmen. Im Gegensatz zu der Ausführung nach Fig. 2 reduziert sich damit die Fläche für die Lagerung von Druckscheibe 47 und Axiallagerung 45 an den Halterungen 41, wodurch sich allerdings keine Verschlechterung der Funktion ergibt.

Während die Halterungen 41 gemäß den Fig. 2 und 4 im wesentlichen in Radialrichtung eine starre Aufnahme von Druckscheibe 47 und Axiallagerung 45 gewährleisten, sind die Halterungen 41 gemäß Fig. 5, die vorzugsweise zylindrischen Querschnittes und mit ihren der Leitradnabe 21 zugewandten Enden einstückig mit der Leitradnabe 21 aus­ gebildet sind, gegenüber der radialen Innenseite 46 der Leitradnabe 21 mit einem Ab­ stand 71 ausgebildet, der, insbesondere bei elastischer Ausbildung dieser Halterun­ gen 41, ein elastisches Ausweichen in Richtung zur radialen Innenseite 46 der Leitrad­ nabe 21 zuläßt, wobei die letztgenannte als Anschlag für die Halterungen 41 wirksam ist. Beim axialen Einschieben von Druckscheibe 47 und Axiallagerung 45 können da­ durch die Halterungen 41 nach radial außen ausweichen, halten aber, aufgrund ihrer dadurch erzeugten Vorspannung, sowohl die Druckscheibe 47 als auch die Axiallage­ rung 45 kraftschlüssig fest. Aufgrund dieses Kraftschlusses kann auch auf eine Ausbil­ dung der Axiallagerung 45 mit Radialvorsprüngen 61 verzichtet werden, und dennoch bleibt eine drehschlüssige Verbindung zwischen Leitradnabe 21 und Druckscheibe 47 erhalten.

Gemäß den Fig. 2, 4 und 5 sind die jeweils freien Enden 53 der Halterungen 41 als An­ satzflächen 60 für je einen in Fig. 10 gezeigten Auswerfer 59 eines Werkzeuges 57 ver­ wendbar. Hierbei ist die Leitradnabe 21 mit Beschaufelung 17 und Verbindungsring 19 sowie gleichzeitig umspritztem Freilaufaußenring 31 im Werkzeug 57 gelagert. Dieses Werkzeug 57 stellt hierbei eine Werkzeughälfte dar, während die andere Werkzeughälf­ te bereits abgenommen ist. Zugunsten einer erleichterten Herausnahme des Leitrades 9 aus dem Werkzeug 57 werden nun die Auswerfer 59 in Achsrichtung gemäß Fig. 10 nach links bewegt, bis sie eine Axialkraft auf die Ansatzflächen 60 der Halterungen 41 ausüben und dadurch das Leitrad 9 aus seiner Kammer im Werkzeug 57 herausdrücken.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Druckscheibe 47 als Einzelheit, wie sie bei der Ausführung der Leitradnabe 21 mit den Halterungen 41 gemäß Fig. 2 Verwendung findet. Es sind deutlich die Radialvorsprünge 61 beidseits jeweils eines Umfangsbereichs 62 erkennbar. In Verbindung mit einer Leitradnabe 21 gemäß Fig. 5 kann allerdings auf die Radialvor­ sprünge 61 ersatzlos verzichtet werden. Bei der Ausführung gemäß Fig. 4 sind Um­ fangsbereiche 62 zur Anpassung an die Form der Halterungen 41 jeweils halbkreisför­ mig auszubilden.

Die Darstellung nach Fig. 8 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 1 dadurch, daß die Druckscheibe 47 in ihrem Umfangsbereich eine Umbiegung in Axialrichtung aufweist, durch welche ein Axialansatz 63 gebildet wird, der sich mit seinem Außenum­ fang an den radialen Innenseiten 43 der Halterungen 41 abstützt und mit seiner radia­ len Innenseite 65 eine Zentrierung für die Axiallagerung 45 bildet. Da der Axialansatz 63 der Druckscheibe 47 gleichzeitig mit dem Ausstanzen der letztgenannten aus einem Stahlblech vorgenommen werden kann, ergibt sich auch bei dieser Bauform kein zu­ sätzlicher, herstellungsbedingter Aufwand.

