EP2002153A2 - Schaufel- bzw. leitrad für einen hydrodynamischen drehmomentwandler, verfahren zur herstellung eines derartigen leitrades sowie hydrodynamischer drehmomentwandler mit einem derartigen leitrad - Google Patents

Schaufel- bzw. leitrad für einen hydrodynamischen drehmomentwandler, verfahren zur herstellung eines derartigen leitrades sowie hydrodynamischer drehmomentwandler mit einem derartigen leitrad

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Publication number
EP2002153A2
EP2002153A2 EP07711223A EP07711223A EP2002153A2 EP 2002153 A2 EP2002153 A2 EP 2002153A2 EP 07711223 A EP07711223 A EP 07711223A EP 07711223 A EP07711223 A EP 07711223A EP 2002153 A2 EP2002153 A2 EP 2002153A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blades
stator
components
torque converter
inner ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07711223A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christine BÜDENBENDER
Christian HÜGEL
Bruno MÜLLER
Christopher Shamie
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Buehl Verwaltungs GmbH
LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Original Assignee
LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG
LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG, LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH filed Critical LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG
Publication of EP2002153A2 publication Critical patent/EP2002153A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H41/00—Rotary fluid gearing of the hydrokinetic type
    • F16H41/24—Details
    • F16H41/28—Details with respect to manufacture, e.g. blade attachment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H41/00—Rotary fluid gearing of the hydrokinetic type
    • F16H41/24—Details
    • F16H41/26—Shape of runner blades or channels with respect to function

Definitions

  • the invention relates to a stator for a hydrodynamic torque converter, a method for producing such a stator and a hydrodynamic torque converter with such a stator.
  • a stator for a hydrodynamic torque converter which is formed by means of two axially adjacent, separately manufactured and interconnected sheet metal parts, each of these two sheet metal parts provides a radial inner ring and a radial outer ring and wherein the two outer rings formed therewith connected are and wherein the two inner rings formed therewith are connected together.
  • Shovels are formed between the inner rings and the outer rings.
  • These blades are formed by bending portions of these blades out of the sheet metal moldings, such that each of the blades is composed of two separate parts. This is such that one of the two sheet-metal shaped parts for each of the blades forms the blade leading edge and adjoining sections. Det and the other of the two sheet metal parts forming the respective blade outlet edges with the adjacent thereto areas, so that by means of the areas provided by the two sheet metal parts respectively blades are formed, each made of two parts.
  • the invention is an object of the invention to provide a stator for a hydrodynamic torque converter, which requires a small axial space for its blades and, moreover, cost and manufacturing technology in a simple manner can be produced.
  • stator according to claim 1 or according to claim 2 or according to claim 10 or according to claim 11 is proposed.
  • An inventive torque converter is the subject of claim 12.
  • a method according to the invention is the subject of claim 13. Preferred developments are subject of the dependent claims.
  • a blade or stator for a hydrodynamic torque converter has a plurality of blades.
  • the stator has a plurality of separately manufactured and in each case one or more of the blades of the stator having components which are fixedly connected to each other, wherein these components are arranged relative to each other so that the blades of various of these components each in which about a central axis of the guide wheel extending circumferential direction to form given in this circumferential direction spaces are offset from each other.
  • each of the blades is formed between their respective leading edge and their respective trailing edge of a one-piece part, so that each of the blades of each one of the one or more of the blades of the stator having components, in particular integrally formed.
  • each of the blades is in each case produced from an integral part, that is to say in particular not from two parts, as is provided according to US Pat. No. 3,572,034. one of which provides the leading edge portion and the other provides the trailing edge portion.
  • Different blades can be assigned to different components or be formed by these in an advantageous embodiment of the invention, however. Particularly advantageous is a development in which circumferentially adjacent blades are each formed by separate components.
  • a blade or stator for a hydrodynamic torque converter is proposed, wherein the blades of this blade or stator and / or the one or more blades having components are made of sheet metal.
  • a stator for a hydrodynamic torque converter which has a plurality of separately manufactured and each having one or more of the blades of the stator having components which are fixedly interconnected and each having an inner ring and an outer ring, wherein the axial distance of two adjacent Outer rings of the axial distance of these two outer rings associated inner rings to form a - in particular the axial - increase stiffness spreading differ from each other.
  • each of the blades is formed of solid material, that is, in particular not designed as a hollow blade.
  • the blades each have a substantially constant thickness.
  • the blades preferably have a rectangular shape across the thickness.
  • stator with blade-shaped paddle wheel in particular for use in a torque converter, is provided.
  • a blade or stator for a hydrodynamic torque converter having a radially inner inner ring means and a radially outer outer ring means, and a plurality of blades which radially between the inner ring Device and the outer ring means are provided, wherein the minimum axial blade length is less than or equal to 9.5 mm and / or the ratio of minimum axial blade length to the outer diameter of the blading takes values which is less than or equal to 0.056, preferably less than or equal to 0.035, preferably less than or equal to 0.02 and / or the ratio of minimum axial blade length to the transducer width, in particular converter width of a torque converter in which the blade or guide wheel is installed, less than or equal to 0.18, preferably less than or equal to 0.15 , preferably less than or equal to 0.12, preferably smaller or equal I is 0.1, and wherein the number of blades is greater than or equal to 40, preferably greater than or equal to 46, preferably greater than or equal
  • a torque converter for motor vehicles is proposed in particular, wherein the torque converter has a pump wheel, a turbine wheel and a stator, wherein the stator is designed according to a stator according to the invention.
