DE2326821B2

DE2326821B2 - Schaufelrad für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, eine Flüssigkeitskupplung od.dgl. und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE2326821B2
Application number: DE2326821A
Authority: DE
Inventors: Kazuma Yao Adachi; Shigeru Neyagawa Takeshita; Masayoshi Takatsuki Tokunaga
Original assignee: Daikin Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 1972-07-05
Filing date: 1973-05-25
Publication date: 1975-01-09
Also published as: FR2191682A5; JPS4926667A; CA971461A; JPS5139308B2; DE2326821A1; US3891350A; IT984938B; GB1404396A; DE2326821C3

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaufelrad für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, eine Flüssigkeitskupplung od. dgl. mit einer Schale und an deren Innenseite befestigten Schaufeln und einem an der Innenseite der Schaufeln befestigten Kernring,
,_a Ein derartiges durch die US-PS 2 85$ 852 bekanntes "Schaufelrad weist viefe 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 jede Schaufel einige wenige Nasen oder Vorsprtinge 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 Hältefestigkeit der Schaufeln gering. |e höher der auf die Schaufeln einwirkende Druck der Flüssigkeit, desto größer ist die entsprechende Verformung, die Vibration und d.is Abgleiten der Schaufeln.

Bekanntlich beträgt der Druck im Gehäuse der bekannten Drehmomentwandler oder der bekannten Flüssigkeitskupplung 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 Flüssigkeil herabsetzt, eine Erscheinung, 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 werden. Die Leistung dieser bekannten Konstruktionen verschlechten sich auch allmählich, da die Lage und der Winkel der Verbindungspunkte zwischen den Schaufeln und den entsprechenden Teilen und die Krfimmrng 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 mon lieren.

Fs ist auch durch die GBPS b52t>92 ein Schaufelrad bekannt, bei dem jede Schaufel mit ihrem Befestigungsteil an der Nar>2 angenietet ist. απ jeder Schaufel ist emc bis /ur Nabe reichende Verstarkungsrippe vorgesehen, die aber nur bis zur Hälfte am äußeren Schaufel umfang hochgezogen ist. denn die Schaufel soll /ur Aufnahme mechanischer Stöße schwingen können. Um das Schwingen in beherrschbaren Grenzen /u haiten. isi entweder ein in Ausnehmungen der Schaufeln eingespannter ringförmiger Draht vorgesehen, oder aus jeder Schaufel ist ein besonderer Kernringteil herausgedrückt. Eine derartige elastische Schaufel ist nur beschränkt einsalzfähig und erfordert eine zeilraubende Montage der Einzelschaufeln.

Durch die US-PS 2 336 23, sind für Schaufelrader aus eiti/.elnen Elementen gestanzten Schaufeln bekannt, die an einer oder an beiden Kanten Flanschteile aufweisen. Diese Schaufeln werden mit ihren Flanschleilen zwischen dem Nabenteil und dem Kernring befestigt und erfordern nicht nur eine zeitraubende Montage, sondern auch einen unnötig hohen Materialaufwand, denn die den Abstand zwischen den einzelnen Schaufelteilen sicherstellenden Flanschteile stellen eine zusätzliche Schicht zwischen der Strömungskammer und dem Nabenleil bzw. dem Kernring dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Schaufelrad derart zu verbessern, daß der bei der Montage zu berücksichtigende Abstand der einzelnen Schaufeln voneinander mit einfachen Mitteln sichergestellt und diese Mittel billig hergestellt werden können.

Die Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß alle Schaufeln eines Schaufelrades mit einem konzentrisch zur Laufradachse angeordneten Ring zu einer Montageeinheit zusammengefaßt sind, indem sie mit ihren der Schule zugewandten Enden entlang ihrer gesamten Länge an radial von dem Ring ausgehenden Rippen festgelegt sind, wobei die Befestigung der Schaufeln an der Innenseite der Schale über die Rippen und den gemeinsamen Ring erfolgt.

