DE19840258C2 - Umformverfahren zur Herstellung eines Turbinenradgehäuses eines Drehmomentwandlers - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft im allgemeinen ein Verfahren zur Herstellung eines Turbinenradgehäuses eines Drehmomentwand­ lers durch Umformen oder Pressen eines flächenartigen Materials. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines radial inneren Eck- bzw. Kantenbereichs eines Turbinenradgehäuses durch Biegen des flächenartigen Materials.

Üblicherweise weisen Drehmomentwandler einen Fluidkupp­ lungsmechanismus zur Übertragung von Drehmoment zwischen einer Kurbelwelle eines Motors und einer Eingangswelle eines automatischen Getriebes auf. Ein Drehmomentwandler weist drei Arten von Laufrädern oder Flügelradelementen (z. B. Pumpenrad, Turbinenrad und Leitrad) auf, welche zusammenwirken, so daß das Drehmoment von der Kurbelwelle des Motors auf die Eingangswelle des Getriebes durch die Bewegung eines inneren Hydrauliköls oder -fluids übertragen wird. Das Pumpenrad ist fest mit der vorderen Abdeckung gekuppelt, welche das Eingangsdrehmoment von der Kurbel­ welle des Motors aufnimmt. Die Hydraulikkammer, welche durch das Pumpenradgehäuse und die vordere Abdeckung gebil­ det wird, ist mit Hydrauliköl gefüllt. Das Turbinenrad ist gegenüber der vorderen Abdeckung in der Hydraulikkammer angeordnet. Das Turbinenrad ist fest mit dem Getriebe gekuppelt. Wenn sich das Pumpenrad dreht, strömt das Hydrauliköl vom Pumpenrad zum Turbinenrad und das Turbinen­ rad dreht sich. Somit wird das Drehmoment vom Pumpenrad auf das Turbinenrad übertragen, welches seinerseits das Drehmo­ ment überträgt, um die Hauptantriebswelle des Getriebes anzutreiben.

Um den Kraftstoffwirkungsgrad zu erhöhen, weisen in den letzten Jahren einige Drehmomentwandler Überbrückungs­ vorrichtungen auf, welche bei Erreichen vorbestimmter Betriebsbedingungen die Drehmomentwandler überbrücken, so daß die Leistung von der Kurbelwelle eines Motors direkt auf das automatische Getriebe übertragen wird. Somit umge­ hen die Überbrückungsvorrichtungen die Fluidkupplungs­ vorrichtung. Infolge des Eingriffs verursachen Über­ brückungsvorrichtungen häufig ein Schütteln bzw. Rütteln oder Schwingungen. Während des Eingriffs ist die Über­ brückungsvorrichtung weiter Schwingungen ausgesetzt, welche durch plötzliche Beschleunigung oder Verzögerung verursacht werden, oder anderen Schwingungen ausgesetzt, welche auch Umstände in Verbindung mit Verbrennungsmotoren umfassen. Demgemäß werden üblicherweise Torsionsschwingungs-Dämp­ fungsvorrichtungen bei Überbrückungsmechanismen verwendet, um Schwingung zu dämpfen.

Die Überbrückungskupplung ist in dem Raum zwischen der vor­ deren Abdeckung und dem Turbinenrad angeordnet. Wie oben erläutert, ist die Überbrückungskupplung ein Mechanismus zur direkten Übertragung von Drehmoment zwischen der Kur­ belwelle des Motors und der Antriebswelle des Getriebes durch mechanische Kupplung der vorderen Abdeckung und des Turbinenrades. Die Überbrückungskupplung umfaßt in erster Linie einen Kolben und einen elastischen Kupplungsmechanis­ mus, um den Kolben mit den Elementen auf der Leistungs­ ausgangsseite des Turbinenrades zu verbinden. Der Kolben ist angeordnet, um den Raum zwischen der vorderen Abdeckung und dem Turbinenrad in eine erste Hydraulikkammer auf der Seite der vorderen Abdeckung und eine zweite Hydraulik­ kammer auf der Turbinenradseite zu unterteilen. Als Ergeb­ nis kann sich der Kolben nahe zu und fort von der vorderen Abdeckung infolge des Druckunterschieds zwischen der ersten Hydraulikkammer und der zweiten Hydraulikkammer bewegen. Ein Reibverbindungselement, welches durch einen Reibbelag bedeckt wird, ist üblicherweise am äußeren Umfang der vorderen Abdeckung auf der axialen Oberfläche gebildet, welche dem Kolben gegenüberliegt. Wenn das Hydrauliköl aus der ersten Hydraulikkammer abgelassen ist und der Hydrau­ likdruck in der zweiten Hydraulikkammer erhöht wird, bewegt sich der Kolben in Richtung der Seite der vorderen Ab­ deckung. Diese Bewegung des Kolbens bewirkt, daß der Reibbelag des Kolbens fest gegen die Reibfläche der vorde­ ren Abdeckung drückt.