  • a method for producing a stator for a hydrodynamic torque converter which comprises the following steps:
  • FIG. 1 shows the steps of an exemplary method according to the invention in a schematic representation
  • FIG. 2 shows a (first) exemplary paddle wheel or stator according to the invention in a 3-D view with two intermeshing blade plates;
  • FIG. 3 shows a conventional blade profile of a stator in comparison to the profile of a blade wheel or blade profile formed of sheet metal of an exemplary stator according to the invention
  • FIG. 4 shows an exemplary torque converter device according to the invention with an exemplary stator according to the invention
  • Fig. 5 is a table of values which may be given in an exemplary embodiment, and in particular the exemplary designs according to the remaining figures.
  • Fig. 6 shows another exemplary inventive stator in partial representation, which may be part of an exemplary torque converter device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic view of the steps of an exemplary method according to the invention.
  • step 10 at least one sheet or at least one sheet metal blank is provided.
  • this sheet metal or sheet metal blank is processed by cutting, such as cutting or laser cutting or sawing or the like. This can for example be such that the sheet or the sheet metal blank is formed into a round sheet metal blank or to a round sheet metal. Furthermore, it can be provided in step 12 that sections are produced which are blades or form vanes or vanes in the finished stator. For this purpose, in particular the circumferential contours or sections of the circumferential contours can be generated by separation.
  • the stator to be produced has an inner ring and / or an outer ring and that in the context of the separation according to step 12, a section is generated, which is to form the outer ring and / or a portion is generated, which later form the inner ring should be generated and / or sections that are to form blades afterwards. It can be provided that the separation is carried out so that after separation, the blades or the sections that are to form blades, integral with the portion that will later form the inner ring and / or the portion that will later form the outer ring stay connected.
  • the or a component of the stator which is formed from the metal sheet or the sheet metal blank, is a component which has one or more blades and an inner ring (and not additionally an outer ring) or formed.
  • the or a component which is formed from the metal sheet or sheet metal blank a component which has or forms an inner ring of the stator and a plurality of blades, but not an outer ring of the stator.
  • the or a component which is formed from the metal sheet or the metal sheet is such that it has an inner ring and an outer ring and one or more radially extending between this inner ring and this outer ring blades or formed.
  • step 14 the plate spanning a plane or the metal plate spanning a plane is processed by forming to form a component of the stator wheel having at least one blade. This deformation can be done in particular by bending and / or deep drawing.
  • one or more blades of the stator to be manufactured are displaced or bent so that they are displaced relative to the plane of the sheet or the plane of the sheet metal sheet.
  • the sheet metal or the sheet metal blank, at least prior to forming spans an arc which is substantially perpendicular to the axis of rotation of the finished component or of the finished stator wheel.
  • a plurality of components of the stator wheel to be produced are manufactured in the aforementioned manner.
  • the exact contour of these (different) components may have some differences.
  • the resulting components are designed so that they - can be joined together axially, in particular with respect to the axial direction of the axis of rotation of the stator to be generated.
  • These components may differ in particular also with regard to the number of blades produced.
  • a plurality of components of the stator to be produced are each made of a metal sheet, these components each having blades of the stator to be generated.
  • the blades are in particular so that they form complete blades, which are thus complete from the leading edge of the blade to the trailing edge of the blade over the entire blade.
  • the individual components of the stator wheel to be produced according to a method explained with reference to FIG. 1 are each such that they have an inner ring and an outer ring and vanes extending radially between this inner ring and this outer ring, which are integral are respectively connected to the respectively relevant inner ring and integral with the respective outer ring in question, or in each case as a whole of each one-piece sheet metal or a one-piece sheet metal blank were produced.
  • the mentioned various components of the stator to be produced are then joined together according to this development, and in particular - related to the axial direction of the axis of rotation of the stator to be generated - axially joined together.
  • Prior to this joining they are positioned relative to each other in such a way that the blades of each of several one or more blades having components of the stator to be produced in the - relative to the central longitudinal axis of the stator to be manufactured - circumferentially spaced all blades, which are part of a are any of or the other one or more blades having component.
  • the components which each have one or more blades are positioned relative to one another prior to joining in such a way that, after joining, the circumferential direction of the circumferential direction of the central longitudinal axis of the guide wheel to be produced is essentially the circumferential direction are given the same distances in each case adjacent blades, with this particular to the respective same radial position - based on the radial direction of the mentioned central longitudinal axis - relates.
  • stator blade impeller or a stator can be done from one or more stationary sheet metal blanks or sheets. These sheet metal plates or sheets can be produced, for example, in the context of a separation or be formed as round sheets or sheet metal blanks.
