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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpennabe für ein Pumpenrad eines Drehmomentwandlers.
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Bei
bekannten Drehmomentwandlern ist ein Pumpenrad im allgemeinen aus
einer ringartig ausgebildeten Pumpenschale, welche in ihrem radial
inneren Bereich mit einer im wesentlichen rohrartig ausgebildeten
Nabe verbunden ist, aufgebaut. Der Vorgang zum Verbinden der beiden
Teile des Pumpenrads ist im allgemeinen ein Schutzgasschweißvorgang.
Da die Pumpennabe im allgemeinen eine Lagerfläche für verschiedene Lagerungs- und
Dichtungsanordnungen bildet, muß,
um einem übermäßigen Verschleiß vorzubeugen,
die Pumpennabe aus relativ hartem oder gehärtetem Material bestehen. Das
heißt,
es wird hier im allgemeinen ein Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt
zum Aufbau der Pumpennabe benötigt.
Andererseits ist zur Durchführung eines
Schweißvorgangs,
und insbesondere eines Schutzgasschweißvorgangs, ein geringer Kohlenstoffgehalt
bei den miteinander zu verschweißenden Komponenten vorteilhaft.
Es wurde aus diesem Grund bisher im allgemeinen die Pumpennabe aus 16MnCr5-Stahl
hergestellt und mit einer aus herkömmlichem Stahlblech bestehenden
Pumpenschale zum Bilden des Pumpenrads verbunden.
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Der
Gesamtvorgang zum Aufbau eines derartigen Pumpenrads ist sehr aufwendig.
Es muß nämlich zunächst das
Rohrteil für
die Pumpennabe geschmiedet werden und einmal vorgedreht werden. Nach
einem Aufkohl- und
Gaskühlvorgang
kann das Rohrteil dann fast fertiggedreht werden und gehärtet werden.
Vor dem Verschweißen
mit der Pumpenschale wird die so vorbereitete Pumpennabe fertiggedreht
und gefräst.
Durch die starke Erwärmung beim
Schutzgasschweißvorgang
tritt im allgemeinen eine Verformung der miteinander zu verschweißenden Komponenten
im Schweißbereich
auf, so daß nach
dem Schweißen
ein erneutes Drehen und Schleifen des dann bereits zusammengebauten Pumpenrads
erforderlich ist. Dieser Nachbearbeitungsvorgang ist schwierig durchzuführen, da
das gesamte Pumpenrad in eine Dreh- oder Schleifmaschine eingebaut
werden muß und
verschiedene Bereiche der Nabe beziehungsweise der Schale für das Schleifwerkzeug
dann nur schwer oder nicht zugänglich
sind.
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Aus
der
DE 43 44 561 02 ist
es bekannt, die Pumpenschale mit einer Pumpennabe durch einen Reibschweißvorgang
miteinander zu verbinden. Auch hier ist die Pumpennabe im wesentlichen
rohrartig aufgebaut und wird an einer axialen Stirnfläche mit
einer gegenüberliegenden
axialen Stirnfläche
eines ebenfalls rohrartigen Fortsatzes der Pumpenschale verbunden.
Bei Durchführung
des Verbindungsvorgangs wird darauf geachtet, daß die Ausbildung eines Schweißwulstes
vermieden wird.
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Bei
diesem bekannten Drehmomentwandler, beziehungsweise dem Zusammenbau
aus Pumpenschale und Pumpennabe, besteht das Problem, daß bei Durchführung eines
Reibschweißverbindungsvorgangs
im Schweißbereich
die Oberflächenhärte der
miteinander verbundenen Teile auf einen Wert im Bereich von bis
zu 650 oder 700 HV ansteigt, und eine Nachbehandlung dieses Zusammenbaus
zum Absenken der Oberflächenhärte nur
schwer oder nicht durchführbar
ist. Es besteht im Automobilbau jedoch im allgemeinen die Forderung,
daß die
Oberflächenhärte, insbesondere
im Bereich der Pumpenschale, einen Wert von 450 HV nicht übersteigen
soll.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pumpennabe für ein Pumpenrad
eines Drehmomentwandlers vorzusehen, welche einfach herzustellen
ist und dennoch die an die Pumpennabe im Betrieb gestellten Anforderungen
erfüllen
kann.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Pumpennabe für
ein Pumpenrad eines Drehmomentwandlers gelöst, welche ein erstes Nabenteil und
ein zweites Nabenteil umfaßt,
welches in einem ersten Endbereich mit einer Pumpenschale zu verbinden
oder verbunden ist und in einem zweiten Endbereich mit dem ersten
Nabenteil verbunden ist.