Der elastische Kupplungsmechanismus dient als ein Torsions­ schwingungs-Dämpfungsmechanismus, um Schwingung in der Überbrückungskupplung zu dämpfen. Der elastische Kupplungs­ mechanismus umfaßt beispielsweise ein Antriebselement, wel­ ches fest mit dem Kolben gekuppelt ist, ein angetriebenes Element, welches fest mit der Turbinenradseite gekuppelt ist, und ein elastisches Element, wie beispielsweise eine oder mehrere Schraubenfedern, welches zwischen dem An­ triebselement und dem angetriebenen Element angeordnet ist, um eine Drehmomentübertragung zu ermöglichen.

Wenn sich die Überbrückungskupplung im Eingriff befindet, wird das Hydrauliköl in der ersten Hydraulikkammer von deren inneren Umfangsseite abgelassen und das Hydrauliköl wird der zweiten Hydraulikkammer zugeführt. Dadurch wird der Hydraulikdruck in der zweiten Hydraulikkammer größer als der Hydraulikdruck in der ersten Hydraulikkammer. Die­ ser Druckunterschied zwischen den ersten und zweiten Hydraulikkammern bewirkt, daß sich der Kolben in Richtung der vorderen Abdeckung bewegt.

Das Turbinenradgehäuse ist eine Komponente des Drehmoment­ wandlers, welche üblicherweise durch Umformen oder Pressen eines Blechmaterials hergestellt wird. Das Turbinenrad­ gehäuse weist üblicherweise eine Plattendicke auf, welche von ungefähr 1,4 mm bis zu ungefähr 1,6 mm reicht. Das Tur­ binenradgehäuse weist üblicherweise an seinem radial inneren Bereich einen gebogenen inneren Eck- bzw. Kanten­ bereich auf, welcher einen Radius von ungefähr 2 mm oder weniger aufweist.

Wenn das Turbinenradgehäuse mit einem gebogenen inneren Eck- bzw. Kantenbereich unter Verwendung der Umform- oder Preßverfahren gemäß dem Stand der Technik hergestellt wird, tritt eine innere Zugspannung in einer Richtung im wesent­ lichen senkrecht zur Richtung der Dicke der Platte auf, so daß sich der radiale innere gebogene Bereich weitet. Dieser Biegevorgang resultiert in einer Verringerung der Dicke des radialen inneren Kantenbereichs des Turbinenradgehäuses. Genauer verringert sich die Dicke des gebogenen inneren Kantenbereichs um ungefähr 15-25% ausgehend von der ursprünglichen Dicke des Materials.

Das Turbinenradgehäuses wird einem inneren Druck des Arbeitsfluids des Drehmomentwandlers ausgesetzt. Demgemäß kann selbst eine lokale Verringerung der Dicke des Turbi­ nenradgehäuses eine expansive Deformation verursachen, und kann daher Beschädigungen und/oder das außer Eingriff brin­ gen von Teilen verursachen. Bei den Turbinenradgehäusen gemäß dem Stand der Technik wurden dickere Materialien ver­ wendet, um die Nachteile durch die Verringerung der Festig­ keit und Steifigkeit infolge der Verringerung der Dicke zu vermeiden. Jedoch erhöht die Verwendung eines dicken Mate­ rials die Herstellungskosten wie auch das Gewicht des Drehmomentwandlers.

Es ist notwendig, einen vorbestimmten Raum zwischen dem radial inneren Kantenbereich des Turbinenradgehäuses und dem Leitrad vorzusehen, um einen Durchgang für das Arbeitsfluid zu bilden. In vielen Fällen ist der Radius des radial inneren Kantenbereichs des Turbinenradgehäuses im allgemeinen auf ungefähr 2 mm oder weniger beschränkt, um eine hohe Genauigkeit der Größe bzw. Abmessung dieses Raums sicherzustellen und den Strömungswirkungsgrad des Arbeitsfluids zu verbessern.

Die DE 42 94 860 T1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Drehkörpers aus einer Metallplatte. Die Metallplatte wird in insgesamt 6 bis 7 Arbeitsschritten stufenweise umgeformt, wobei mehrere Wölbschritte nachfolgend durchgeführt werden, um die Strukturierung des Drehkörpers zu erzeugen.