  • the blades are bent for example by means of a mold from the plane of the corresponding prefabricated sheet metal blank. By using two or more blanks, the blades of which intermesh later offset, also paddle wheels or guide wheels with very tight and / or overlapping blades can be easily made (small or negative visual clearance). In this way, very narrow vanes with high numbers of blades can be realized. During bending, the blades receive the blade angle distribution required for the respectively desired hydrodynamic properties, by means of which the flow deflection is determined.
  • the paddle wheel obtained after the bending or forming operation can be used to reduce the manufacturing costs without further shaping or else be optimized by further shaping steps (eg embossing the entry and exit edges of the blades, upsetting the edges, etc.) in its hydrodynamic properties.
  • the execution of the stator or impeller can be done with radially outwardly free ending or expiring in a flat outer region of the board blades.
  • the flat outer region of the board or the sheet can be bent in other steps to the desired page.
  • the connection of the paddle wheels to the stator hub can be done for example by screwing, riveting, welding or other joining techniques.
  • FIG. 2 shows an example of a paddle wheel or guide wheel 2 according to the invention in a schematic representation.
  • This paddle wheel or stator 2 has two, in particular exactly two, components 20, 22, which are blade plates or guide plate plates 20, 22 here. This is so here that the components 20, 22 or blade plates 20, 22 or Leitradbleche 22, 20 interlock.
  • Each of the two components 20, 22 or blade plates 20, 22 or Leitradbleche 20, 22 - in the following is for simplicity of blade plates 20, 22 spoken - has an inner ring 24 and 26, an outer ring 28 and 30 and a plurality of Blades 32 and 34, respectively.
  • the inner rings 24, 26 of the components 20 and 22 are substantially formed so that they can be congruent to each other or superimposed, in particular when viewed in the axial direction of the impeller or stator 2.
  • outer rings 28 and 30 are substantially formed so that they can be placed substantially congruent to each other or one above the other, in particular when viewed in the axial direction of the impeller or stator 2.
  • the components 20 and 22 are - in particular axially - to each other and in particular so that the addressed inner rings 24 and 26, on the one hand, and the mentioned outer rings 28, 30, on the other hand, seen in the axial direction of the impeller or stator 2 essentially overlapping one another.
  • the two components 20, 22 are, relative to the circumferential direction of the central longitudinal axis or the rings 24, 26, 28, 30, arranged so rotated relative to each other that the blades 32, which are formed by the first member 20, in the circumferential direction respectively spaced apart from the blades 34 formed by the second component 22.
  • the number of blades 32 formed by the first component 20 is equal to the number of blades 34 that are formed by or on the second component 22.
  • the mentioned number of blades 32, which are formed by the first component 20 is greater than the number of blades 34, which are formed by or on the second component 22, or that the number of blades 32 formed by the first component 20 is smaller than the number of blades 34 formed by the second component 22.
  • the first component is fixedly connected to the second component, for example by welding or soldering or screwing or the like.
  • the blades 32, 34 are each arranged such that their main extension direction or the surface respectively spanned by them does not lie in the plane which is spanned by the rings 24, 26, 28, 30.
  • the blades 32, 34 are in particular twisted or twisted with respect to the plane which is spanned by the rings 26, 28, 30, 32.
  • FIG. 2 The design shown in FIG. 2 can be produced in an advantageous embodiment according to a method explained with reference to FIG. 1 and further developed in accordance with the refinements explained there.
  • the blades 32 are integrally connected to the inner ring 24 and the outer ring 28 or are made of a one-piece part, and that the blades 34 are integrally connected to the inner ring 26 and the outer ring 30 or are made of a one-piece part.
  • the Applicant has already made an exemplary prototype of an exemplary inventive design.
  • the impeller or stator 2 was machined from aluminum.
  • the characteristic curve shows in the prototype comparable properties as a conventional stator, which has for example 27 blades, with the same blade angle distribution, but the meridional length is reduced by about 50% and the number of blades has been doubled to 54.
  • a design formed from sheet metal can in particular be such that two sheet-metal parts with 27 blades each are provided.
  • the two (sheet metal) parts can be flat at the outer and inner radius, for example.
  • the axial offset of the blades by the "stacking" of the two sheet metal parts is compensated in an advantageous embodiment, which can also be dispensed with, since studies have shown that this results in only small differences in characteristics.
  • a paddle wheel formed of sheet metal for guide wheels of torque converters for space and cost reduction is created.
  • the production takes place for example by means of bending tool from appropriately prepared sheet metal blanks.
  • guide wheels with very tightly spaced or overlapping blades can be easily realized. In this way, very narrow guide wheels can be realized with high numbers of blades.
  • FIG. 3 shows an exemplary conventional blade profile 40 as compared to an exemplary profile 42 of a sheet-formed paddle.
  • This exemplary, formed from sheet metal profile 42 is in particular such, which may be given in an exemplary embodiment of the invention, such as the embodiment of FIG. 2 or the embodiment of FIG. 4. 3 it can be seen that the distance from the leading edge 40 to the trailing edge 46 in a conventional blade profile is greater than the distance from the leading edge 48 to the trailing edge 50 of the exemplary blade profile 42 according to the invention. It should be noted that the distance between the respective leading edge and the respective trailing edge, in particular, should be the distance measured along the respective skeleton line. Furthermore, it can be seen from FIG. 3 that the conventional blade profile 40 is made more rounded and that the exemplary blade profile according to the invention can, for example, have a substantially constant blade thickness.