Durch die Erfindung wird der technische Fortschritt erzielt, daß der Abstand zwischen den einzelnen Schaufeln des Schaufelrades von vornherein festgelegt ist und sich auch das Profil der Schaufeln des Schaufelra-

des nicht verändern knnn, du jede Schaufel von vornherein durch mindestens eine ringförmig» Hippe und eine von dieser ausgehenden radialen Rippe verbunden ist.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin. daß die Schaufeln mit den radialen Rippen und diese tragenden ringförmigen Rippen gemäß Anspruch 3 aus einem Stück gestanzt sind, wodurch die Herstellung der Schaufeieinheit vereinfacht wird und leicht mit einem geringen Arbeits- und Zeitaufwand in der Schale mein- '° tiert werden kann.

Es ist bereits bekannt, bei Flügelrädern für Axialgebläse (US-PS 2 806 361) alle eine Axialbeschleunigung erzeugenden Gebläseschaufeln einstückig als eine Schaufeleinheit auszubilden. Dabei wird das Flügelrad '5 aus einer Platte geform, indem in diese Löcher eingestanzt werden, davon ausgehend die Flügelkonturen ausgeschnitten und die Flügel herausgebogen werden. Die beim Herausbiegen der Flügel stehenbleibenden Felder der Platte bilden Stege, die den flanschförmig abgebogenen Außenring mit dem die Nabe tragenden Innenring verbinden. Ein solches durch Stanzen hergestelltes Axialgebläserad kann mit seinen Flijeln nicht teilweise und schon gar nicht als Ganzes für die eine Radialbeschleunigung erzeugenden Flügel eines Dreh- ²S momentwandlers verwendet werden, der darüberhin aus mit einem inkompressiblen Medium arbeitel unc! andere Anforderungen an die Beherrschung der auftretenden Kräfte stellt als ein Gebläse oder Lüfter.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen sowie ein Herstellungsverfahren für die Beschaufelung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt.

Ausfürhungsbeispiele der Erfindung sind an Hand der Beschreibung und der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt einer oberen Hälfte eines Drehmomentwandlers nach der Erfindung,

F i g. 2 in perspektivischer Darstellung das Innere der Schaufe¹ des Schaufelrades gemäß der Erfindung,

F i g. 3 in perspektivischer Darstellung eine Übersieht über das Innere des Schaufelrades,

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

F i g. 5 eine perspektivische Darstellung einer Schaufel.

In F i g. 1 bezeichnet 10 einen Drehmomentwandler. Dieser Drehmomentwandler 10 umfaßt ein treibendes Schaufelrad, d. h„ ein Pumpenschaufelrad 11, ein getriebenes Schaufelrad, d. h. ?in 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.

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 cfcr Nabe 18 ist durch ein Lager 21 im Schwungrad 14 gelagert. Am Ring 19 ist ein Antriebs- ⁶S flansch 22 bei 23 angeschweißt, und ein Stützring 25 ist ebenfalls bei 24 angeschweißt. Um den StUtzring 25 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 Keilnabc 30 mittels Nieten 29 befestigt und bei U ndrehung greift diese Nabe 30 mit einer Feder 32 in die angetriebene Welle (Turbinen-Welle) 31 ein. Die Turbinenwelle 3 t ist auf einem Lager 33 gelagert, das innerrmib der Nabe 18 und des Stützringes 19 montiert ist. Ein Ring 34 verhindert, daß die Welle 31 axial gleitet.

Das Leitrad 13 ist vorzugsweise in einem Stück gegossen, und ist an einer befestigten Buchse 35 durch eine Ein weg Kupplung 36 festgelegt. 37 bezeichnet eine Außeniaufbahn 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-Gesehwindigkeits-Verhältnis umgewandelt wird, ist das Leitrad 13 dem Stand der Technik nach an einer ortsfesten Buchse 35 befestigt, und bei einer Geschwindigkeit über dem Geschwindigkeitsverhälinis kann das Leitrad in derselben Richtung wie die Turbine 12 umlaufen, so daß der Wandler als Flüssigkeitskupplung dienen kann.

