DE2326821A1

DE2326821A1 - Schaufelrad fuer einen drehmomentwandler oder eine fluessigkeitskupplung und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE2326821A1
Application number: DE2326821A
Authority: DE
Inventors: Kazuma Adachi; Shigeru Takeshita; Masayoshi Tokunaga
Original assignee: Daikin Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 1972-07-05
Filing date: 1973-05-25
Publication date: 1974-01-24
Also published as: IT984938B; US3891350A; JPS4926667A; DE2326821C3; DE2326821B2; GB1404396A; JPS5139308B2; CA971461A; FR2191682A5

Description

Dipl.-I.ng. Heinz Lesser, Potentanwalt D —8 München 81. Cosimostroße 81- 2326821

Daikin Manufacturing Co. Ltd.

Osaka / Japan L 1O.O54/L /ho.

Schaufelrad für einen Drehmomentwandler- oder eine Flüssigkeitskupplung und Verfahren zur Herstellung,

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaufelrad für einen Drehmomentwandler, eine Flüssigkeitskupplung od. dgl. mit einer Schale und an deren Innenseite befestigten Schaufel und einem an der Innenseite der Schaufel befestigten Kernring.

Ein derartiges durch die US-PS 2 855 852 bekanntes Schaufelrad weist viele gestanzte Schaufeln mit vorbestimmten äusseren Profilen auf, wobei jede Schaufel zwischen einer Schale, der äusseren Wand des Weges der Arbeitsflüssigkeit, und einem Kernring als innere Wand befestigt ist. Da bei diesem Stand der Technik jede Schaufel einige wenige Nasen oder Vorsprünge an ihrem inneren und äusseren Umfang aufweist, und die Nasen in entsprechende Nuten oder Schlitze in der Schale und im Kernring befestigt werden, ist die Haltefestigkeit der Schaufeln gering. Je höher der Druck der Flüssigkeit um die Schaufeln herum ist, desto grosser ist die entsprechende Verformung, die Vibration und das Abgleiten der Schaufeln.

Bekanntlich beträgt der Druck im Gehäuse als dem Strömungsweg der bekannten Drehmomentwandler oder der bekannten

Flüssigkeitskupplungen für Fahrzeuge 3 oder 4 kg/cm oder auch darunter. Es ist ferner bekannt, dass ein höherer Druck die schlechten, als Kavitation bekannten Wirkungen von Luft oder Gas in der Flüssigkeit herabsetzt _e eine Erscheinung

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die zu einer schlechten Leistung der Vorrichtung führt.

Ein höherer, als der erwähnte, Druck kann aber bei den bekannten Schaufelrädern wegen der geringen Festigkeit im Aufbau nicht angewendet v/erden. Die Leistung dieser I bekannten Konstruktionen verschlechtert sich auch allmählich,' da die Lage und der Winkel der Verbindungspunkte zwischen j den Schaufeln und den entsprechenden Teilen und die Krümmung j der Schaufeln sich leicht verändern können, Ausserdem sind die Herstellungskosten für das bekannte Flügelrad hoch, denn es werden viele Teile gebraucht und es ist ein grosser Zeitaufwand erforderlich, um die Teile zu montieren.

Durch die Erfindung sollen diese Wachteile beseitigt werden. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Schaufelrad mit einer Schale zur Verfügung zu stellen, bei dem viele Schaufeln zu einem Körper verbunden sind.

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäss darin, dass jede Schaufel eine ringförmige Rippe an wenigstens einem Ende und radiale Rippen in einem Stück aufweist, dass die Reihe der Schaufeln mit der inneren Oberfläche der Schale verbunden ist, und dass die radiale Rippe als ein Basisteil dient.

Durch die Erfindung wird der technische Fortschritt erzielt, dass ein Schaufelrad zur Verfügung gestellt wird, bei dem der Abstand zwischen den Schaufeln nicht änderbar ist, und bei dem sich das Profil der Schaufeln auch nicht verändern kann, da jede Schaufel von vornherein durch eine ringförmige Rippe oder Rippen verbunden ist und vorzugsweise aus einem Stück Blech gestanzt ist, ttfodurch eine grosse , Leistung des Flügelrades erzielbar ist.

Ein weiterer Vorteil .der Erfindung besteht darin, dass das Schaufelrad, insbesondere die Schaufeln, zu einem Stück \^yerbunden sind, wodurch die Herstellung der Schaufeleinheit

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vereinfacht wird, und wodurch die Schale und der Kernring leicht angeordnet werden können« Auch bringt das vorgeschlagene Schaufelrad eine vorteilhafte Gestaltung, die nur geringe Herstellungskosten erfordert.