  • FIG. 4 shows an exemplary torque converter device 1 according to the invention, in which an exemplary stator 2 according to the invention is provided, for example the exemplary stator 2 according to the invention explained with reference to FIG. 2.
  • the torque converter device 1 has a torque converter 60 with a pump wheel 62, a turbine wheel 64 and a stator 2 designed in an exemplary manner according to the invention. Furthermore, the torque converter device 1 has a converter housing 66 and a lockup clutch 68. Further, the torque converter device 1 has a torsional vibration damper 70.
  • the converter housing 66 may be rotatably coupled to a motor shaft or shaft in driving connection therewith. From the converter housing 66, a torque can be transmitted via the torque converter 60 to an output shaft 72. This applies in particular when the lockup clutch 68 is open. By closing the lockup clutch 68, a torque can be transmitted from the converter housing 66 via the lockup clutch 68 to the output shaft 72, bypassing the torque converter 60.
  • the minimum axial blade length b is less than or equal to 9.5 mm and / or the ratio of minimum axial blade length b to outer diameter d of the blading assumes values that are less than or equal to 0.056 and / or the ratio of minimum axial blade length b to transducer width B is less than or equal to 0.18.
  • the number of blades N s of the guide wheel 2 in the design according to FIG. 4 is greater than or equal to 40 and / or the ratio of blade number to outer diameter of the blading (N s / d) is greater than or equal to 0.2.
  • Such guide wheels may e.g. done by die casting, but also by punching or bending the blade wheel of sheet metal.
  • the space required for the hydrodynamic circuit space can be reduced or significantly reduced.
  • a stator or impeller 2 corresponding to the design according to FIG. 2 is used. It may further be provided that in the design according to FIG. 4, the blades have blade profiles which correspond to the blade profile 42 explained with reference to FIG. 3.
  • stator or impeller in the design according to FIG. 4 is produced by a method according to the invention, in particular a method according to the invention which has been explained with reference to FIG. 1 or development of such a method.
  • FIG. 5 shows a table with exemplary values for characteristic values mentioned there, which may for example be given in the design according to FIG. 4.
  • FIG. 6 shows a further, exemplary embodiment of a paddle wheel or stator wheel 2 according to the invention, which may be part of an exemplary torque converter device 1 according to the invention.
  • a first component 20 and a second component 22 are provided, which are each designed, for example, as shaped sheet metal parts. But it can also be provided that these components 20, 22 are made for example in aluminum technology.
  • the first component 20 is made of a one-piece part and forms an inner ring 24 and an outer ring 28.
  • the second component 22 is made of a one-piece part and forms an inner ring 26 and an outer ring 30. Radially between these inner rings 24, 26 and these outer rings 28, 30, a plurality of blades 32, 34 is formed. This is in particular such that the blades 32 are each assigned to the first component 20 and the blades 34 are each assigned to the second component 22, or that the first component 20 is integrally formed with the (complete) blades 32, and the second Component 22 with the (full) blades 34 is integrally formed.
  • Each of the blades 32 and 34 is formed between their respective leading edge and their respective trailing edge of a one-piece part, so that each of the blades 32 b. 34 each of exactly one of the components 20 or 22 is integrally formed.
  • each of the blades between their respective leading edge and their respective trailing edge is formed from an integral part, so that each of the blades is in each case integrally formed by exactly one of the components 20 or 22 is trained.
  • the axial spacing of the two inner rings 24 and 26 deviates from the axial spacing of the two outer rings 28 and 30. This is so here that the two outer rings 28, 30 - seen in the axial direction - lie directly against each other and the two inner rings 24, 26 - seen in the axial direction - have such a distance from each other that between these two rings, 24 and 26, an axial gap is trained. It is thus created to increase the axial stiffness a spread.
  • Torque converter device Paddle or stepwheel Step Step First component Second component Inner ring of 20 Inner ring of 22 Outer ring of 20 Outer ring of 22 Scoop of 20 Scoop of 22 Inner ring device
  • Exemplary conventional blade profile Exemplary blade profile according to the invention Entry edge of 40 Exit edge of 40 Leading edge of 42 Outlet edge of 42 Torque converter Impeller Turbine wheel Converter housing Lock-up clutch Torsional vibration damper Output shaft

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leitrad (2) für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (60), wobei dieses Leitrad eine Vielzahl von Schaufeln (32, 34) aufweist, wobei das Leitrad mehrere, separat voneinander hergestellte und jeweils eine oder mehrere der Schaufeln des Leitrades aufweisende Bauteile (20, 22) aufweist, die fest miteinander verbunden sind, wobei diese Bauteile relativ so zueinander angeordnet sind, dass die Schaufeln verschiedener Bauteile jeweils in der sich um eine zentrale Achse des Leitrades erstreckenden Umfangsrichtung unter Bildung von in dieser Umfangsrichtung gegebenen Zwischenräumen versetzt zueinander angeordnet sind.

