DE3614504A1 - Aussenschale eines pumpenrades einer hydrodynamischen stroemungseinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Außenschale nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einem bekannten Trilok-Wandler (Konstruktionsbücher Nr. 21 "Föttinger-Kupplungen und Föttinger-Getriebe" von Dipl.-Ing. E. Kickbusch; Springer-Verlag Berlin/Göttingen/Heidelberg 1963; Seite 1, Abb. 1/1) ist eine Außenschale der eingangs genannten Art als schweres Gußteil ausgebildet, bei dem die Befesti­ gungsfläche in einer drehachsnormalen Radialebene eines Flansch­ abschnittes liegt, welcher radial außen zur Zentrierfläche liegende drehachsparallele Schraubendurchgänge für die Schraubbefestigung mit dem Gegenflansch des antriebsseitigen Wandlerdeckels aufweist. Während die Wandstärke im Bereich zwischen dem die Schraubendurchgänge aufweisenden Flanschab­ schnitt und dem eintrittsseitigen Anschlußflansch dieser be­ kannten Außenschale im wesentlichen gleich bleibt, ist deren Wandstärke im Bereich der Zentrierfläche verringert, weil das Antriebsdrehmoment über den die Schraubendurchgänge auf­ weisenden radialen Flanschabschnitt in das Pumpenrad einge­ leitet wird, wodurch sich ein unerwünscht großer Wandleraußen­ durchmesser ergibt. Jedoch ist bei dieser bekannten Außen­ schale bereits ein scharfkantiger Übergang zwischen dem austrittsseitigen Ende der Innenmantelfläche und einer in einer drehachsnormalen Radialebene liegenden Stirnfläche des austrittsseitigen Anschlußflansches vorgesehen, so daß davon ausgegangen werden kann, daß die Strömungsverluste am Übertritt zwischen Pumpen- und Turbinenrad gering ge­ halten sind.

Gegenstand einer nicht vorveröffentlichten deutschen Patent­ anmeldung (P 35 31 520) ist eine Speiche zur Verbindung einer Radnabe mit einem Außenring eines Antriebsspeichenrades für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, bei dem die Innen­ schale des zentrifugal durchströmten Pumpenrades zum Zwecke der Leistungsteilung über eine im strömungsfreien Innentorus angeordnete drehfedernde Verbindung mit dem Außenring ge­ koppelt ist. Die Außenschale des Pumpenrades ist durch eine Schweißverbindung an dem ihren austrittsseitigen Anschluß­ flansch mit zylindrischer Gestaltung von Zentrierfläche und Befestigungsfläche überlappenden Gegenflansch eines antriebs­ seitigen Wandlerdeckels befestigt. Über Werkstoff und Her­ stellung der Außenschale ist in der Patentanmeldung keine Aussage getroffen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesentlichen darin, bei einer Außenschale eines zentri­ fugal durchströmten Pumpenrades ebenfalls einen scharf­ kantigen Übergang am austrittsseitigen Ende der Innenmantel­ fläche zu einer radialen Stirnfläche des Anschlußflansches vorzusehen, jedoch Gewicht und Abmessungen gering zu halten.

Ausgehend von einer Außenschale nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist die erläuterte Aufgabe in vorteil­ hafter Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patent­ anspruch 1 gelöst.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Außenschale nach der Erfindung zum Gegenstand.

Durch die Erfindung sind folgende Vorteile erreicht:

Durch die Ausgestaltung als Blechpreßteil ist die Her­ stellung der Außenschale verbilligt und das Gewicht der letzteren niedrig gehalten.

Die Wandstärke zwischen Zentrierfläche und Innenmantelfläche ist wesentlich größer als die normale Wandstärke der Außen­ schale, deren Festigkeit durch den Stauchvorgang zusätzlich erhöht ist. Zur Erhöhung von Festigkeit und Steifigkeit der Baueinheit Außenschale-Wandlerdeckel trägt die Erfindung weiterhin dadurch bei, daß nunmehr der Gegenflansch des Wand­ lerdeckels Zentrierfläche und Befestigungsfläche am Anschluß­ flansch der Außenschale überlappt und hierbei durch eine Schweißnaht an der Befestigungsfläche festgelegt ist.

Aufgrund dieser Maßnahmen ist erreicht, daß die sonst üblichen Mittel für den Axialspielausgleich zwischen dem radial inneren Nabenflansch des Wandlerdeckels und dem radial inneren, also eintrittsseitigen Anschlußflansch der Außenschale entbehrlich sind, weil die hydraulischen Drücke sich nicht mehr zu einem ausgeprägten "Atmen" der besagten Baueinheit wie bei bekannten Wandlern oder Kupplungen auswirken können.