Es ist von daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einfachem Aufbau und einfacher, betriebswirtschaftlicher Durchführbarkeit ein Umformverfahren zur Herstellung eines ringförmigen Turbinenradgehäuses mit minimaler Verringerung der Dicke eines radial inneren Kantenbereichs des Turbinenradgehäuses ohne Vergrößerung des Radius zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Herstellen eines Turbinenradgehäuses mit einem Eck- bzw. Kantenbereich durch Biegen bzw. Pressen mit einer Presse einen ersten und einen zweiten Preßvorgang auf. Im ersten Preßvorgang wird ein Vorpressen durchgeführt, um ein Turbinenradgehäuse mit einer vorläufigen Form zu bilden, so daß eine zusammendrückende Kraft bzw. Druckkraft auf den Kantenbereich in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Dicke des Kantenbereichs im zweiten Schritt ausgeübt werden kann. Im zweiten Vorgang wird ein End- bzw. Fertigpressen durchgeführt, um die Dicke des Kantenbereichs durch axiales Zusammendrücken des Kantenbereichs zu erhöhen. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Schritt vor dem End- bzw. Feinpressen durchgeführt, um das Turbinenrad in der vorläufigen Form zu schaffen, welche während des Endpressens bewirkt, daß die Druckkraft auf den Kantenbereich in der Richtung ausgeübt wird, welche die Richtung dessen Dicke schneidet. Daher ist es möglich, die Verringerung der Dicke des Kantenbereichs im zweiten Schritt des Endpressens zu verhindern. Dies ermöglicht die Verwendung eines dünneren Materials als im Stand der Technik, während die Festigkeit und ein Wirkungsgrad des Arbeitsfluids beibehalten werden kann, und daher können die Herstellungskosten und das Gewicht des Drehmomentwandlers verringert werden. Weiterhin weist das fertiggestellte Turbinenradgehäuse eine ringförmige Form auf. Das fertige Turbinenradgehäuse weist den radial inneren Kantenbereich, einen schaufeltragenden Bereich, welcher sich vom radial inneren Kantenbereich radial nach außen erstreckt, und einen flachen Bereich auf, welcher sich vom radial inneren Kantenbereich radial nach außen erstreckt, und einen flachen Bereich auf, welcher sich vom radial inneren Kantenbereich radial nach innen erstreckt. Beim ersten Umform- bzw. Preßvorgang wird das Pressen durchgeführt, um den schaufeltragenden Bereich und den flachen Bereich zu schaffen, welche jeweils eine fertige Form bzw. Endform aufweisen, sowie auch den radialen inneren Kantenbereich, welcher eine längere Größe bzw. Abmessung als eine beabsichtigte Endgröße aufweist. Dabei wird der radial innere Kantenbereich im ersten Schritt derart hergestellt, daß er eine längere Abmessung als eine beabsichtigte Endabmessung aufweist, so daß das im ersten Schritt gebildete Turbinenradgehäuse die Form aufweist, in welcher eine Druckkraft auf den radial inneren Kantenbereich in der Richtung ausgeübt werden kann, welche die Richtung der Dicke während des Fertigpressens schneidet. Obwohl die Druckkraft, welche die Richtung der Dicke des Turbinenradgehäuses schneidet, während des Fertigpressens auftritt, wird das Vorpressen ausgeführt, um jeweils den schaufeltragenden Bereich und den flachen Bereich mit den fertigen Formen bereitzustellen, so daß die Maßgenauigkeiten und Formgenauigkeiten des schaufeltragenden Bereichs und anderer Bereiche verbessert werden kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Turbinenradgehäuse, welches gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung gebildet ist, hergestellt, welches einen Radius von ungefähr 2 mm oder weniger und eine Dicke von ungefähr 10% oder weniger von der Dicke des Turbinenradgehäuses aufweist. Unter den gleichen oder ähnlichen Bedingungen wird die Dicke des Kantenbereichs gemäß dem Stand der Technik um ungefähr 15-25% verringert. Mit dem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch eine Reduktionsrate von ungefähr 10% oder weniger erreicht werden, wodurch die Verwendung einer dünneren Materialplatte ermöglicht wird.

Somit kann vorteilhaft ein dünnes Plattenmaterial verwendet werden, um ein Turbinenradgehäuse ohne Verringerung der Festigkeit und des Strömungswirkungsgrads des Arbeitsfluids zu bilden, so daß die Herstellungskosten und das Gewicht des Drehmomentwandlers verringert werden können.

Diese und weitere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, wel­ che in Verbindung mit der Zeichnung ein bevorzugtes Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung offenbart.

In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine schematische Teil-Längs-Querschnittsansicht eines Drehmomentwandler mit einem Turbinenrad­ gehäuse, welches gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gebildet ist;

Fig. 2 eine vergrößerte, schematische Teilquerschnitts­ ansicht des vorläufigen Preßschritts des Turbinen­ radgehäuses, welches nicht-schraffiert dargestellt ist; und

Fig. 3 eine vergrößerte, schematische Teilquerschnitts­ ansicht des Fertigpreßschritts des Turbinenradgehäuses, welches nicht-schraffiert dargestellt ist.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. In Fig. 1 ist ein Drehmomentwandler 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Drehmomentwandler 1 ist insbesondere geeignet, in Motorfahrzeugen verwendet zu werden. Insbesondere ist der Drehmomentwandler 1 ein Mecha­ nismus zur Übertragung von Drehmoment von einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) eines Motors (nicht gezeigt) auf eine Hauptantriebswelle (nicht gezeigt) eines Getriebes (nicht gezeigt). In Fig. 1 ist der Motor auf der linken Seite des Drehmomentwandlers 1 angeordnet, während das Getriebe auf der rechten Seite des Drehmomentwandler 1 angeordnet ist. Die in Fig. 1 dargestellte Mittellinie 0-0 stellt die Dreh­ achse des Drehmomentwandler 1 dar.