Die Erfindung ist anwendbar für das treibende Schaufelrad 11 oder fur das getriebene Schaufelrad 12. Das treibende Schaufelrad 11 umfaßt eine Schale (äußere Wand) 39. eine Rippenschaufel 40 (Schaufel mit einer Rippe), festgelegt an der inneren überfläche der Schale und einen Kernring (innere Wand) 41. befestigt am inneren Umfang (Umrandung) der Rippenschaufel 40. Die Schale 39 ist gestanzt (gepreßt) aus einer Stahlplatte und hat eine halbringförmige innere Oberfläche: Ein durch Schweißen ringförmiger Teil 42 ist am Stützring 27 befestigt, und ein Teil 43 ist an der .Schaufelradnabe 44 angeschweißt, und an der äußeren Oberfläche ist ein gestanzter Kühlventilator 45 angeschweißt. Die Rippenschaufel 40 besteht aus einer im Stanzverfahren hergestellten dünnen Stahlplatte und hat einen Ring 46. der sich radial nach innen erstreckt. Von de.η Ring erstrecken sich radiale Rippen 47 nach außen, wie in F i g. 2 gezeigt, jede Rippe 46.47 der Rippenschaufel 40 weist einen Gestaltung auf. die der inneren Oberflache der Schale 39 entspricht, um einen Fesisitz vorzusehen, und in diesem Beispiel ist oder kann innen die Schale 39 an vier oder fünf Punkten an dem Ring 46 und an zwei oder drei Punkten der radialen Rippe 47 punktgeschweißt werden. Auch ein äußerer Kantelteil 46.7 des Rings 46 ist abgeschrägt durch ein Preßverfahren, um einen stoßfreien Durchgang für die Flüssigkeit /u schaffen. Vorspriinge oder Nasen 48 sind vorgesehen am inneren Umfang der Schaufel 40, und jeder Vorsp^rung greift in einen Schlitz 49 des Kernringes 41 ein. und i-it eingelötet an der inneren Fläche des Kernringes bei 50.

Das getriebene Schaufelrad 12 weist eine Sch-ile 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 Rippcnschaufcl 52, und ist, nicht wie der Ring 46 der Schaufel 40, radial außerhalb der Rippenschaufel angeordnet. Es kann gesagt werden, daß die Lage des Rings 46, 54 sich, an der Einlaß-Seite de, treibenden Schaufelrades Il bzw. des getriebenen Schnufelrcdes 12 befindet, wodurch der Strömungswiderstand verringert wird.

Die Schaufel 40 des treibenden Schaufelrades 11 in F i g. 1 im Einzelnen gezeigt, und ihr Basisteil (d. h. ein Teil nahe der Schale und an welchem die Schale gesi-

chert ist) 40,ϊ ist starr durch clic Radialrippe 47 über die ganze Länge gestützt, wie klar in F i g. 2 gezeigt, wodurch die Kinspannfcstigkcit gegen den Flüssigkciisdruck gesteigert wird. Wenn weiterhin jede Schaufel durch einen Ring 46 bzw. Ringe verbunden ist. bleibt die Umfangslage jeder Schaufel 40 (oder der Umfangsiibstand zwischen den beiden Schaufeln) und die Lage jeder Schaufel an der inneren Oberfläche der Schale konstant.

Dn die Schaufeln 40 gemäß F i g. 2 aus einem Stück ausgebildet sind (oder aus einer Stahlplatte als ein Körper ausgestanzt sind) wird die llullefcstigkeit jeder Schaufel 40 aufgrund der Radialrippc 47 bedeutend vergrößert. Daneben ist der Weg der Arbcitsflüssigkcit stoßfrei. Die Schaufclcinhcit kann leicht hergestellt werden, da alle Schaufeln auf einmal ausgestanzt werden.