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Die
mit dem ersten und dem zweiten Nabenteil aufgebaute erfindungsgemäße Pumpennabe
ermöglicht
somit für
die verschiedenen Komponenten jeweils die Auswahl von Materialien,
welche an die an die verschiedenen Komponenten gestellten Anforderungen
in optimaler Weise angepaßt
sind. Ferner kann durch den mehrteiligen Aufbau die erfindungsgemäße Pumpennabe
bereits vor der Verbindung mit der Pumpenschale so weit und mit
hoher Präzision fertiggestellt
werden, daß nach
der Verbindung der Pumpenschale mit dem zweiten Nabenteil weitere Arbeitsgänge nicht
erforderlich sind.
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Der
erste Endbereich ist vorzugsweise ein radial äußerer Bereich des zweiten Nabenteils
und der zweite Endbereich ist vorzugsweise ein radial innerer Bereich
des zweiten Nabenteils. Das heißt,
bei derartiger Ausgestaltung ist das zweite Nabenteil im wesentlichen
scheibenartig ausgebildet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß in gleicher
Weise eine rohrartige oder ringartige Ausbildung des zweiten Nabenteils
möglich
ist, bei welcher beispielsweise ein axialer Endbereich zur Verbindung
mit dem ersten Nabenteil vorgesehen ist und ein anderer axialer Endbereich
zur Verbindung mit einem radial inneren Bereich einer Pumpeschale
vorgesehen ist.
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Um
bei der Verbindung von erstem und zweitem Nabenteil die durch den
Verbindungsvorgang erzeugte Verformung derselben möglichst
gering zu halten, wird vorgeschlagen, daß das erste und das zweite
Nabenteil vermittels eines Reibschweißvorgangs miteinander verbunden
sind. Dieses Schweißverfahren
ist so steuerbar, daß rißfreie Verschweißungen herstellbar
sind.
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Vorzugsweise
ist das erste Nabenteil aus einem Material mit höherem Kohlenstoffgehalt ausgebildet
als das zweite Nabenteil. Das heißt, es kann für das erste
Nabenteil ein Material gewählt
werden, das eine sehr hohe Härte
aufweist beziehungsweise sehr gut härtbar ist, so daß das erste
Nabenteil die an dieses gestellte Anforderung betreffend die Lagerung verschiedener
Komponenten sehr gut erfüllen
kann. Gleichwohl kann das zweite Nabenteil, welches einen geringeren
Kohlenstoff aufweist, dann beispielsweise in einem herkömmlichen
Schweißvorgang
in stabiler Art und Weise mit einer Pumpenschale oder dergleichen
verbunden werden.
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Das
erste Nabenteil kann wenigstens teilweise aus C45- oder C35-Stahl
gebildet sein. Das zweite Nabenteil kann wenigstens teilweise aus 16MnCr5-Stahl
oder C10-Stahl gebildet sein.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung
einer Pumpennabe eines Drehmomentwandlers, welche Pumpennabe zur
Verbindung mit einer Pumpenschale ausgebildet ist. Das Verfahren
umfaßt
die Schritte:
- a) Bereitstellen eines ersten
Nabenteils,
- b) Bereitstellen eines zweiten Nabenteils, wobei das zweite
Nabenteil in einem ersten Endbereich, vorzugsweise einem radial äußeren Bereich,
mit der Pumpenschale zu verbinden ist und in einem zweiten Endbereich,
vorzugsweise einem radial inneren Bereich, mit dem ersten Nabenteil
zu verbinden ist,
- c) Verbinden des ersten Nabenteils mit dem zweiten Nabenteil
vermittels eines Reibschweißvorgangs.
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Zur
Bearbeitung der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
Pumpennabe kann das Verfahren nach dem Schritt c) ferner die Schritte umfassen:
- – einen
Schritt d) zum Vergüten
der Pumpennabe oder/und
- – einen
Schritt e) zum Drehen oder/und Fräsen der Pumpennabe, oder/und
- – einen
Schritt f) zum Härten,
vorzugsweise Induktionshärten,
der Pumpennabe.