Wie in Fig. 1 gezeigt, besteht der Drehmomentwandler 1 hauptsächlich aus einer vorderen Abdeckung 3 auf der Eingangsseite, einem Pumpenrad 4 auf der Ausgangsseite, einem Turbinenrad 5, einem Leitrad 6, einer Freilaufkupplung 7, einer Turbinenradnabe 8 und einer Überbrückungskupplung 9. Die vordere Abdeckung 3 ist derart ausgeführt, daß sie mit der Kurbelwelle des Motors über eine flexible Platte kuppelbar ist. Das Turbinenrad 5 weist ein Turbinenradgehäuse 5a mit mehreren Turbinenradschaufeln 5b auf, welche fest mit der Innenseite des Turbinenradgehäuses 5a verbunden sind. Die vordere Abdeckung 3 und das Pumpenrad 4 sind miteinander an ihren äußeren Umfangsbereichen zusammengeschweißt, um eine Arbeitsfluidkammer zwischen sich zu bilden.

Das Pumpenrad 4 bildet zusammen mit der vorderen Abdeckung 3 eine Hydraulikfluidkammer. Das Turbinenrad 5 liegt dem Pumpenrad 4 innerhalb der Hydraulikfluidkammer gegenüber. Das Leitrad 6 ist zwischen dem Pumpenrad 4 und dem Turbi­ nenrad 5 angeordnet. Die Überbrückungskupplung 9 ist in der Hydraulikfluidkammer derart angeordnet, daß der Raum zwischen der vorderen Abdeckung 3 und dem Turbinenrad 5 in einer ersten Hydraulikkammer (linke Seite eines Kolbens bei Draufsicht auf Fig. 1) und eine zweite Hydraulikkammer (rechte Seite des Kolbens bei Draufsicht auf Fig. 1) unter­ teilt.

Das Pumpenrad 4 weist ein Pumpenradgehäuse 4a und Pumpen­ radschaufeln 4b auf. Das Pumpenradgehäuse 4a ist fest mit dem äußeren Vorsprung der vorderen Abdeckung 3 gekuppelt. Die vordere Abdeckung 3 kann an Bauteile des Motors mon­ tiert werden, welche nicht dargestellt sind, so daß das Drehmoment vom Motor auf die vordere Abdeckung 3 übertragen wird. Das Pumpenradgehäuse 4a weist mehrere Pumpenradschau­ feln 4b auf. Die Pumpenradschaufeln 4b sind fest mit dem Inneren des Pumpenradgehäuse 4a verbunden.

Das Turbinenrad 5 ist in der Hydraulikkammer an einer Posi­ tion gegenüber dem Pumpenrad 4 angeordnet. Das Turbinenrad 5 besteht aus dem Turbinenradgehäuse 5a und mehreren Turbi­ nenradschaufeln 5b. Die Turbinenradschaufeln 5b sind fest mit der Oberfläche des Turbinenradgehäuses 5a verbunden. Der innere Umfang des Turbinenradgehäuses 5a ist fest mit einem Flansch 15 der Turbinenradnabe 8 mittels Nieten 14 verbunden. Die Turbinenradnabe 8 weist eine Mittelbohrung mit mehreren Keilnuten zur Kupplung der Hauptantriebswelle (nicht gezeigt) des Getriebes mit ihrem Inneren auf.

Das Leitrad 6 ist zwischen der radialen Innenseite des Pum­ penrads 4 und dem Inneren des Turbinenrads 5 angeordnet. Das Leitrad 6 steuert die Richtung des Hydrauliköls, wel­ ches vom Turbinenrad 5 zum Pumpenrad 4 zurückgeführt wird, um ein Drehmomentverhältnis zu regulieren. Das Leitrad 6 ist auf einer festen Welle (nicht gezeigt) abgestützt, welche sich vom Getriebe über eine Freilaufkupplung 7 erstreckt.

Die Überbrückungskupplung 9 ist im Raum zwischen der vorde­ ren Abdeckung 3 und dem Turbinenrad 5 angeordnet. Die Über­ brückungskupplung 9 ist ein Bauteil zum mechanischen Kup­ peln der vorderen Abdeckung 3 mit dem Turbinenrad 5. Die Überbrückungskupplung 9 weist hauptsächlich einen Kolben 22 und einen elastischen Kupplungsmechanismus 40 zum elasti­ schen Kuppeln des Kolbens 22 mit dem Turbinenrad 5 auf.