Wenn jedoch ein Bedarf besteht, die Anzahl oder die Höhe der Schaufeln zu vergrößern, und wenn es aus demselben C3runde unmöglich ist. die Schaufeln 40 und die ringförmige Rippe 46 aus einer Blechplatte auszustanzen, werden die Schaufeln 40' (F i g.4) und die Rippe 47' getrennt und punktverschweißt an den mit »x« markierten Punkten (Teil 55) an einem gebogenen Flansch 47/i' (d. h- ein axial sich erstreckender Flansch) der Rippe 47'. In diesem Falle hält der Flansch 47.1' den Basisteil jeder Schaufel 40' entlang seiner Länge und wirkt als Hilfsschaufel. In F i g. 4 bezeichnet Teil 56 ein abgebogenes Stück am inneren Umfang der Schaufel 40'. an dem ein Kernring 4V befestigt ist.

Kin Ring 46 (F i g. I) und Radialrippen 47 sind vorzugsweise in entsprechenden Aussparungen versenkt, die in der inneren Oberfläche der Schale (nicht dargestellt) ausgebildet sind, um einen stoßfreien flüssigkeitssveg zu schaffen.

Das Herstellungsverfahren für die Rippcnschaufcl 40 in F i g. 2 weist folgende Vcrfahrensschrilic auf:

a) Stanzen einer runden Platte aus einem dünnen Stahlblech.

b) Pressen einer ringförmigen Wölbung, die der halbring-förmigcn inneren Oberfläche der Schale 39 angepaßt ist.

c) Schneiden der Kanten 406,40c, 40</ für die Schaufel 40 und gleichzeitiges Abkanten der Schaufel 40. daß eine radiale Rippe 47 entsteht,

d) Schneiden der äußeren und der inneren Umfangskantc47b.46/>,

c) F.inschleifcn (oder Ausprägen) des konzentrischen Ringes 46/j.

Für die Montage der durch das oben angegebene Verfahren hergestellten Schaufel 40 wird die erste Schaufel 40 an die Schale 39 gesetzt (F i g. 1) und, wenn erforderlich durch eine Spannvorrichtung gehalten. Dann wird die Schaufel durch Punktschweißen an der Schale 39 an mehreren Punkten an dem Ring 46 und Radtalrippc 47 befestigt, sodann wird der Kernring 41 mit der Nase 48 durch den Schlitz 49 in Eingriff gebracht, und der Teil 50 wird angelötet. Durch diese· sehr einfache Herstellungsverfahren kann ein genau ar bcitcndcs Schaufelrad 11 erhalten werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Palentansprüche:

1. Schaufelrad für einen hydrodynamischen 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 alle Schaufeln (40,42) eines Schaufelrades (H, 12) mit einem konzentrisch zur to Laufradachse angeordneten Ring (46, 54) zu einer Montage-Einheit zusammengefaßt sind, indem sie mit ihren der Schale zugewandten Enden entlang ihrer gesamten Länge an radial von dem Ring ausgehenden Rippen (47) festgelegt sind, wobei die Bcfestigung der Schaufeln an der Innenseite der Schale über die Rippen und den gemeinsamen Ring erfolgt.

2. Schaufelrad nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, Haß die radialen Rippen (47') Flansche (47;/) aufweisen, an denen die Schaufeln (40') durch Schweißen od. dgl. befestigt sind.

3. Schaufelrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (40) mit den radialen Rippen (47) und die diese tragenden ringförmigen *5 Rippen (46) aus einem Stück gestanzt sind.

4. Schaufelrad mit zur Betestigung der Schaufeln vorgesehenen Aussparungen in der inneren Oberfläche der Schale nach Anspruch 1 oder 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines stoßfreien Mtrömungsweges der konzentrische Ring (46, 54) und die radialen Ripnen (46. 47') in die Aussparungen (39. 51) eingefügt sind.

5. Verfahren zur Herstellung der Beschaufelung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Stanzen einer runden Platte aus einem dünnen Stahlblech.

b) Pressen einer ringförmigen Wölbung, die der halbringförmigen inneren Oberfläche der Scha-Ie angepaßt ist.

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

d) Schneiden der äußeren und der inneren Umfangskante.

c) Einschleifen (oder Ausprägen) des konzentrischen Ringes.