Description

Schaufel- bzw. Leitrad für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler,
Verfahren zur Herstellung eines derartigen Leitrades sowie hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einem derartigen Leitrad
Die Erfindung betrifft ein Leitrad für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Leitrades sowie einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem derartigen Leitrad.
Der Entwurf der hydrodynamischen Komponenten für Drehmomentwandler ist häufig durch enge Bauraumvorgaben eingegrenzt. Die Leitradbeschaufelung hat üblicherweise einen großen axialen Platzbedarf, worauf die Komponenten "Pumpe" und "Turbine" maßgeblich abgestimmt werden müssen.
Die Herstellung von Leiträdern für Drehmomentwandler erfolgt gemäß dem Stand der Technik üblicherweise in Aluminium-Gussdrucktechnik. Auch Kunststoff-Leiträder kommen im Stand der Technik zum Einsatz. Die Schaufeln sind durch ein strömungsgünstig gestaltetes Profil gekennzeichnet. Häufig werden NACA-Profile für den Schaufelentwurf verwendet; es kommen aber auch andere Profile zum Einsatz. Bei der Herstellung im Druckguss(verfahren) unterscheidet man zwischen axial und radial entformten Leiträdern. Axial entformte Leiträder sind in der Herstellung günstiger, dafür aber in der Schaufelformgebung begrenzt (z.B. sind i.d.R. keine Schaufelüberlappungen möglich). Radial entformte Leiträder bieten i.d.R. mehr Möglichkeiten für den Schaufelentwurf, sind aber in der Herstellung sehr aufwendig und damit teuer.
Aus der US 3,572,034 ist ein Leitrad für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler bekannt, das mittels zweier axial benachbarter, separat hergestellter und miteinander verbundener Blechformteile gebildet wird, wobei jedes dieser beiden Blechformteile einen radialen Innenring und einen radialen Außenring bereitstellt und wobei die beiden damit gebildeten Außenringe miteinander verbunden sind und wobei die beiden damit gebildeten Innenringe miteinander verbunden sind. Zwischen den Innenringen und den Außenringen werden Schaufeln ausgebildet. Diese Schaufeln sind dadurch gebildet, dass Abschnitte dieser Schaufeln aus den Blechformteilen herausgebogen sind, und zwar derart, dass jede der Schaufeln aus zwei separaten Teilen zusammengesetzt ist. Dieses ist so, dass das eine der beiden Blechformteile für jede der Schaufeln die Schaufeleintrittskante sowie hieran angrenzende Abschnitte ausbil- det und das andere der beiden Blechformteile die jeweiligen Schaufelaustrittskanten mit den daran angrenzenden Bereichen ausbildet, so dass mittels der von den beiden Blechformteilen bereitgestellten Bereichen jeweils Schaufeln gebildet werden, die jeweils aus zwei Teilen hergestellt sind.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Leitrad für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler zu schaffen, das einen geringen axialen Bauraum für seine Schaufeln fordert und im Übrigen kostengünstig und fertigungstechnisch auf einfache Weise herstellbar ist.
Erfindungsgemäß wird nun insbesondere ein Leitrad gemäß Anspruch 1 oder gemäß Anspruch 2 oder gemäß Anspruch 10 oder gemäß Anspruch 11 vorgeschlagen. Ein erfindungsgemäßer Drehmomentwandler ist Gegenstand des Anspruchs 12. Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist Gegenstand des Anspruchs 13. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Es wird also insbesondere ein Schaufel- bzw. Leitrad für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler vorgeschlagen. Dieses Leitrad weist eine Vielzahl von Schaufeln auf. Das Leitrad weist mehrere, separat voneinander hergestellte und jeweils eine oder mehrere der Schaufeln des Leitrades aufweisende Bauteile auf, die fest miteinander verbunden sind, wobei diese Bauteile relativ so zueinander angeordnet sind, dass die Schaufeln verschiedener dieser Bauteile jeweils in der sich um eine zentrale Achse des Leitrades erstreckenden Umfangs- richtung unter Bildung von in dieser Umfangsrichtung gegebenen Zwischenräumen versetzt zueinander angeordnet sind. Insbesondere ist jede der Schaufeln ist zwischen ihrer jeweiligen Eintrittskante und ihrer jeweiligen Austrittskante aus einem einstückigen Teil ausgebildet, so das jede der Schaufeln jeweils von genau einem der eine oder mehrere der Schaufeln des Leitrades aufweisenden Bauteile, insbesondere einstückig, ausgebildet ist. Es ist also insbesondere - und zwar insbesondere im Gegensatz zu der aus US 3,572,034 bekannten Gestaltung - vorgesehen, dass jede der Schaufeln jeweils aus einem einstückigen Teil hergestellt ist, also insbesondere nicht - wie es gemäß der US 3,572,034 vorgesehen ist - aus jeweils zwei Teilen, von denen eines den Abschnitt mit der Eintrittskante und das andere den Abschnitt mit der Austrittskante bereitstellt. Verschiedene Schaufeln können in vorteilhafter Gestaltung der Erfindung allerdings verschiedenen Bauteilen zugeordnet sein bzw. von diesen gebildet werden. Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei der in Umfangsrichtung benachbarte Schaufeln jeweils von separaten Bauteilen gebildet werden. Ferner wird insbesondere ein Schaufel- bzw. Leitrad für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler vorgeschlagen, wobei die Schaufeln dieses Schaufel- bzw. Leitrades und / oder die eine oder mehrere Schaufeln aufweisenden Bauteile aus Blech sind.