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Dabei
werden dann, wenn alle Schritte d) bis f) vorgesehen sind, diese
vorzugsweise in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Pumpenrad für einen
Drehmomentwandler, umfassend eine erfindungsgemäße Pumpennabe und eine mit
der Pumpennabe verbundene Pumpenschale.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung
eines Pumpenrads für
einen Drehmomentwandler, wobei das Pumpenrad eine Pumpennabe und
eine mit der Pumpennabe verbundene Pumpenschale umfaßt. Das
Verfahren umfaßt
die Schritte:
- A) Herstellen einer erfindungsgemäßen Pumpennabe,
vorzugsweise mit dem vorangehend angegebenen erfindungsgemäßen Verfahren,
- B) Verbinden der Pumpenschale in einem Endbereich derselben,
vorzugsweise einem radial inneren Endbereich derselben, mit einem
Endbereich, vorzugsweise einem radial äußeren Bereich, eines vorzugsweise
scheibenartigen oder ringartigen Nabenteils der Pumpennabe vermittels
eines Schweißvorgangs.
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Dieser
Schweißvorgang
umfaßt
vorzugsweise einen Schutzgasschweißvorgang, einen Laserschweißvorgang,
einen Elektronenstrahl-Schweißvorgang
oder dergleichen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Drehmomentwandler, welcher
eine erfindungsgemäße Pumpennabe
beziehungsweise ein erfindungsgemäßes Pumpenrad enthält.
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Die
Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegende Figur beschrieben,
welche einen schematischen Teil-Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Pumpenrad
zeigt.
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Das
in der Figur nur teilweise dargestellte Pumpenrad 10 umfaßt eine
allgemein mit 12 bezeichnete Pumpennabe. Die Pumpennabe 12 wiederum ist
aus einem ersten, im wesentlichen rohrartig ausgebildeten Nabenteil 14 und
einem zweiten, im wesentlichen scheibenartigen Nabenteil 16 ausgebildet. An
einem axialen Ende 18 ist das rohrartige erste Nabenteil 14 in
nachfolgend beschriebener Art und Weise durch einen Reibschweißvorgang
mit einem radial inneren Bereich 20 des scheibenartigen
zweiten Nabenteils 16 verbunden. In einem radial äußeren Bereich 22 ist
das scheibenartige zweite Nabenteil 16 durch einen ebenfalls
nachfolgend beschriebenen Verbindungsvorgang mit einem radial inneren
Bereich 24 einer Pumpenschale 26 verbunden.
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Das
scheibenartige zweite Nabenteil 16 weist ferner in einem
Mittenbereich 28 eine Durchtrittsöffnung 30 auf, durch
welche beispielsweise eine mit einem Turbinenrad verbundene Wandlerabtriebswelle
oder/und eine mit einem Leitrad verbundene Stützwelle hindurchtreten können.
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Bei
der erfindungsgemäßen, aus
zwei Teilen aufgebauten Pumpennabe 10 ist das erste Nabenteil, d.
h. das rohrartige Nabenteil 14, aus einem Material mit
hohem Kohlenstoffgehalt aufgebaut. Beispielsweise kann das erste
Nabenteil 14 aus C45- oder C35-Stahl gebildet sein. Die
Verwendung eines Materials mit hohem Kohlenstoffgehalt hat hier
den Vorteil, daß nach
Durchführung
eines Härtungsvorgangs eine
sehr große
Härte dieses
Bauteils, insbesondere im Bereich einer Oberfläche 32 desselben erhalten wird.
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Auf
dieser Oberfläche 32 stützen sich
dann in bekannter Weise verschiedene Dichtungs- und Lagerungsanordnungen
ab. Aufgrund der Härte
des rohrartigen ersten Nabenteils kann dabei jedoch ein übermäßiger Verschleiß im Bereich
der Oberfläche 32 vermieden
werden.
