DE3931427A1 - Fluessigkeitskupplung, wie foettinger-kupplung oder drehmomentwandler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitskupplung, wie Föttinger-Kupplung oder Drehmomentwandler, wie sie ins­ besondere im Antriebsstrang für Kraftfahrzeuge verwendet werden. Derartige Drehmomentübertragungseinrichtungen bestehen unter anderem wenigstens aus einem von der Antriebs­ welle, wie Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine in Umdrehung versetzten Pumpenrad und einem mit der Abtriebswelle, wie Getriebeeingangswelle verbundenen Turbinenrad, wobei außerdem noch ein oder mehrere Leiträder vorhanden sein können. Dabei sind bei dem Turbinen-, bei dem Pumpen- und - soweit vorhanden - bei dem Leitrad jeweils äußere Gehäuseschalen mit Schaufeln und diese mit inneren Gehäuseschalen verbunden und die letzteren bilden einen Kernringraum mit vorzugsweise kreisartigem oder kreisähnlichen Querschnitt zur Erzeugung einer um den Kernringraum zirkulierenden Flüssigkeits­ strömung.

Die Herstellung dieser Kupplungseinrichtungen erfolgt im allgemeinen derart, daß die Schaufeln einzelne laschenartige Abschnitte besitzen, die durch Schlitze der Gehäuseschalen hindurchgeführt und anschließend umgebördelt werden. Dabei entstehen zwangsläufig Luftspalte zwischen der Gehäuseschale und den Schaufeln. Da zur Erreichung eines guten Wirkungsgra­ des es unbedingt notwendig ist, daß keine Luftspalte verbleiben, werden die Luftspalte bei diesem Herstellungsver­ fahren im allgemeinen mittels eines Lötverfahrens verschlos­ sen. Ein besonderes Problem hierbei besteht jedoch darin, daß bei den relativ hohen, zum Verlöten erforderlichen Temperatu­ ren, die 800°C und mehr betragen können, ein Verzug der Schaufeln und/oder der Gehäuseschalen auftreten kann.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, solche Kupplungsein­ richtungen derart zu verbessern, daß sie in besonders einfacher und kostengünstiger Weise herstellbar sind. Weiterhin sollen die durch den Lötvorgang entstehenden Nachteile, also Verzug, unrunder Lauf und damit verbundener Leistungsabfall vermieden werden.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die äußere und/oder die innere Gehäuseschale des Turbinen- und/oder Pumpenrades und/oder des bzw. der Leiträder aus einzelnen, miteinander verschweißten Schalen­ segmenten besteht, die einstückig sind mit den Schaufeln. Die Gehäuseschalen, sei es die des Turbinenrades, des Pumpenrades und/oder eines oder mehrerer verwendeter Leiträder sollen also nicht mehr aus einem geschlossenen Kranz bestehen, sondern aus einzelnen Schalensegmenten, die miteinander verschweißt sind. Es hat sich herausgestellt, daß es besonders vorteilhaft sein kann, wenn die den Kernringraum bildenden Schalensegmente einstückig ausgebildet sind mit den Schaufeln, weil so die Herstellung mittels eines Preß- bzw. Ziehvorganges besonders einfach ist und so die schalenartige Kontur der Innenschale in besonders günstiger Weise herstell­ bar ist. Diese Ausbildung ergibt weiterhin eine besonders starke Innenschale bzw. eine besonders feste Verbindung zwischen Innenschale und Schaufeln. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die einzelnen Schalensegmente im Berührungsbereich bzw. Verbindungsbereich mit den Schaufeln miteinander verschweißt sind, wobei vorzugsweise die Schaufeln- und die Schalenseg­ mente gemeinsam verschweißt sind. Um die formgerechte Herstellung zu erleichtern, können die Schalensegmente und/oder die Schaufeln mit Paß- oder Steckverbindungen versehen sein, welche eine genaue Positionierung der einzelnen Elemente zueinander ermöglichen.

Eine besonders einfache Herstellung einer Kupplungseinrich­ tung nach der Erfindung ist dadurch möglich, daß die einzelnen Außen- und/oder Innenschalensegmente mit wenigstens einer Schaufel aus einem Stück bestehen. Zu diesem Zweck können die Schalensegmente mindestens an einem ihrer Enden eine Schaufel angeformt haben. Ein derartiges aus Schaufel und Schalensegment bestehendes Element kann in einfacher Weise als Formteil, z.B. Blechformteil hergestellt werden. Vorteilhafterweise ist dann der eine Teil der vorerwähnten Paßverbindungen, wie z.B. Nuten, an der Übergangsstelle zwischen Schaufel und Schalensegment angeordnet. Das Verschweißen der Schalensegmente untereinander und/oder mit den Schaufeln kann dann im Bereich der Paßnuten erfolgen. Hierfür kann das freie Ende eines Schalensegmentes in die Paß- bzw. Positioniernut des benachbarten Elements eingrei­ fen.

