DE2364168C3 - Schaufelrad für Drehmomentwandler, Flüssigkeitskupplungen o.dgl - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Weiterentwicklung von Schaufelrädern, die als Laufräder in einer Turbine, einem Drehmomentwandler, in einer Flüssigkeitskupplung od. dgl. eingesetzt werden können.

über Vorsprünge erfolgt, sind die Schaufeln nur am Kernring an einer Stelle mittels eines Vorsprungs befestigt, der um 180° abgebogen das Ende des Kernrings überlappt. Am schalenartigen Wandlerumlaufgehäuse und an weiteren Stellen des Kernringes sind die Schaufeln auf andere Weise befestigt. Ein solcher Wandler weist die im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale auf.
Die Herstellungskosten von Schaufelrädern bekannter Art sind hoch, da viele Arbeitsvorgänge erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein aus Blechteilen zusammengeschweißtes Schaufelrad für hydrodynamische Drehmomentenwandler u. dgl. zu schaf-

•5 fen, das auf Grund seines konstruktiven Aufbaus außer strömungstechnisch günstiger Gestaltung eine große Festigkeit aufweist, wobei die gestanzten Schaufeln mit den Laufradstützteilen und den Gehäuseteilen in einfacher Weise billig zusammengesetzt werden können und

μ somit durch Verringerung der Arbeitsgänge bei der Herstellung niedrige Produktionskosten erreichbar sind. Insbesondere soll durch den stabilen Zusammenbau vermieden werden, daß sich der Abstand zwischen den Flügeln im Lauf der Zeit ändert.

*5 Diese Aufgabe wird erfindungsgeinäß bei einem Schaufelrad der im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Gattung durch die nachstehend angegebenen Merkmale gelöst:

a) das die Schaufeln tragende Umlaufgehäuse erstreckt sich — in Torusrichtung gesehen — nur über die Länge der an ihm befestigten Schaufeln,

b) die Vorsprünge sind ausschließlich an den — den Schaufelenden zugewandten — Seiten der Rippen angeordnet und überlappen um 180° abgebogen das Umlaufgehäuse bzw. den Kernring und

c) das Umlaufgehäuse ist an seinem, die Überlappungsbereiche darstellenden Enden mit einem Stützring des zweiten Gchäuseteils bzw. mit der Nabe verschweißt.

Das Merkmal a) ist bei hydrodynamischen Drehmomentwandlern an sich bekannt (US-PS 24 73 135, DL-PS 84 114, DT-PS 9 61 408). Das Merkmal b) ist, wie oben schon ausgeführt, zusammen mit weiteren Schaufelbefestigungen bei Wandlern bekanntgewesen

Bei einem bekannten Drehmomentwandler (US-PS
28 55 852) sind die Schaufelräder derart ausgebildet. 45 (US-PS 26 60 957). Zum Merkmal c) wird auf eine hy-

daß sie viele gestanzte Flügel mit vorbestimmten äußeren Profilen aufweisen, wobei jedes Flügelblatt zwischen einem runden, die äußere Wand des Arbeitsflüssigkeitsweges bildenden Gehäuse und einem die innere Wand bildenden Kernring festgelegt ist. Die Haltefestigkeit der Flügel war verhältnismäßig niedrig, da jeder Flügel einige Nasen bzw. Vorsprünge la igs seines inneren und äußeren Umfangsbereiche^ aufwies und die Nasen in die entsprechenden Nuten oder Schlitze des Gehäuses und des Kernringes eingefügt und gesi- 55 wandlers.

draulische Kupplung (US-PS 22 05 054) verwiesen, bei der eine zusätzliche Innenschale für die Schaufelbefcstigung zwischen zwei Umlaufgehäuseteilen durch Verschrauben festgelegt ist.

Die Erfindung wird an Hand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele nachstehend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch die obere Hälfte eines erfindungsgemäß ausgebildeten Drehmomcnt-

chert waren, es ergibt sich ein um so höherer Grad an Verformung, Vibration und Ablösung der FIi gel, je höher der Druck der Flüssigkeit um die Flügel herum ansteigt.

F.in anderer Drehmomentenwandler (US-PS 60 957) besteht aus einem mit einer Nabe verschweißten, und mit einem /weiten Gehäuseteil verschraubten schalenförmigen Umlaufgehäuse das die — einen Kernring tragenden — Schaufeln aufnimmt, wobei jede Schaufel quer zur Schaufelfläche verlaufende, der Torusflache des Umlaufgehäuses und des Kernrings angepaßte und einstückig mit der Schaufelfläche gefertigte Rippen am Kernring und am Umkufgehäuse

60 F i g. 2 eine Teilansicht entlang der Linie 11-11 der Fig. 1,

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht eines Flügels nach F i g. 1 und

F i g. 4 und 5 Tcilschnitte eines weiteren Flügelrades, das die Prinzipien der Erfindung verkörpert.