Ferner wird insbesondere ein Leitrad für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler vorgeschlagen, das mehrere, separat voneinander hergestellte und jeweils eine oder mehrere der Schaufeln des Leitrades aufweisende Bauteile aufweist, die fest miteinander verbunden sind und jeweils einen Innenring und einen Außenring aufweisen, wobei der axiale Abstand zweier benachbarter Außenringe von dem axialen Abstand der diesen beiden Außenringen zugeordneten Innenringe zur Bildung einer die - insbesondere axiale - Steifigkeit vergrößernden Spreizung voneinander abweichen.
In vorteilhafter Weiterbildung ist jede der Schaufeln aus Vollmaterial gebildet, also insbesondere nicht als Hohlschaufel ausgebildet.
Es kann vorgesehen sein, dass die Schaufeln jeweils im Wesentlichen eine konstante Dicke aufweisen. Die Schaufeln weisen quer zu Dicke vorzugsweise eine rechteckige Form auf.
Insbesondere ist ein Leitrad mit aus Blech geformten Schaufelrad, insbesondere zur Verwendung in einem Drehmomentwandler, vorgesehen.
Ferner wird insbesondere ein Schaufel- bzw. Leitrad für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler vorgeschlagen, wobei dieses Schaufel- bzw. Leitrad eine radial innen gelegene Innenring-Einrichtung und eine radial außen gelegene Außenring-Einrichtung aufweist, sowie einen Vielzahl von Schaufeln die radial zwischen der Innenring-Einrichtung und der Außenring-Einrichtung vorgesehen sind, wobei die minimale axiale Schaufellänge kleiner oder gleich 9,5 mm ist und / oder das Verhältnis von minimaler axialer Schaufellänge zum Außendurchmesser der Beschaufelung Werte annimmt die kleiner oder gleich 0,056, bevorzugt kleiner oder gleich 0,035, bevorzugt kleiner oder gleich 0,02 sind und / oder das Verhältnis von minimaler axialer Schaufellänge zu der Wandlerbreite, insbesondere Wandlerbreite eines Drehmomentwandlers, in dem das Schaufel- bzw. Leitrad verbaut ist, kleiner oder gleich 0,18, bevorzugt kleiner oder gleich 0,15, bevorzugt kleiner oder gleich 0,12, bevorzugt kleiner oder gleich 0,1 ist, und wobei die Anzahl der Schaufeln größer oder gleich 40, bevorzugt größer oder gleich 46, bevorzugt größer oder gleich 50, bevorzugt größer oder gleich 56, bevorzugt größer oder gleich 60 ist. - A -
Ferner wird insbesondere ein Drehmomentwandler für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen, wobei der Drehmomentwandler ein Pumpenrad, ein Turbinenrad sowie ein Leitrad aufweist, wobei das Leitrad entsprechend einem erfindungsgemäßen Leitrad ausgebildet ist.
Ferner wird erfindungsgemäße ist ein Verfahren zur Herstellung einen Leitrades für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler vorgeschlagen, welches die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen wenigstens eines Bleches bzw. einer Blechplatine;
Bearbeiten des Bleches bzw. der Blechplatine durch Trennen;
Bearbeiten des eine Ebene aufspannenden Bleches bzw. der eine Ebene aufspannenden Blechplatine durch Umformen zur Bildung eines wenigstens eine, bevorzugt mehrere, Schaufel(n) aufweisenden Bauteils des Leitrades,
wobei im Rahmen dieses Umformens eine oder mehrere Schaufeln des herzustellenden Leitrades derart verlagert bzw. gebogen werden, dass sie gegenüber der Ebene des Bleches bzw. der Ebene der Blechplatine verlagert werden.
Im Folgenden sollen nun Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden, ohne dass die Erfindung hierdurch beschränkt werden soll. Dabei zeigt:
Fig. 1 die Schritte eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung;
Fig. 2 ein (erstes) beispielhaftes erfindungsgemäßes Schaufelrad bzw. Leitrad in einer 3-D- Ansicht mit zwei ineinandergreifenden Schaufelblechen;
Fig. 3 ein herkömmliches Schaufelprofil eines Leitrades im Vergleich zum Profil eines aus Blech geformten Schaufelrades bzw. Schaufelprofils eines beispielhaften erfindungs gemäßen Leitrades; Fig. 4 eine beispielhafte erfindungsgemäße Drehmomentwandler-Vorrichtung mit einem beispielhaften erfindungsgemäßen Leitrad;
Fig. 5 eine Tabelle mit Werten die bei einer beispielhaften Gestaltung, und insbesondere den beispielhaften Gestaltungen gemäß den verbleibenden Fig., gegeben sein können; und
Fig. 6 eine weiteres beispielhaftes erfindungsgemäßes Leitrad in teilweiser Darstellung, das Bestandteil einer beispielhaften erfindungsgemäßen Drehmomentwandler-Vorrichtung sein kann.