An sich ermöglicht die neue Herstellungsart der erfin­ dungsgemäßen Kupplungseinrichtung die Anwendung jedes beliebigen Schweißverfahrens. Es kann jedoch auch ein Lötverfahren verwendet werden. Je nach dem verwendeten Material der Schalen und Schaufeln, der Abmessungen in Länge und Dicke, sowie der Festigkeit kann es vorteilhaft sein, zum Verschweißen der Schalensegmente miteinander und/oder mit den Schaufeln das an sich bekannte Kondensator-Entladungs­ schweißen zu verwenden, bei welchem die erforderliche Energie in Sekundenbruchteilen zugeführt wird, so daß eine spürbare Erwärmung eines Großteils der Segmente bzw. Schaufeln nicht auftritt. Es kann aber auch vorteilhaft sein, zum Ver­ schweißen der Schalensegmente miteinander und/oder mit den Schaufeln an sich bekannte Korpuskularstrahlen, insbesondere Elektronen- oder Laserstrahlen zu verwenden.

Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele sei die Erfindung näher erläutert:

Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Kupplungseinrichtung,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Teiles eines Leitrades,

Fig. 3 eine andere perspektivische Darstellung ähnlich derjenigen nach Fig. 2.

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Pumpenrades.

In Fig. 1 erkennt man anhand eines konventionellen Dreh­ momentwandlers vom Pumpenrad 1 die äußere Gehäuseschale 1 a und die innere Gehäuseschale 1 b. In gleicher Weise erkennt man von dem Turbinenrad 2 die äußeren Gehäuseschale 2 a und die innere Gehäuseschale 2 b. Schließlich sind noch zwei Leiträder 3 und 4 mit den zugehörigen äußeren und inneren Gehäuseschalen 3 a und 4 a bzw. 3 b und 4 b zu erkennen. Die äußeren und inneren Schalenhälften sind jeweils über eine Mehrzahl von Schaufeln 1 c, 2 c, 3 c und 4 c miteinander verbunden. Die Innenschalen 1 b, 2 b, 3 b und 4 b bilden einen Kernringraum K mit wenigstens annähernd kreisförmigem Querschnitt. Durch eine derartige Ausbildung strömt die Flüssigkeit im wesent­ lichen zentrifugal durch das Pumpenrad 1, im wesentlichen zentripetal durch das Turbinenrad 2 und im wesentlichen axial durch die Leiträder 3, 4, zirkuliert also praktisch um den Kernringraum K.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, welches die perspektivische Darstellung eines Leitrades ist, ist die innere Gehäuseschale 5 in an sich bekannter Weise aus einem geschlossenen schalenförmigen Ring gebildet. Die äußere Gehäuseschale hingegen besteht aus einzelnen Schalensegmenten 6, die an der Berührungsstelle über Paßverbindungen 7 positioniert und miteinander verschweißt sind. Im darge­ stellten Ausführungsbeispiel sind die Schalensegmente 6 und die Schaufeln 8 aus einem Stück hergestellt, indem die Schalensegmente bzw. die Schaufeln an ihrem einen Ende abgebogen sind. Auf diese Weise kann durch Verschweißung im Bereich der Paßverbindungen 7 ein besonders genaues und steifes Rad hergestellt werden. An der inneren Gehäuseschale 5 stoßen die Schaufeln stumpf an, ohne daß sie durch Schlitze der Gehäuseschale hindurchgeführt worden sind. Sie werden dann beispielsweise mittels des Kondensator-Entladungsschwei­ ßen oder mittels Elektronen- bzw. Laserstrahlen von der inneren Seite des Rades durch die innere Gehäuseschale 5 hindurch mit der Gehäuseschale verschweißt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 bilden wiederum Schalensegmente 6 die äußere Gehäuseschale. In diesem Fall wird aber auch die innere Gehäuseschale durch Schalensegmente 9 gebildet. Beide Schalensegmente 6 und 9 sind in diesem Falle mit den Schaufeln 8 einstückig ausgebildet, indem die Schaufeln an beiden Seiten zu Schalensegmenten abgebogen sind. Auch hier erkennt man an den Abbiegestellen bzw. Übergangsstellen die Paßverbindungen 7. Die Verschweißung der einzelnen Segmente erfolgt, wie vorbeschrieben auch in diesem Falle im Bereich der Paßverbindungen.