Im Gegensatz zu den bisher behandelten Figuren, bei welchen stets die Axiallage­ rung 45 durch ein Wälzlager 49 gebildet ist, wird gemäß Fig. 9 ein axiales Gleitlager 67 vorgesehen, das zur Verbesserung seiner Gleiteigenschaften mit Nutungen 69 ausgebil­ det ist, die von schmierender Hydraulikflüssigkeit durchflossen sind. Im Gegensatz zu dem sehr filigranen Wälzlager 49 bedarf dieses Gleitlager 67 leitradseitig keiner Druck­ scheibe, wobei allerdings auch das axiale Gleitlager 67 an den radialen Innenseiten 43 der Halterungen 41 zentriert ist.

Claims (10)

1. Leitrad für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einer Leitradnabe, die zur radialen Lagerung einen Freilaufaußenring auf zumindest einem Teil entlang dessen axialer Erstreckung radial umschließt und gegenüber dem Freilaufaußenring an wenigstens einer Axialseite desselben einen überstehenden Axialvorsprung auf­ weist, und mit einer das Leitrad gegenüber dem Wandlergehäuse axial positionie­ renden Axiallagerung, die an einer Seite zumindest mit dem Freilaufaußenring und mit ihrer anderen Seite mit dem Wandlergehäuse in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialvorsprung (39) mit vorbestimmten Winkelabständen (a) zueinander über den Umfang verteilte Halterungen (41) aufweist, die mit ihren radialen Innen­ seiten (43), über die Innenseite (46) der Leitradnabe (21) hinausragend, zumindest die Axiallagerung (45) zentrieren.

2. Leitrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (41) durch gegenüber dem übrigen Axialvorsprung (39) weiter nach radial innen ragende Stege (55) gebildet sind.

3. Leitrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (41) an einem axialen Ende mit der Leitradnabe (21) fest ver­ bunden sind, wobei die Verbindungsstellen jeweils derart gewählt sind, daß die Hal­ terungen (41) in vorbestimmtem Abstand (71) zur radialen Innenseite (46) der Lei­ tradnabe (21) angeordnet sind.

4. Leitrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (41) in Radialrichtung elastisch verformbar sind.

5. Leitrad nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, das bei der Herstellung in einem Werkzeug angeordnet ist und zur Entfernung aus diesem Werkzeug durch axial bewegbare Auswerfer des letztgenannten mit einer Axialkraft beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden (53) der Halterungen (41) als Ansatzflächen (60) für jeweils ei­ nen der Auswerfer (59) dienen.

6. Leitrad nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 mit einer der Axiallage­ rung zugeordneten Druckscheibe, die einerseits mit der Axiallagerung und anderer­ seits wenigstens mit dem Freilaufaußenring in Anlage steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckscheibe (47) als gestanzte Stahlblechscheibe ausgebildet ist.

7. Leitrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckscheibe (47) an den Halterungen (41) zentriert ist.

8. Leitrad nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckscheibe (47) Radialvorsprünge (61) aufweist, die, in Umfangsrichtung gesehen, beidseits je einer Halterung (41) angreifen.

9. Leitrad nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung der Axiallagerung (45) an den Halterungen (41) der Leitradna­ be (21) über einen Axialansatz (63) der sich an den Halterungen (41) radial abstüt­ zenden Druckscheibe (47) erfolgt, indem die Axiallagerung (45) an der radialen In­ nenseite (65) dieses Axialansatzes (63) zur Anlage kommt.

10. Leitrad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialansatz (63) durch Umbiegung des radial äußeren Bereichs der Druck­ scheibe (47) in im wesentlichen axialer Richtung gebildet ist.