Der Drehmomentwandler 10 weist nach F i g. 1 ein Anlriebs-Schaufclrad 11 auf, welches durch einen Motor antreibbar ist und als Pumpe dient, und ein angetriebencs Schaufelrad 12, das als Turbine dient, sowie ein Lei'.rad 13.

Das umlaufende Pumpenrad 11 überträgt Energie auf eine Arbeitsflüssigkeit, welche wiederum Energie

auf ein Turbinenrad 12 überträgt, und dieses antreibi, wobei das Turbinenrad 12 an eine Ausgangswelle 14 angeschlossen ist.

Das mit Schaufeln versehene Lein ad 13, welches zwischen den einander zugewandten Pumpen- und Turbinenrädern 11,12 vorgesehen ist, bleibt ortsfest unterhalb eines vorbestimmten Eingangs-Ausgangs-Geschwindigkeitsverhältnisses des Turbinen- und Pumpenrades, u.vi die Richtung der Flüssigkeit zur Energieübertragung zu ändern.

Das Pumpenrad 11 ist mit einem Schwungrad 16 eines nicht gezeigten Motors verbunden, und zwar mittels einer Vorrichtung, die eine ringförmige Antriebsplatte 17 aufweist, welche an ihrem äußeren Umfangsbereich an der Vorderseite des Schwungrades 16 durch kreisförmig beabstandet angeordnete Bolzen 18 festgelegt ist. Der innere Umfangsbereich der Antriebsplatte 17 isi an einer Nabe 19 durch einen ähnlichen Ring aus Bolzen 20 festgelegt, wobei die Nabe 19 einen Achsstumme! 21 aufweist, der im Schwungrad 16 durch ein Wälzlager 22 gelagert ist. Die Nabe 19 ist ihrerseits an einer Nabe 23 durch den gleichen Ring aus Bolzen 20 festgelegt, wobei die Nabe 23 am inneren Bereich eines Gehäuses 24 durch eine Schweißnaht 25 festgelegt ist. Durch eine Schweißnaht 26 am äußeren Umfangsbereich des Gehäuses 24 ist ein Stützring 27 festgelegt. Mit dem Stützring 27 ist ein Slützring 28 durch Bolzen 29 verbunden und es ist durch einen Dichtungsring 30 eine flüssigkeitsdichte Abdichtung vorgesehen.

Das Schaufelrad 11 besteht aus dem Stützring 28, einem gestanzten Umlaufgehäuse 32, einer Schaufelradnabe 33, einem Kernring 34 und einer Vielzahl von gerippten Schaufeln 35. Jede gerippte Schaufel 35 hat Rippen 36 und 37 entlang ihrem äußeren und inneren Umfangsbereich. Die Rippe 36 sorgt für gute Passung an der inneren Oberfläche des Gehäuses 32. Die Rippe

37 liegt am Kernring 34 in gleicher Weise an, wie die Rippe 36 am Gehäuse 32. Nasen, Vorsprünge od. dgl. 38, 39, die an beiden Enden jeder Rippe 36 vorgesehen sind, sind auf die äußere Oberfläche des Gehäuses 32 nach außen umgebogen. Daher liegen Stützring 28 und Gehäuse 32 aneinander an, und weisen eine Vielzahl von zwischengeschalteten Nasen 38 auf, die in eine ringförmige Ausnehmung 40 (F i g. 2) eingreifen, die gleich der Dicke >d« der Nasen 38 ist. Die vorhandenen Spalten zwischen der Ausnehmung 40 und den Nasen

38 sind durch eine Schweißnaht 41 geschlossen. Die Nasen 39 greifen zwischen das Gehäuse 32 und die Schaufelradnabe 33 ein, sind ebenfalls nach außen abgebogen und die Spalten sind durch eine Schweißnaht 42 geschlossen.

Die Rippen 36 können zusätzlich an der äußeren Oberfläche des Gehäuses 32 durch Löten, Punktschweißen oder durch eine andere sichere Art und Weise festgelegt werden, falls dies erforderlich ist.