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Das
scheibenartige zweite Nabenteil 16 ist aus einem Material
mit geringerem Kohlenstoffgehalt, beispielsweise 16MnCr5- oder C10-Stahl,
gebildet. Bei Durchführung
des Reibschweißvorgangs
zur Verbindung des ersten Nabenteils 14 mit dem zweiten
Nabenteil 16 entsteht auch hier im Bereich der Verbindung
dieser beiden Teile eine Aufhärtung,
die jedoch durch einen nachfolgenden Vergütungsvorgang wieder beseitigt
werden kann, so daß die
Härte der
Bauteile an der Oberfläche
auf einen Wert im Bereich von 450 HV gesenkt werden kann.
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Im
allgemeinen kann der Herstellungsvorgang für eine erfindungsgemäße Pumpennabe 10 wie
folgt zusammengefaßt
werden: Es werden zunächst
die beiden Nabenteile 14 und 16 gefertigt, wobei
die Öffnung 30 im
zweiten Nabenteil 16 auch erst nach dem Verbinden der beiden
Teile vorgesehen werden kann. Auch können die beiden Teile in verschiedenen
Konfigurationen vorgesehen werden; es ist beispielsweise nicht erforderlich,
daß im
Bereich des axialen Endes 18 das erste Nabenteil 14 eine verringerte
Wandungsstärke
aufweist. Das zweite Nabenteil 16 muß nicht die dargestellte ebene
Konfiguration aufweisen; vielmehr umfaßt der Ausdruck "scheibenartig oder
rohrartig" auch
Teile, welche im Längsschnitt
ein gekrümmtes
oder abgewinkeltes Profil aufweisen. Nach der Durchführung des
Reibschweißvorgangs,
bei welchem sich die Schweißwulste 34 bilden,
wird ein Vergütungsvorgang
durchgeführt,
durch welchen, wie vorangehend beschrieben, die beim Schweißvorgang
angehobene Härte wieder
auf einen zulässigen
Bereich gesenkt werden kann. Nachfolgend wird der Zusammenbau aus
erstem und zweitem Nabenteil 14, 16 einer Dreh- und/oder
Fräsbehandlung
unterzogen, um die endgültigen
Formen mit hoher Präzision
vorsehen zu können.
Nach diesem Dreh- oder Fräsvorgang
wird der Zusammenbau vorzugsweise induktiv gehärtet und erst dann wird die
Pumpenschale 26 an den radial äußeren Bereich 22 des
zweiten, scheibenartigen Nabenteils 16 angeschweißt. Dieser
Schweißvorgang
kann ein herkömmlicher
Schutzgasschweißvorgang,
ein Laserschweißvorgang,
ein Elektronenstrahl-Schweißvorgang
oder dergleichen sein. Da für das
zweite Nabenteil 16 ein Material mit geringerem Kohlenstoffgehalt
ausgewählt
worden ist, wird beim Verschweißen
mit der Pumpenschale 16 eine geforderte und ausreichende
Verbindungsfestigkeit erzielt. Ferner wird durch das Zwischenschalten
des zweiten Nabenteils 16 zwischen die Pumpenschale 26 und das
Nabenteil 12 vermieden, daß die bei einem Schutzgasschweißvorgang
oder dergleichen eingeleitete Wärme
erneut zu einer Verformung im Bereich der Oberfläche 32 führt, welche
eine Lagerfläche
bildet.
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Die
erfindungsgemäße Pumpennabe 12,
beziehungsweise das erfindungsgemäße Pumpenrad 10 können, wie
aus der vorangehenden Beschreibung hervorgeht, deutlich einfacher
zusammengesetzt werden, als dies bei bekannten Pumpennaben beziehungsweise
Pumpenrädern
der Fall ist. Dies liegt insbesondere auch daran, daß die Vergütungs-, Dreh-
und Härtungsvorgänge lediglich
an der Nabe 12, d. h. der mit der Pumpenschale noch nicht
verbundenen Nabe durchgeführt
werden können.
Es ist somit die Pumpennabe in allen wesentlichen Bereichen für die zur
Durchführung
der verschiedenen Bearbeitungsvorgänge zu verwendenden Werkzeuge deutlich
leichter zugänglich.
Ferner kann durch den mehrteiligen Aufbau der Pumpennabe 12 und
die dadurch möglich
werdende, von der Pumpenschale losgelöste Fertigstellung der Nabe 12 das
Problem der im Stand der Technik erzeugten Aufhärtung im Bereich der Verbindung
zwischen Pumpennabe und Pumpenschale beseitigt werden.