Weiter bietet die Erfindung den Vorteil eines vereinfachten Herstellungsverfahrens für das Schaufelrad. Die Schaufel wird in einem Stück ausgestanzt, so dass eine Montage wenig Arbeit und Zeit erfordert.

Weitere Merkmale der Erfindung werden in der Beschreibung an Hand der Zeichnungen ersichtlich« Es zeigt:

Fig₀ 1 einen Schnitt einer oberen Hälfte eines Drehmomentwandlers nach der Erfindung,

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung das Innere der Schaufel des Schaufelrades gemäss der Erfindung,

Fig. 3 in perspektivischer Darstellung eine Übersicht über das Innere des Schaufelrades _t

Fig. 4 eine perspektivische Übersicht des Inneren eines anderen Schaufelrades nach der Erfindung und

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer Schaufel.

In Fig» 1 bezeichnet 10 einen Drehmomentwandler„Dieser Drehmomentwandler 10 umfasst ein treibendes Schaufelrad, doh., ein Pumpenschaufelrad 11, ein getriebenes Schaufelrad, d.h., ein Turbinenrad 12 und ein Leitrad 13. Das treibende Schaufelrad ist geeignet, Energie auf eine innere Arbeitsflüssigkeit zu übertragen und im Umlauf nimmt ein als Turbine 12 wirkendes Schaufelrad die Energie von der Flüssigkeit auf.

Das Leitrad 13 wird bis zu einem bestimmten Ausgangs- und Eingangsgeschwindigkeits-Verhältnis- festgehalten, um die Richtung der Arbeitsflüssigkeit zu ändern und die Energie umzuwandeln,

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Das treibende Schaufelrad 11 ist mit einem Motor-Schwungrad 14 verbunden. 15 ist ein Antriebsflansch, der am äusseren Umfang mit einer nicht dargestellten Schraubverbindung an dem Motorschwungrad verschraubt ist, und dessen innerer Teil durch Bolzen 17 an einer Nabe 18 und einem Stützring 19 festgelegt ist. Eine Achse 20 der Nabe 18 ist durch ein Lager 21 im Schwungrad 14 gelagert. Am Ring 19 ist ein Antriebsflarisch 22 bei 23 angeschweisst, und ein Stützring 25 ist ebenfalls bei 24 angeschweisst. Um den Stützring ist ein Stützring 27, der das treibende Schaufelrad 11 umgibt, durch Bolzen 26 und einen Dichtungsring 28 wasserdicht befestigt.

Das getriebene Schaufelrad 12 ist an der Keilnabe 30 mittels Nieten 29 befestigt und bei Umdrehung greift diese Nabe 30 mit einer Feder 32 in die angetriebene Welle (Turbinen-Welle) 31 ein. Die Turbinenwelle 31 ist auf einem Lager 33 gelagert, das innerhalb der Nabe 18 und des Stützringes 19 montiert ist. Ein Ring 34 verhindert, dass die Welle axial gleitet.

Das Leitrad 13 ist vorzugsweise in einem Stück gegossen, und ist an einer befestigten Buchse 35 durch eine Einweg-Kupplung 36 festgelegt. 37 bezeichnet eine Aussenlaufbahn der Einweg-Kupplung 36 und diese Laufbahn greift in das Leitrad 13 vermittels'eines Keils 38 ein. Während des Beschleunigungsvorganges, wenn ein Drehmoment auf ein bestimmtes Eingangs/ Ausgangs-Geschwindigkeits-Verhältnis umgewandelt wird, ist das Leitrad 13 dem Stand der Technik nach an einer ortsfesten Buchse 35 befestigt, und bei einer Geschwindigkeit über dem Geschwindigkeitsverhältnis kann

das Leitrad in derselben Richtung wie die Turbine 12 umlaufen¹,

so dass der Wandler als Flüssigkeitskupplung dienen kann.