Die Nasen, Vorsprünge od. dgl. 44, 45, die an den beiden Enden der Rippe 37 ausgebildet sind, sind an der äußeren Oberfläche des Kernringes 34 ebenfalls nach außen abgebogen, und /.. B. durch Lötstellen oder -nähte festgelegt.

Die Schaufelradnabc 33 ist im ortsfesten Gehäuse 15 festgelegt und eine flüssigkeitsdichte Abdichtung dazwischen ist durch eine Lippenringdiehtung 31 sichergestellt. Das Turbinenrad 12 ist gebildet aus einem Umlaufgehäuse 49, einer Keilnabe 50, einem Kernring 51 und einer Vielzahl gerippter Schaufeln 52. Beim Ende »C« liegen die Nasen, Vorsprünge od. dgl., die an den Enden der Rippen 54 ausgebildet sind, in einer ringförmigen Ausnehmung, die sich zwischen dem Gehäuse 49 und der Keilriabe 50 ergibt, welche einander gegenüberliegen.

Die Spalte zwischen der Ausnehmung und den abgebogenen Nasen, od. dgl. 53 werden gefüllt und abgedichtet durch eine Schweißnaht 55.

Die Keilnabe 50 ist in Eingriff mit einem Keil 57 auf der schon erwähnten Ausgangsv/elle 14. Die Welle 14 ist durch ein Lager 58 gelagert, welches im Inneren der Nabe 19 und des Stützringes 23 angebracht ist. Ein Ring 59 verhindert, daß sich die Welle 14 axial verschiebt

Das Leitrad 13 wird in einem Stück gegossen, und ist an einer festliegenden Hülse 61 über eine Ein-

IS weg-Kupplung 62 festgelegt, welche aus einem äußeren Laufring 63 besteht, der mit dem Leitrad 13 durch einen Keil 53 in Eingriff ist. Auf diese Weise ist, wie dies in der Technik wohl bekannt ist, während des Beschleunigungsvorganges beim Wandeln des Drehmomentes auf ein vorbestimmtes Ausgangs-Eingangs-Geschwindigkeitsverhältnis, das Leitrad 13 an der festliegenden Hülse 61 festgelegt, während bei einer Geschwindigkeit, die über diesem Geschwindigkeitsverhältnis liegt, das Leitrad freigesetzt wird, um in der gleichen Richtung wie das angetriebene Schaufelrad oder Turbinenrad 12 umzulaufen, um so den Drehmomentwandler als eine Flüssigkeitskupplung wirken zu lassen. Bei der Montage des Schaufelrades 11 werden zunächst eine Vielzahl von gerippten Schaufeln 35 von der Form, wie sie F i g. 3 zeigt, auf die innere ringförmige Oberfläche des Gehäuses 32 in regelmäßigen Abständen mit Hilfe einer Montagevorrichtung, die nicht gezeigt ist, aufgesetzt und die Nasen, Vorsprünge od. dgl. 38, 39 werden nach außen abgebogen, wie dies die Pfeile in F i g. 3 zeigen und auf die äußere Oberfläche des Gehäuses 32 gepreßt. Dann werden der Stützring 28 und die Schaufelradnabe 33 an den äußeren und inneren Umfangsbereichen des Gehäuses 32 angeordnet bzw. in ein anliegendes Verhältnis mit ihren Endflächen gebracht. Daraufhin wird der Kernring 34 den Rippen 37 zugeordnet und auf die äußere Oberfläche (linke Seite in Fi g. I) werden die Vorsprünge od. dgl. 44, 45 abgebogen. Schließlich werden Schweißnähte 41. 42 und Lötnähte 46, 47 vorgesehen. Zwischen dem Gehäuse 32 und den Rippen 36 und zwischen dem Kernring 34 und den Rippen 37 können Punktschweiß- und Lötstellen oder andere sichere Festlegungen vorgesehen werden.

Bei den bekannten Schaufelrädern wurden die Schaufeln unabhängig von der Verbindung zwischen dem runden Gehäuse und den Stützteilen, wie dem Stülzring, der dem Stützring 28 entspricht, der Schaufelradnabe 33 und der Keilnabe 50 festgelegt. Daher waren viele Arbeitsgänge erforderlich und es war schwierig, eine starke Konstruktion, die dem Druck standhielt, zu erzielen.

Um eine einheitliche Konstruktion zu bilden, werden beispielsweise das Gehäuse 32, die Vorsprünge od. dgl. 38 und der Stützring 28 zu gleicher Zeit geschweißt.

Daher ist diese Ausbildung nicht nur einfach herzustellen, sondern hält auch hohem Druck stand. In den Verbindungsabschnitten Il C sind die gleichen Vorteile vorhanden.