Der Kolben 22 ist ein scheibenförmiges Element, welches angeordnet ist, um den Raum zwischen der vorderen Abdeckung 3 und dem Turbinenradgehäuse 5a in die erste Hydraulik­ kammer, welche benachbart der vorderen Abdeckung 3 angeord­ net ist, und die zweite Hydraulikkammer, welche benachbart zum Turbinenrad 5 angeordnet ist, zu unterteilen. Der Kol­ ben 22 ist vorzugsweise aus einer dünnen Metallplatte her­ gestellt. Der Kolben 22 weist einen inneren rohr- oder zylinderförmigen Bereich 23 und einen äußeren rohr- oder zylinderförmigen Bereich 24 auf. Der innere rohrförmige Bereich 23 des Kolbens 22 erstreckt sich in Richtung der Getriebeseite des Drehmomentwandlers 1 an dessen inneren Umfangsbereich. Der innere rohrförmige Bereich 23 des Kol­ bens 22 ist derart abgestützt, um eine Relativbewegung in axialer Richtung und in Umfangsrichtung auf der äußeren Fläche des Flanschs 15 der Turbinenradnabe 8 zu ermögli­ chen. Der Kolben 22 kann gemäß dem Druckunterschied zwi­ schen den ersten und zweiten Hydraulikkammern die vordere Abdeckung 3 erreichen und sich davon lösen.

Ein Dichtungsring 18 ist zwischen dem inneren rohrförmigen Bereich 23 des Kolbens 22 und dem Flansch 15 der Turbinen­ radnabe angeordnet. Insbesondere ist der Dichtungsring 18 in einer Nut angeordnet, welche auf der äußeren Oberfläche des Flansches 15 der Turbinenradnabe 8 gebildet ist, um den inneren Umfang bzw. die Umgebung der ersten Hydraulikkammer und der zweiten Hydraulikkammer abzudichten.

Der elastische Kupplungsmechanismus 40 ist zwischen dem Kolben 22 und dem Turbinenrad 5 angeordnet. Genauer ist der elastische Kupplungsmechanismus 40 zwischen dem äußeren Umfangsbereich des Kolbens 22 und dem äußeren Umfangs­ bereich des Turbinenradgehäuses 5a angeordnet. Der elasti­ sche Kupplungsmechanismus 40 umfaßt hauptsächlich eine Rückhalteplatte 27 als Teil des Antriebselements, eine angetriebene Platte 28 als Teil des angetriebenen Elements und mehrere Schraubenfedern 30, welche zwischen den Platten 27 und 28 angeordnet sind. Die Rückhalteplatte 27 ist ein ringförmiges Plattenelement, welches auf der Getriebeseite des äußeren Umfangsbereichs des Kolbens 22 angeordnet ist. Insbesondere ist die Rückhalteplatte 27 am inneren Umfang des äußeren rohrförmigen Bereichs 24 angeordnet. Das Innere der Rückhalteplatte 27 ist fest mit dem Kolben 22 mittels mehrerer Nieten (nicht gezeigt) verbunden. Die Rückhalte­ platte 27 hält nicht nur die Schraubenfedern 30 sondern überträgt auch das Drehmoment durch Kuppeln beider Enden der Schraubenfedern 30 in Umfangsrichtung.

Das Turbinenrad 5 wird durch ein Turbinenradgehäuse 5a und mehrere Turbinenradschaufeln 5b gebildet, welche fest mit der Innenseite des Turbinenradgehäuses 5a verbunden sind. Das Turbinenradgehäuse 5a ist aus einem schaufeltragenden Bereich 51, einem radial inneren Eck- bzw. Kantenbereich 52 und einem flachen Bereich 53 gebildet. Der schaufeltragende Bereich 51 ist gegenüber dem Pumpenrad 4 angeordnet. Der radial innere Kantenbereich 52 ist radial innen vom schaufeltragenden Bereich 51 gebildet. Der Radius des inneren Kantenbereichs 52 muß ungefähr 2 mm oder geringer sein, um den Strömungswirkungsgrad des Arbeitsfluids zu verbessern. Der flache Bereich 53 erstreckt sich vom radial inneren Kantenbereich 52 radial nach innen. Der flache Bereich 53 ist fest mit einer Turbinenradnabe 8 mittels Nieten 14 verbunden, welche durch mehrere, in Umfangsrich­ tung voneinander beabstandete Öffnungen oder Löcher 54 geführt sind. Die Turbinenradnabe 8 weist eine keilver­ zahnte Öffnung in ihrer Mitte auf. Die Turbinenradnabe 8 ist über die keilverzahnte Öffnung mit der Hauptantriebs­ welle, welche sich vom Getriebe her erstreckt, gekuppelt. Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung des Turbi­ nenradgehäuses 5a im Detail beschrieben.