Bei dem Pumpenrad 1 nach Fig. 4 ist die äußere Gehäuseschale 1 a in an sich bekannter Weise aus einem geschlossenen schalenförmigen Ring gebildet. Die innere Gehäuseschale hingegen besteht aus einzelnen Schalensegmenten 6 a, die an der Berührungsstelle mit Paßanformungen 7 a versehen und miteinander verschweißt sind. Im dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel sind die Schalensegmente 6 a und die Schaufeln 8 a aus einem Stück als Blechformteil hergestellt. Auf diese Weise bilden die Blechformteile einen besonders stabilen bzw. steifen ringartigen Verband. An der äußeren Gehäuseschale 1 a stoßen die Schaufeln stumpf an. Sie werden dort beispielswei­ se mittels Kondensator-Entladungsschweißen oder mittels Elektronen- bzw. Laserstrahlen von der äußeren Seite des Rades durch die äußere Gehäuseschale 1 a hindurch mit der Gehäuseschale 1 a verschweißt.

Die Paß- bzw. Positionierverbindungen 7, 7 a gemäß den Fig. 2 bis 4 bestehen aus einem nutartigen Absatz 10, der an einem Ende eines Schalensegmentes 6 bzw. 6 a z.B. durch Anprägen angeformt ist. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die nutartigen Absätze 10 im Übergangsbereich zwischen einer Schaufel 8 bzw. 8 a und einem Schalensegment 6 bzw. 6 a vorgesehen. In einen solchen, eine Abstufung bildenden Absatz 10 greift das freie Ende 11 des benachbarten Schalensegmentes 6 bzw. 6 a ein, wodurch zwischen den einzelnen Schalen und/oder Schaufelelementen eine einwandfreie Positionierung sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung gegeben ist.

Wie bereits erwähnt, sind je nach den gegebenen Erfordernis­ sen bzw. Voraussetzungen verschiedenen Variationen des Erfindungsgedankens möglich. So kann beispielsweise in Fig. 2 anstatt der äußeren Gehäuseschale nur die innere Gehäuse­ schale aus einzelnen Schalensegmenten bestehen, während die äußere Gehäuseschale als geschlossener Schalenring ausgebil­ det ist, wie in Fig. 4. Auch können sowohl die innere als auch die äußere Gehäuseschale gemäß den Fig. 2 und 4 aus einzelnen Schalensegmenten bestehen, die ihrerseits wiederum mit einzelnen Schaufeln verschweißt sein können, wobei die Schweißstelle nicht im Bereich der Paßnuten liegt, sondern beispielsweise im mittleren Bereich der Segmente, wobei das Verschweißen in der gleichen Weise erfolgen kann, wie es bei der Fig. 2 oder 4 beim Verschweißen der Schaufeln mit der inneren Gehäuseschale 5 bzw. der äußeren Gehäuseschale 1 a beschrieben worden ist.

Claims (9)

1. Flüssigkeitskupplung, wie Föttinger-Kupplung oder Drehmomentwandler, wobei bei dem Turbinen- Pumpen- und soweit vorhanden, bei dem Leitrad jeweils äußere Gehäuseschalen verbunden sind und letztere einen Kernringraum mit vorzugsweise kreisartigem Querschnitt bilden zur Erzeugung einer um den Kernringraum kreisenden Flüssigkeitsströmung, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere und/oder innere Gehäuseschale des Turbinen­ und/oder Pumpenrades und/oder des bzw. der Leiträder aus einzelnen, miteinander verschweißten Schalensegmenten besteht, die einstückig sind mit den Schaufeln.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schalensegmente im Berührungsbereich der Schaufeln miteinander verschweißt sind.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln und die Schalensegmente gemeinsam verschweißt sind.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalensegmente und/oder die Schaufeln mit Paßnuten versehen sind.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalensegmente mindestens an ihrem einen Ende zu Schaufeln abgebogen sind.

6. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Paßnuten an der Abbiegestelle angeordnet sind.

7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalensegmente untereinander und/oder mit den Schaufeln im Bereich der Paßnuten verschweißt sind.

8. Verfahren zur Herstellung einer Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschweißen der Schalensegmente miteinander und/oder mit den Schaufeln das an sich bekannte Kondensatorentla­ dungsschweißen verwendet wird.

9. Verfahren zur Herstellung einer Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschweißen der Schalensegmente miteinander und/oder mit den Schaufeln an sich bekannte Korpuskular-Strahlen, insbesondere Elektronen- oder Laserstrahlen verwendet werden.