Im Fall des Ausführungsbeispiels der Fig.4 über-

⁶S deckt der Stützring 28' die auf die äußere Oberfläche des Gehäuses 32 umgebogenen Nasen, Vorsprünge od. dgl. 38'. Darüber hinaus sind die Nasen od. dgl. 38' in Eingriff mit Ausnehmungen 66, die regelmäßig bcab-

standet, kreisförmig angeordnet sind und als l.agceinstellmittcl dienen.

Die äußeren rechten linden der Nasen od. dgl. 38' sind ausgerichtet im Einklang mit der äußersten rech ten Endflache des Stützringes 28' und es wird eine ringförmige Schweißnaht 41' gelegt. Auf diese Weise werden drei Teile, d. h. die Nasen od. dgl. 38'. der Stützring 28' und das Gehäuse 32' durch eine Schweißnaht verbunden. Um eine Verstärkung zu erzielen, kann eine zusätzliche Schweißnaht 67 gelegt werden.

Im Kreis B in F i g. 4 wird ungefähr die gleiche Konstruktion angewandt. Die Schaufclradnabe 3.3' hat eine ringförmige Ausnehmung 69, in die der innere Abschnitt des Gehäuses 32' eingreift, wobei die Vorsprünge 39' dazwischen eingeschoben sind und in regelmäßig beabstandeten Aussparungen 70 gehalten sind, die am inneren Umfangsbereich des Gehäuses 32' vorgesehen sind.

Weitere Nähte 42' und 71 können, falls erforderlich.

vorgesehen werden.

In dem in lig. 4 veranschaulichten Auslühriingsbei spiel ist die Festigkeit der Konstruktion erhöh« und eil genaues Zentrieren zwischen dem Gehäuse 32' und sei neri Stül/teilcn, wie dem Stützring 28' und der Schau fc!radnabe 33' leicht erreichbar.

Im Kreis C" der I- i g. 4 sind Aussparungen 73 an inneren Umfangsbereich des Gehäuses 49' ausgebildet Die Aussparungen 73 tragen dazu bei, daß die Schaiifein 52' in regelmäßigen Abständen angeordnet werden können. Man erkennt, daß das im Kreis C gezeigte Merkmal in Verbindung mit den in Tig. I veranschaulichten Kreisen Λ, B, ("anwendbar ist.

Bei der Ausführungsform der Γ i g. 5 überlappt das drehbare Gehäuse 24' das Gehäuse 32' und es wird eine ringförmige Schweißnaht 4Γ gelegt. Diese einheitliche Ausbildung wird zweckmäßig bei Drehmomcntenwandlern von Kraftfahrzeugen angewandt. IZs können die gleichen Vorteile erreicht werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

»J· Patentansprüche:

1. Schaufelrad für Drehmomentwandler, Flüssigkeitskupplungen od. dgl., bestehend aus einem mit einer Nabe verschweißten, und mit einem zweiten Gehäuseteil verschraubten schalenförmigen Umlaufgehäuse, das die — einen Kernring tragenden — Schaufeln aufnimmt, wobei jede Schaufel quer zur Schaufelfläche verlaufende, der Torusfläche des Umlaufgehäuses und des Kernrings angepaßte und einstückig mit der Schaufelfläche gefertigte Rippen aufweist und die Befestigung der Rippen am Kern-Ting und am Umlaufgehäuse über Vorsprünge erfolgt, dadurch gekennzeichnet, da3

a) das die Schaufeln (35) tragende Umlaufgehäuse (32, 32') sich in Torusrichtung gesehen — nur über die Länge der an ihm befesiigten Schaufeln erstreckt,

b) die Vorsprünge (38, 39, 44, 45) ausschließlich an den — den Schaufeln zugewandten — Seiten der Rippen angeordnet sind und das Urnlaufgehäuse (32, 32') bzw. den Kernring (34) um 180° abgebogen überlappen und

c) das Umlaufgehäuse (32, 32') an seinem die Überlappungsbereiche darstellenden Enden (A. B) mit einem Stützring (28) des zweiten Gehäuseteil (23, 24, 27, 28) bzw. mit der Nabe (33) verschweißt ist.

2. Schaufelrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (28') und die Nabe (33') die ihr nächstliegenden Vorsprünge (38', 39') der äußeren Rippen (36) der Schaufeln (35) übergreifen und sowohl mit dem Gehäuse (32') als auch mit den Vorsprüngen (38', 39') verschweißt sind.