Nachfolgend wird der Betrieb bzw. die Wirkungsweise des Drehmomentwandlers 1 beschrieben. Drehmoment, welches von der Kurbelwelle des Motors übertragen wird, wird über eine flexible Platte (nicht gezeigt) zur vorderen Abdeckung 3 übertragen. Das Drehmoment wird dann auf das Pumpenrad 4 derart übertragen, daß sich die vordere Abdeckung 3 mit dem Pumpenrad 4 dreht. Dabei bewirkt die Drehung des Pumpenrads 4, daß das Arbeitsfluid vom Pumpenrad 4 in Richtung des Turbinenrads 5 strömt. Daher strömt das Arbeitsfluid oder Hydrauliköl vom Pumpenrad 4 zum Turbinenrad 5, was die Drehung des Turbinenrades 5 bewirkt. Das Drehmoment des Turbinenrades 5 wird dann auf die nicht dargestellte Hauptantriebswelle des Getriebes übertragen. Insbesondere wirkt die Strömung des Arbeitsfluids auf die Turbinenrad­ schaufeln 5b und den schaufeltragenden Bereich 51, um das Turbinenrad 5 zu drehen, so daß das Drehmoment des Turbi­ nenrades 5 zur Hauptantriebswelle über die Turbinenradnabe 8 abgegeben wird, welche fest mit dem flachen Bereich 53 verbunden ist. Wenn das Drehmoment auf diese Weise durch das Hydrauliköl übertragen wird (insbesondere wenn die Überbrückungskupplung 9 außer Eingriff ist) befindet sich der Reibbelag des Kolbens 22 mit der Reibfläche der vorde­ ren Abdeckung 3 in Kontakt. Daher wird das Drehmoment von der vorderen Abdeckung 3 durch die Überbrückungskupplung 9 übertragen, obwohl der Betrag an übertragenem Drehmoment gering ist.

Während sich die Überbrückungskupplung 9 im Eingriff befin­ det, wird das Hydrauliköl der ersten Hydraulikkammer an deren radialen inneren Bereich abgelassen. Dann wird Hydrauliköl von der zweiten Hydraulikkammer zugeführt. Als Ergebnis ist der Hydraulikdruck in der zweiten Hydraulik­ kammer größer als im Vergleich mit dem Hydraulikdruck in der ersten Hydraulikkammer.

Das Arbeitsfluid des Drehmomentwandlers 1 strömt durch einen Raum zwischen dem radialen inneren Kantenbereich 52 des Turbinenradgehäuses 5a und dem Leitrad 6 zur Außenseite des Drehmomentwandlers 1. Demgemäß sind die Maßgenauig­ keiten und Formgenauigkeiten des radialen inneren Kanten­ bereichs 52 wichtige Faktoren zur Bestimmung des Wirkungs­ grads des Drehmomentwandlers 1 (d. h. Strömungswirkungsgrad des Arbeitsfluids).

Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung des Turbi­ nenradgehäuses 5a beschrieben. Zuerst wird ein dünnes Stahlmaterial oder eine Stahlplatte durch Schneiden einer rohen flachen Platte in eine vorbestimmte Konfiguration vorbereitet. Üblicherweise weist das flächenartige Material eine gleichmäßige Dicke auf. Vorzugsweise weist die dünne Stahlplatte nach dem anfänglichen Schneiden eine kreisförmige Form auf, wobei in der Mitte der dünnen Stahlplatte eine Mittelöffnung vorgesehen ist, um die Nabe 8 aufzunehmen, sowie mehrere voneinander beabstandete Öffnungen 54, welche benachbart der Mittelöffnung angeordnet sind. Dieser Schritt des Herausschneidens bzw. Trennens kann durch Stanzen der Platte in einer Presse oder dergleichen durchgeführt werden. Dieser Stanzschritt kann zwei oder mehrere Schritte umfassen, die notwendig sind, um die gewünschte Form zu erhalten. Üblicherweise wird zumindest ein Stanzschritt benötigt, um die gewünschte Form zu erhalten, obwohl zwei oder mehrere Schritte notwendig sein können. Die rohe flache Platte kann nun umgeformt werden, um eine Vor- bzw. Zwischenform zu bilden.

Wie in Fig. 2 gezeigt, werden als Umformwerkzeuge ein Paar von Gesenken bzw. Matrizen 61a und 61b vorzugsweise verwen­ det, um die rohe flache Platte in ihre Vor- oder Zwischen­ form vorzupressen. Die Matrizen 61a und 61b sind vorzugs­ weise derart geformt, um den schaufeltragenden Bereich 51 und den flachen Bereich 53 in ihren Endformen bzw. ihrer fertigen Gestalt zu bilden. Die Matrizen 61a und 61b sind vorzugsweise derart geformt, daß der radiale innere Kantenbereich 52 des Turbinenradgehäuses 5a, welcher durch das Vorpressen gebildet wird, in Richtung des Getriebes (d. h. in Fig. 2 nach unten) über seine Endform bzw. fertige Gestalt vorsteht. Mit anderen Worten weist der radiale innere Kantenbereich 52 des Turbinenradgehäuses 5a ein größeres Maß oder eine größere Form als das Endmaß oder die Endform des radialen inneren Kantenbereichs 52 des Turbinenradgehäuses 5a auf. Die Vor- oder Zwischenform des radialen inneren Kantenbereichs 52 des Turbinenradgehäuses 5a, welche durch das Vorpressen erzeugt wird, ist in Fig. 2 durch die durchgezogenen Linien dargestellt. Die Endform des radialen inneren Kantenbereichs 52 des Turbinenradgehäuses 5a ist in Fig. 2 durch die gestrichelten Linien dargestellt. Für den Fachmann wird aus dieser Offenbarung offensichtlich, daß dieser Vorschritt aus zwei oder mehreren Schritten bestehen kann, wie es für das Erreichen der gewünschten Form notwendig ist. Typischerweise wird zumindest ein Preßschritt benötigt, um die gewünschte Form zu erhalten, obwohl zwei oder mehrere Schritte notwendig sein können.