Aus dem gleichen Grunde treten an der Außenschale nach dem Lötvorgang zur Befestigung der Pumpenschaufeln keine oder nur noch geringe Unrundheiten auf, so daß die Unwucht des Wand­ lers verringert ist.

Durch den Stauchvorgang und/oder durch Überdrehen des An­ schlußflansches ist die Scharfkantigkeit am austrittsseiti­ gen Ende der Innenmantelfläche auch bei der erfindungsge­ mäßen Außenschale gewährleistet.

Durch die Stop-Rillen in der Außenmantelfläche der Außen­ schale ist die Halterung des Blechpreßteiles beim Stauch­ vorgang erleichtert. Auch die Maßnahme, nur einen Teil der Wandstärke der Außenschale für die Anformung des Anschluß­ flansches durch Stauchen zu verwenden, führt zu geringeren Stauchkräften und damit zu einer erleichterten Halterung des Blechpreßteiles beim Stauchvorgang.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert.

In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 einen die Drehachse enthaltenden Teilschnitt durch eine ein Pumpenrad mit einer Außenschale nach der Erfindung in einer ersten Ausführungsform und einen Wandlerdeckel aufweisende Baueinheit eines hydro­ dynamischen Drehmomentwandlers und

Fig. 2 einen der Darstellung von Fig. 1 entsprechenden Teilschnitt durch eine Außenschale nach der Er­ findung in einer zweiten Ausführungsform.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein zu einer Zentralachse (Drehachse 14-14) rotationssymmstrisch gestalteter Wandler­ deckel 21 eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers 6 mit einer radial inneren Nabe 22 zur Lagerung einer Turbinenrad­ welle und mit radial äußeren Befestigungsaugen 23 zur dreh­ festen Verbindung mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftma­ schine sowie mit einem mittleren torusförmigen Schalen­ teil 24 zur Aufnahme eines nicht mehr dargestellten Tur­ binenrades versehen.

Der radial äußere Randbereich des Wandlerdeckels 21 ist als Gegenflansch 25 ausgebildet, der auf einer zylindrischen Zentrierfläche 10 eines Anschlußflansches 9 einer Außen­ schale 3 zentriert ist. Der Anschlußflansch 9 weist eine sich an die Zentrierfläche 10 anschließende zylindrische Befestigungsfläche 11 auf, an welche wie auch an die an­ stoßende radiale Stirnfläche des Gegenflansches 25 eine Schweißnaht 26 zur drehfesten Verbindung von Wandlerdeckel 21 und Außenschale 3 gelegt ist.

Die Außenschale 3 ist an ihrem radial inneren, also eintritts­ seitigen Ende mit einem radialen Flansch 28 drehfest und druck­ fest verschweißt, der mit einer Hohlwelle 29 einteilig ausge­ bildet ist. In ihrem zwischen den beiden Flanschteilen 9 und 28 liegenden Bereich weist die Außenschale 3 eine gleichblei­ bende Wandstärke 8 auf.

Die Außenschale 3 ist Teil eines Pumpenrades 5 und weist zu diesem Zweck eine torusförmige Innenmantelfläche 7 auf, an welcher an Stellen 32 Pumpenschaufeln 30 mittels je einer Lötverbindung feststehend gehaltert sind. An ihren Innen­ kanten sind die Pumpenschaufeln 30 an einer torusförmigen Innenschale 31 mittels je einer Lötverbindung 33 feststehend gehaltert, wodurch die Teile 3, 30 und 31 ein in sich starres Bauteil bilden.

Durch die unten im Zusammenhang mit der Außenschale 4 der Fig. 2 im einzelnen beschriebene Herstellung und Formgebung gemäß der Erfindung des Anschlußflansches 9 ist erreicht, daß sich der in den Richtungen der Drehachse 14-14 gemessene Abstand 35 zwischen dem Flansch 28 der Außenschale 3 und dem radialen Flansch 34 der Nabe 22 des Wandlerdeckels 21 auch bei höheren Innendrücken im Wandler 6 nicht wesentlich ver­ größert, so daß auf besondere Mittel zum axialen Spielaus­ gleich zwischen den beiden Flanschteilen 28 und 34 ver­ zichtet werden kann. Ebenfalls ist durch die höhere Festig­ keit und die größere Steifigkeit der Verbindungsstelle 9, 25, 26 gemäß der Erfindung erreicht, daß die Verformungen der Außenschale 3 an den Stellen 32 durch die Hitzeeinwirkung beim Löten gering bleiben, so daß auch die herstellungsbe­ dingte Unwucht der Wandlerdeckel-Pumpenrad-Baueinheit 3, 21 gering ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Außen­ schale 4 vorgesehen, die anstelle der Außenschale 3 bei dem Drehmomentwandler 6 von Fig. 1 angewendet und ebenfalls mit einem radialen Flansch 28 einer Hohlwelle 29 verschweißt sein kann und demgemäß mit der Außenschale 3 in folgenden Merk­ malen übereinstimmt:

Am austrittsseitigen Ende ist ein Anschlußflansch 9 mit je einer zylindrischen Zentrier- und Befestigungsfläche 10 bzw. 11 vorgesehen. Die Außenschale 4 weist eine torusförmige Innenmantelfläche 7 und im mittleren Bereich eine gleich­ bleibende Wandstärke 8 auf. Zentrier- und Befestigungsfläche 10 und 11 weisen nach dem Stauchvorgang - bei welchem ein ringförmiger Stempel in dem auf das radial innere Ende der Außenschale 4 weisenden Richtungssinn der Drehachse 14-14 am radial äußeren Ende der Außenschale 4 angreift - zu­ nächst einen Durchmesser 12 auf, welcher größer ist als der Sollwert 27. Dieser Sollwert-Durchmesser 27 ist durch den Stauchvorgang jedoch noch größer als der Durchmesser 36 der Außenmantelfläche 18 der Außenschale 4, wie dies die Lage der betreffenden Schnittpunkte - z.B. der in der Zeichenebene liegende Schnittpunkt 15 der Innenmantelfläche 7 mit dem Durchmesser 13 - in der das Zentrum 16 von Innenmantelfläche 7 und Außenmantelfläche 18 enthaltenden drehachsnormalen Bezugs­ ebene 17-17 verdeutlicht. Naturgemäß ist bei gleichbleibender Wandstärke 8 der Durchmesser 36 um das Doppelte dieser Wand­ stärke größer als der Durchmesser 13 (Patentanspruch 1).

Ebenso wie in der Außenmantelfläche 18 der Außenschale 4 können auch in der Außenschale 3 zur Drehachse 14-14 kon­ zentrisch verlaufende Stop-Rillen 19 vorgesehen sein, die jedoch nicht über den ganzen Umfang der Außenschale durch­ laufen müssen, sondern vorzugsweise unterbrochen sind.

Bei der Außenschale 3 ist beim Anstauchen des Anschlußflan­ sches 9 die gesamte Wandstärke 8 dem Stauchvorgang unter­ worfen, wodurch eine durchgehende radiale Stirnfläche 37 erhalten wird, die zur Bildung eines scharfkantigen Über­ ganges zur Innenmantelfläche 7 auch noch abgedreht sein kann. Dieser scharfkantige Übergang ist zur Verringerung der Strö­ mungs- bzw. Druckverluste beim Übertritt des Arbeitsmittels aus den Pumpenschaufeln 30 in die Turbinenschaufeln des nicht mehr dargestellten Turbinenrades wichtig.

Bei der Außenschale 4 ist zum Anstauchen des Anschlußflansches 9 nur ein Teil 20 der Wandstärke 8 für den Verformungsprozess ver­ wendet, so daß zwei axial gegeneinander abgestufte Stirnflächen 39 und 40 gebildet sind, von denen die radial innen liegende Stirnfläche 39 zur Bildung des erwähnten scharfkantigen Über­ ganges zur Innenmantelfläche 7 durch Drehen fertig bearbeitet wird.

Claims (3)

1. Außenschale eines zentrifugal durchströmten Pumpen­ rades einer hydrodynamischen Strömungseinheit, die eine torusförmige Innenmantelfläche und eine gleichbleibende Wandstärke in ihrem mittleren Bereich sowie in ihrem aus­ trittsseitigen Bereich einen einteiligen Anschlußflansch mit einer zylindrischen Zentrierfläche und einer sich an­ schließenden zentrischen Befestigungsfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Blechpreßteil verwendet und bei diesem der Anschluß­ flansch (9) unter zylindrischer Formgebung der Befestigungs­ fläche (11) durch Stauchen angeformt und die Zentrier­ fläche (10) nach dem Stauchen spanabhebend auf ihren Durch­ messer-Sollwert (27) gebracht ist, welcher größer ist als der um die doppelte Wandstärke (8) vergrößerte Durchmesser (13) eines zur Drehachse (14-14) zentrischen Bezugskreises als Schnitt (Schnittpunkt 15) der Innenmantelfläche (7) mit einer das Zentrum (16) der Innenmantelfläche (7) enthalten­ den drehachsnormalen Bezugsebene (17-17).

2. Außenschale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,e daß die Außenmantelfläche (18) wenigstens eine zur Dreh­ achse (14-14) konzentrische Stop-Rille (19) aufweist.

3. Außenschale nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil (20) der ursprünglichen Wandstärke (8) dem Stauchvorgang unterworfen ist.