Die Erfindung ist anwendbar für das treibende Schaufelrad 11 oder für das getriebene Schaufelrad 12. Das treibende Schaufelrad 11 umfasst eine Schale (äussere Wand) 39,

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eine Rippenschaufel 40 (Schaufel mit einer Rippe), festgelegt an der inneren Oberfläche der Schale und einen Kernring j (innere Wand) 41, befestigt am inneren Umfang (Umrandung) } der Rippenschaufel 40. Die Schale 39 ist gestanzt (gepresst) j aus einer Stahlplatte und hat eine halb-ringförmige innere i

Oberfläche: ein durch Schwelssen ringförmiger Teil 42 ist am Stützring 27 befestigt, und ein Teil 43 ist an der Schaufehradnabe 44 angeschweisst, und an der äusseren Oberfläche ist ein gestanzter Kühlventilator 45 angeschweisst. Die Rippenschaufel 40 besteht aus einer im Stanzverfahren ' i hergestellten dünnen Stahlplatte und hat eine ringförmige Rippe 46, die sich radial nach innen erstreckt. Von der ringförmigen Rippe erstrecken sich radiale Rippen 47 nach aussen, wie in Fig. 2 gezeigt« Jede Rippe 46, 47 der Rippenschaufel 40 weist eine Gestaltung auf, die der inneren Oberfläche der Schale 39 entspricht, um einen Pestsitz vorzusehen, und'-in dfeem Beispiel ist oder kann innen die Schale 39 an vier oder fünf Punkten an der ringförmigen Rippe 46 und an zwei oder drei Punkten der radialen Rippe 47 punktgeschweisst werden. Auch ein äusserer Kantenteil 46a der ringförmigen Rippe 46 ist abgeschrägt durch ein Pressverfahren, um einen stossfreien Durchgang für die Flüssigkeit zu schaffen. Vorsprünge oder Nasen 48 sind vorgesehen am inneren Umfang der Schaufel 40, und jeder Vorsprung greift in einen Schlitz 49 des Kernringes 41 ein, und ist eingelötet an der inneren Fläche des Kernringes bei 50.

Das getriebene Schaufelrad 12 weist eine Schale 51«. eine Rippenschaufel 52 und einen Kernring 53 auf. Sie hat im allgemeinen die gleiche Konstruktion wie das treibende Schaufelrad 11, unterscheidet sich jedoch durch die ringförmige Rippe 54 der Rippenschaufel 52, und ist, nicht wie die ringförmige Rippe 46 der Schaufel 40, radial ausserhalb der Rippenschaufel angeordnet. Es kann gesagt werden, dass die Lage der" Rippe 46,54 sich, an der Einlass-Seite des treibenden Schaufelrades 11 bzw. des getriebenen

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Schaufelrades 12 befindet, wodurch der Strömungswiderstand verringert wird.

Die Schaufel- 40 des treibenden Schaufelrades 11 in Fig„ im Einzelnen gezeigt, und ihr Basisteil (d.h. ein Teil nahe der Schale und an welchem die Schale gesichert ist) 40a ist starr durch die Radialrippe 47 über die ganze Länge gestützt, wie klar in Fig. 2 geze.igt, wodurch die Einspannfestigkeit gegen den Flüssigkeitsdruck gesteigert wird. Wenn weiterhin jede Schaufel duxh eine ringförmige Rippe 46 bzw. Rippen verbunden ist, bleibt die ümfangslage jeder Schaufel 40 (oder der ümfangsabstand zwischen den beiden Schaufeln) und die Lage jeder Schaufel an der inneren Oberfläche der Schale konstante

Da die Schaufeln 40 gemäss Fig„ 2 aus einem Stück ausgebildet sind (oder aus einer Stahlplatte als ein Körper ausgestanzt sind) wird die Haltefestigkeit jeder Schaufel 40 aufgrund der Radialrippe 47 bedeutend vergrössert. Daneben ist der Weg der Arbeitsflüssigkeit stossfrei. Die Schaufeleinheit kann leicht hergestellt werden, da alle Schaufeln auf einmal ausgestanzt werden.

Wenn jedoch ein Bedarf besteht, die Anzahl oder die Höhe der Schaufeln zn vergrössern, und wenn es aus demselben Grunde unmöglich ist, die Schaufeln 40 und die ringförmige Rippe 46 aus einer Blechplatte auszustanzen _e werden die Schaufeln 40' (Fig.. 4) und die Rippe 47* getrennt und punktverschweisst an den mit "x" markierten Punkten (Teil 55) an einem gebogenen Flansch 47a' (d.ho,'ein axial sich erstreckender Flansch) der Rippe 47"„ In diesem Falle hält der Flansch 47a' den Basisteil jeder Schaufel 40' entlang _t seiner Länge und wirkt als Hilfsschaufel» In Fig. 4 bezeichnet Teil 56 ein abgebogenes Stück am inneren Umfang der Schaufel 40', an dem ein Kernring 41^e befestigt-istο

Eins ringförmige Rippe 46 CFIg₀ 1) und Radislrippen 47

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sind vorzugsweise in entsprechenden Aussparungen versenkt, die in der inneren Oberfläche der Schale (nicht dargestellt) ausgebildet sind, um einen stossfreien Flüssigkeitsweg zu schaffen.