Nachdem der radial innere Kantenbereich 52 des Turbinen­ radgehäuses 5a die Vor- oder Zwischenform aufweist, welche in Fig. 2 durch die durchgezogenen Linien dargestellt ist, wird das Fein- bzw. Fertigpressen durch Pressen der Vor- oder Zwischenform mit einem Paar von Gesenken bzw. Matrizen 62a und 62b durchgeführt, wie in Fig. 3 gezeigt. Das Fertigpressen führt zu einer Endform des radialen inneren Kantenbereichs 52. Wie in Fig. 3 gezeigt, wird insbesondere die Matrize bzw. der Stempel 62b nach unten gegen die Vor- oder Zwischenform des Turbinenradgehäuses 5a gepreßt, welches in der Matrize 62a liegt.

Während das Turbinenradgehäuse 5a in diesem Endumform­ schritt gebildet wird, wird eine Druckkraft innerhalb des Turbinenradgehäuses 5a am radialen inneren Kantenbereich 52 erzeugt. Diese Druckkraft ist in eine im wesentlichen senk­ rechte Richtung zur Richtung der Dicke des Turbinenrad­ gehäuses 5a derart gerichtet, daß die Druckkraft auf und um den radialen inneren Kantenbereich 52 wirkt. Somit sammelt das Vorpressen des Turbinenradgehäuses 5a das Material, dessen Maß größer als das beabsichtigte Endmaß ist, im radial inneren Kantenbereich 52 an. Das Endpressen wirkt auf das angesammelte Material, so daß der radial innere Kantenbereich 52 der Endform gebildet wird. Dies wird durch Beschränkung der Bewegung der gegenüberliegenden Enden des Materials durch den schaufeltragenden Bereich 51 und den flachen Bereich 53 erreicht, um den radial inneren Kan­ tenbereich 52 dazwischen zu halten. Mit anderen Worten bleiben während des Fertig- bzw. Endpreßvorgangs der schaufeltragende Bereich 51 und der flache Bereich 53 stationär bzw. ortsfest. Der Kantenbereich 52 wird zuerst in einer Richtung im wesentlichen parallel zur Dicke des Materials zusammengedrückt, was eine Druckkraft in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur Dicke des Materials erzeugt. Dadurch wird die Verringerung der Dicke infolge der Biegedeformation verhindert.

Auf diese Weise kehrt das in Fig. 3 gezeigte Fertigpressen die Verringerung der Dicke des radial inneren Kantenbereichs 52, welche durch das Vorpressen erzeugt wurde, um. Die Enddicke des radial inneren Kantenbereichs 52 wird ausgehend von der ursprünglichen Dicke des flächenartigen Materials nur leicht verringert oder überhaupt nicht verringert. Demgemäß kann die notwendige Dicke des flächenartigen Materials für das Turbinenradgehäuse 5a verringert werden, ohne den Radius des radial inneren Kantenbereichs 52 zu erhöhen. Überdies kann das Gewicht des Drehmomentwandlers 1 verringert werden, während weiterhin die Festigkeit und Steifigkeit des Turbinenradgehäuses 5a sichergestellt ist.

Für den Fachmann wird aus dieser Offenbarung offensicht­ lich, daß dieser Endschritt aus zwei oder mehreren Schrit­ ten bestehen kann, wie es zur Erreichung der gewünschten Form notwendig ist. Typischerweise wird zumindest ein Umformschritt notwendig sein, um die gewünschte Form zu erreichen, obwohl auch zwei oder mehrere Schritte notwendig sein können.

In den Verfahren gemäß dem Stand der Technik führt das Fertigpressen nicht zu Druckkräften, welche auf den radialen inneren Kantenbereich 52 wirken. Bei Drehmomentwandlern gemäß dem Stand der Technik wird die Dicke des radialen inneren Kantenbereichs um 15-25% verringert, wenn das Umformen an einer Materialplatte mit einer Dicke von ungefähr 1,57 mm ausgeführt wird, um einen gebogenen Bereich mit einem Radius von 2 mm zu bilden. Im Gegensatz dazu, wenn die gleiche Materialplatte mit einer Dicke von 1,57 mm gemäß dem oben dargelegten Verfahren umgeformt wird, um den gebogenen Bereich mit einem 2 mm- Radius zu bilden, weist der fertige Bereich eine Dicke von ungefähr 1,43 mm auf. Somit verringert sich die Dicke des radialen inneren Kantenbereichs 52, welcher gemäß dem oben dargelegten Verfahren umgeformt wurde, nur um ungefähr 9%. Selbstverständlich ist es wünschenswert, daß die Enddicke des radialen inneren Kantenbereichs 52 so nahe wie möglich bei der Dicke des ursprünglichen flächenartigen Materials liegt. Nach dem Vorpreßvorgang und dem Fertigpreßvorgang sollte die Enddicke des radialen inneren Kantenbereichs 52 zu einer Verringerung von nicht mehr als ungefähr 10% der Dicke des ursprünglichen flächenartigen Materials führen.