Wie bereits angesprochen zeigt Fig. 1 in schematischer Ansicht die Schritte eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahrens.
Im Schritt 10 wird wenigstens ein Blech bzw. wenigstens eine Blechplatine bereitgestellt.
Im Schritt 12 wird dieses Blech bzw. diese Blechplatine durch Trennen, wie beispielsweise Schneiden oder Laserschneiden oder Sägen oder dergleichen, bearbeitet. Dieses kann beispielsweise so sein, dass das Blech bzw. die Blechplatine zu einer runden Blechplatine bzw. zu einem runden Blech geformt wird. Ferner kann im Schritt 12 vorgesehen sein, dass Abschnitte erzeugt werden, die Schaufeln sind bzw. Schaufel- bzw. im fertig gestellten Leitrad Schaufeln bilden. Hierzu können insbesondere die Umfangskonturen bzw. Abschnitte der Um- fangskonturen durch Trennen erzeugt werden. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das herzustellende Leitrad einen Innenring und/oder einen Außenring aufweist und dass im Rahmen des Trennens gemäß Schritt 12 ein Abschnitt erzeugt wird, der den Außenring bilden soll und/oder ein Abschnitt erzeugt wird, der später den Innenring bilden soll und/oder Abschnitte erzeugt werden, die hinterher Schaufeln bilden sollen. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Trennen so erfolgt, dass nach dem Trennen die Schaufeln bzw. die Abschnitte, die Schaufeln bilden sollen, einstückig mit dem Abschnitt, der später den Innenring bilden soll und/oder dem Abschnitt, der später den Außenring bilden soll, verbunden bleiben.
Anzumerken ist in diesem Zusammenhang, dass in einer Modifikation auch vorgesehen sein kann, dass im Rahmen des Trennens nur die Bereiche konturiert werden, die später Schaufeln bilden sollen. Gemäß einer weiteren alternativen Gestaltung kann vorgesehen sein, dass im Rahmen des Trennens Bereiche konturiert werden, die später Schaufeln des Leitrads bilden sollen und ein Bereich konturiert wird, der später einen Außenring bilden soll. In weiterer alternativer Gestaltung kann vorgesehen sein, dass im Rahmen des Trennens ein Bereich konturiert wird, der später einen Innenring des Leitrades bilden soll und Bereiche konturiert werden, die später Schaufeln des Leitrads bilden sollen.
Es kann also insbesondere auch vorgesehen sein, dass das bzw. ein Bauteil des Leitrades, das aus dem Blech bzw. der Blechplatine geformt wird, ein Bauteil ist, welches ein oder mehrere Schaufeln sowie einen Innenring (und nicht zusätzlich einen Außenring) aufweist bzw. ausbildet. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das bzw. ein Bauteil, welches aus dem Blech bzw. der Blechplatine geformt wird, ein Bauteil ist, das einen Innenring des Leitrades sowie mehrere Schaufeln, nicht aber einen Außenring des Leitrades aufweist bzw. ausbildet.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das bzw. ein Bauteil, das aus dem Blech bzw. der Blechplatine geformt wird, so ist, dass es einen Innenring und einen Außenring sowie eine oder mehrere sich radial zwischen diesem Innenring und diesem Außenring erstreckende Schaufeln aufweist bzw. ausbildet.
Im Schritt 14 wird das eine Ebene aufspannende Blech bzw. die eine Ebene aufspannende Blechplatine durch Umformen zur Bildung eines wenigstens eine Schaufel aufweisenden Bauteils des Leitrades bearbeitet. Dieses Umformen kann insbesondere durch Biegen und/oder Tiefziehen erfolgen.
Es ist im Rahmen dieses Umformens vorgesehen, dass eine oder mehrere Schaufeln des herzustellenden Leitrades derart verlagert bzw. gebogen werden, dass sie gegenüber der E- bene des Bleches bzw. der Ebene der Blechplatine verlagert werden. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Blech bzw. die Blechplatine - zumindest vor dem Umformen - eine E- bene aufspannt, die im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse des fertiggestellten Bauteils bzw. des fertiggestellten Leitrades ist.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des angesprochenen Verfahrens ist vorgesehen, dass mehrere Bauteile des zu erzeugenden Leitrades in der vorerwähnten Weise gefertigt werden. Die exakte Kontur dieser (verschiedenen) Bauteile kann dabei gewisse Unterschiede aufweisen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die dabei entstehenden Bauteile so ausgestaltet sind, dass sie - insbesondere im Hinblick auf die Axialrichtung der Drehachse des zu erzeugenden Leitrades - axial aneinandergefügt werden können. Diese Bauteile können sich insbesondere auch hinsichtlich der erzeugten Schaufelzahlen unterscheiden. Gemäß dieser Weiterbildung ist also vorgesehen, dass mehrere Bauteile des herzustellenden Leitrades jeweils aus einem Blech hergestellt werden, wobei diese Bauteile jeweils Schaufeln des zu erzeugenden Leitrades aufweisen. Die Schaufeln sind dabei insbesondere so, dass sie vollständige Schaufeln ausbilden, die also von der Eintrittskante der Schaufel bis zur Austrittskante der Schaufel über die gesamte Schaufel hinweg vollständig sind.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die entsprechend einem anhand der Fig. 1 erläuterten Verfahren hergestellten einzelnen Bauteile des zu erzeugenden Leitrades jeweils so sind, dass sie einen Innenring sowie einen Außenring aufweisen sowie sich radial zwischen diesem Innenring und diesem Außenring erstreckende Schaufeln, die einstückig mit dem jeweils betreffenden Innenring und einstückig mit dem jeweils betreffenden Außenring verbunden sind bzw. jeweils als Gesamtheit aus jeweils einem einstückigen Blech bzw. einer einstückigen Blechplatine erzeugt wurden.