Das Herstellungsverfahren für die Rippenschaufel 40 in Fig. weist folgende Verfahrensschritte auf:

a) Stanzen einer runden Platte aus einem dünnen Stahlblech,

b) Pressen einer Ringförmigen Wölbung, die der halb-ringförmigen inneren Oberfläche der Schale 39 angepasst ist,.

c) Schneiden der Kanten 40b, 40c, 40d für die Schaufel 40 und gleichzeitiges Abkanten der Schaufel 4O, dass eine radiale Rippe 47 entsteht,

d) Schneiden der äusseren und der inneren Umfangskanten 47b, 46b,

e) Einschleifen (oder Ausprägen) des ringförmigen Rippenteiles 46a.

Für die Montage der durch das oben angegebene Verfahren hergestellten Schaufel 40 wird die erste Schaufel 40 an die Schale 39 gesetzt (Fig. 1) und, wenn erforderlich durch eine Spannvorrichtung gehalten«Dann wild die Schaufel durch Punktschweissen an der Schale 39 an mehreren Punkten an der Ringrippe 46 und Radialrippe 47 befestigt, sodann wird der Kernring 41 mit der Nase 48 durch den Schlitz 49 in Eingriff gebracht, und der Teil 50 wird angelötet. Wohlverstanden, jede Schaufel ist vorher durch die ringförmige Rippe 46 verbunden x^orden. Durch dieses sehr einfache Herstellungsverfahren kann ein genau arbeitendes Schaufelrad 11 ,erhalten werden.

Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf spezifische Beispiele, die bisher erläutert worden sind, sondern schliessjt alle weiteren Ausführungsbeispiele ein, die sich im Rahmen der Erfindung halten.

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Claims

Dipl.-lng. Heinz Lesser, Patentanwalt D —8 München 81, Cosimasttaße 81 - Telefon: (0811) 95 3S ?.C PATENTANSPRÜCHE

1./Schaufelrad für einen Drehmomentwandler, eine Flüssigkeitskupplung od*. dgl. mit einer Schale und an deren Innenseite befestigten Schaufeln und einem an der Innenseite der Schaufeln befestigten Kernring, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schaufel (40,52) eine ringförmige Rippe (46,54) an wenigstens einem Ende und radiale Rippen (47) in einem Stück aufweist, dass die Reihe der Schaufeln (40,52) mit der inneren Oberfläche der Schale (39,51) verbunden ist, und dass die radiale Rippe (47) als ein Basisteil dient.

Schaufelrad nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenschaufel (40,52) aus einem Stück gestanzt ist. j

Schaufelrad nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass der Basisteil jeder Schaufel (40*) an einem Axialflansch (47a·) einer Radialrippe (47') angeschweisst ist.

Schaufelrad nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Rippe bzw. Rippen (46,54) und Radialrippen (47) in entsprechenden Aussparungen in der inneren Oberfläche der Schale eingeformt sind, wodurch ein stossfreier Strömungsweg erzielbar ist.

Verfahren zur Herstellung eines Schaufelrades für einen Drehmomentwandler oder eine Flüssigkeitskupplung nach den Ansprüchen 1 bis 4,

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dadurch gekennzeichnet, dass in einem Stück eine Reihe von Schaufeln gestanzt werden, wobei jede von ihnen eine ringförmige Rippe und eine radiale Rippe aufweist, und dass die Reihe Rippenschaufeln an eine Schale und an einem Kernring montiert werden.

Verfahren zur Herstellung einer Rippenschaufel nach Anspruch 5,

g e k ennzeichnet. durch folgende Verf ahrens schritte;

a)Stanzen einer runden Platte aus einem dünnen Stahlblech,

b)Pressen.einer ringförmigen Wölbung, die der halbringförmigen inneren Oberfläche der Schale angepasst ist,

c)Schneiden der Kanten für die Schaufel und gleichzeitig Abkanten der Schaufel, dass eine radiale Rippe bleibt,

d)Schneiden der äusseren und der inneren. Umfangskanten,

e)Einschleifen (oder Ausprägen) des ringförmigen Rippenteiles.

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