Erfindungsgemäß wird der Schritt vor dem Fertigpressen ausgeführt, um eine derartige Form zu schaffen, bei der der Kantenbereich der Druckkraft in der Richtung ausgesetzt wird, welche die Richtung der Dicke des Fertigpressens kreuzt. Deshalb ist es möglich, eine Verringerung der Dicke des Kantenbereichs im Fertigpreßschritt zu verhindern. Demgemäß kann eine Materialplatte verwendet werden, welche dünner als die gemäß dem Stand der Technik ist, während die Festigkeit und der Wirkungsgrad des Arbeitsfluids beibehalten wird, und die Herstellungskosten und das Gewicht des Drehmomentwandlers verringert werden kann.

Zusammenfassend wurde insoweit ein Verfahren zum Preßformen eines Turbinenradgehäuses 5a beschrieben, welches die Verringerung der Dicke eines radial inneren Kantenbereichs 52 des Turbinenradgehäuses 5a verhindert, ohne den Radius des radial inneren Kantenbereichs 52 zu vergrößern. Das bevorzugte Formverfahren des Turbinenradgehäuses 5a mit dem radial inneren Kantenbereich 52 wird durch Biegen eines dünnen flächenartigen Materials oder einer Platte mit einer Presse im wesentlichen durch einen ersten Vorpreßvorgang und einen zweiten Fertigpreßvorgang durchgeführt. Beim Vor­ preßvorgang wird das dünne flächenartige Material oder die Platte einer Druckkraft ausgesetzt, um eine vorläufige Form mit einem radial inneren Kantenbereich 52, einem schau­ feltragenden Bereich 51 und einem flachen Bereich 53 zu schaffen. Der schaufeltragende Bereich 51 erstreckt sich vom radial inneren Kantenbereich 52 radial nach außen. Der flache Bereich 53 erstreckt sich vom radial inneren Kantenbereich 52 radial nach innen. Während des Vorpreß­ vorgangs wird die Druckkraft ausgeübt, um den radial inneren Kantenbereich 52 zu bilden, welcher länger als die Endform des radial inneren Kantenbereichs 52 ist. Während des Fertig- bzw. Feinpreßvorgangs wird die vorläufige Form des radial inneren Kantenbereichs 52 einer Preßkraft ausge­ setzt, welche eine Druckkraft in der vorläufigen Form des radial inneren Kantenbereichs 52 erzeugt. Die im Kanten­ bereich 52 erzeugte Druckkraft ist in einer Richtung gerichtet, welche im wesentlichen quer bzw. schräg zur Richtung der Dicke des radial inneren Kantenbereichs 52 ist. Mit anderen Worten wird die Dicke des Kantenbereichs 52 während des Vorpreßvorgangs verringert und anschließend während des Fertigpreßvorgangs erhöht.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung eines ringförmigen Turbinenradgehäuses (5a) mit einem Kantenbereich (52), einem schaufeltragenden Bereich (51), welcher sich vom Kantenbereich (52) radial nach außen erstreckt, und einem flachen Bereich (53), welcher sich vom Kantenbereich (52) radial nach innen erstreckt mittels Umformen mit den Schritten:
Bereitstellen eines flächenartigen Materials mit einer vor­ bestimmten Dicke;
Durchführen eines Vorpreßvorgangs durch Ausüben einer Druckkraft auf das flächenartigen Material, um eine Vorform des Turbinenradgehäuses (5a) zu schaffen, die den schaufeltragenden Bereich (51) und den flachen Bereich (53) mit endgültigen Formen und den vorläufigen Kantenbereich (52) mit einem größeren Maß als ein beabsichtigtes Endmaß und mit einer verringerten Dicke aufweist; und
Durchführen eines Fertigpreßvorgangs des flächenartigen Materials, um das Turbinenradgehäuse (5a) mit seiner Endform zu schaffen, wobei der Fertigpreßvorgang eine Druckkraft auf den vorläufigen Kantenbereich (52) in eine Richtung ausübt, welche die Richtung der verringerten Dicke des vorläufigen Kantenbereichs (52) schneidet, um den fertigen Kantenbereich (52) mit einer Enddicke zu bilden, welche relativ zur verringerten Dicke des vorläufigen Kantenbereichs (52) eine vergrößerte Dicke aufweist.

2. Verfahren zur Herstellung eines Turbinenradgehäuses (5a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flache Bereich (53) zumindest eine darin gebildete Befestigungsöffnung aufweist.

3. Verfahren zur Herstellung eines Turbinenradgehäuses (5a) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der fertige Kantenbereich (52) des Turbinenradgehäuses (5a) einen Radius aufweist, welcher nicht größer als unge­ fähr 2 mm ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines Turbinenradgehäuses (5a) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enddicke des fertigen Kantenbereichs (52) um nicht mehr als 10% bezüglich der vorbestimmten Dicke des flächenartigen Materials verringert ist.