Die angesprochenen verschiedenen Bauteile des zu erzeugenden Leitrades werden dann gemäß dieser Weiterbildung aneinandergefügt, und zwar insbesondere - bezogen die Achsrichtung der Drehachse des zu erzeugenden Leitrades - axial aneinandergefügt. Vor diesem Fügen werden sie allerdings so zueinander in Position gebracht, dass die Schaufeln jeweils verschiedener eine oder mehrere Schaufeln aufweisender Bauteile des herzustellenden Leitrades in der - bezüglich der auf die zentrale Längsachse des herzustellenden Leitrades bezogenen - Umfangsrichtung zu sämtlichen Schaufeln beabstandet sind, die Bestandteil eines beliebigen des oder der anderen eine oder mehrere Schaufeln aufweisenden Bauteils sind.
Dieses ist insbesondere so, dass zwischen jeder beliebigen Schaufel eines dieser Bauteile und jeder beliebigen Schaufel eines bzw. eines jeden anderen Bauteils ein in - bezogen auf die Umfangsrichtung der zentralen Längsachse des zu erzeugenden Leitrades - Umfangsrichtung gegebener Abstand unter Bildung eines jeweiligen Zwischenraums gegeben ist.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung werden die jeweils eine oder mehrere Schaufeln aufweisenden Bauteile vor dem Fügen so relativ zueinander positioniert, dass nach dem Fügen in - bezogen auf die Umfangsrichtung der sich um die zentrale Längsachse des zu erzeugenden Leitrades gegebenen zentralen Längsachse - Umfangsrichtung jeweils im Wesentlichen die gleichen Abstände jeweils benachbarter Schaufeln gegeben sind, wobei sich dieses insbesondere auf die jeweils gleiche Radialstellung - bezogen auf die Radialrichtung der angesprochenen zentralen Längsachse - bezieht. In besonders zu bevorzugender Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass - bezogen auf die Radialrichtung der zentralen Längsachse des zu erzeugenden Leitrades - zumindest eine Radialposition existiert, bezüglich welcher der Umfang um die angesprochene zentrale Längsachse kleiner ist als die Summe der Abstandsmaße zwischen der Eintrittskante und der Austrittskante der jeweiligen Schaufeln, die bei den diesem Radialmaß entsprechenden Um- fangspositionen gegeben sind. Es gilt also für zumindest - bezogen auf die Radialrichtung der angesprochenen zentralen Achse - die einem Radialmaß des Leitrades zugeordneten Positionen Folgendes: Wenn der Wert 2*π* (Radius dieser Radialstellung) < (Summe von Abstandsmaßen, die wiefolgt zu ermitteln ist): Bei der angesprochenen Radialstellung wird für jede Schaufel das Abstandsmaß zwischen der Eintrittskante und der Austrittskante der betreffenden Schaufel ermittelt, das bei der genannten Radialstellung gegeben ist. Die Summe wird dann so gebildet, dass für alle Schaufeln des Leitrades das an der betreffenden Radialstellung gegebene Abstandsmaß in diese Summe einfließt. Die so gebildete Summe ist also größer als der kreismäßige Umfang, der an der entsprechenden Radialstellung gegeben ist und sich gemäß der Formel Umfang = 2*π*(Radius der betreffenden Radialstellung) berechnet.
Im Folgenden sollen nun noch einige weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten des - insbesondere anhand der Fig. 1 - erläuterten Verfahrens näher dargelegt werden:
Die Herstellung eines Leitrad-Schaufelrades bzw. eines Leitrades kann aus einer oder aus mehreren ruhenden Blechplatinen bzw. Bleche erfolgen. Diese Blechplatinen bzw. Bleche können beispielsweise im Rahmen eines Trennens erzeugt werden bzw. als runde Bleche bzw. Blechplatinen geformt werden. Die Schaufeln werden z.B. mittels eines Formwerkzeugs aus der Ebene der entsprechend vorgearbeiteten Blechplatine herausgebogen. Durch Verwendung von zwei oder mehreren Platinen, deren Schaufeln später versetzt ineinander greifen, können auch Schaufelräder bzw. Leiträder mit sehr dicht stehenden und / oder überlappenden Schaufeln einfach hergestellt werden (kleine oder negative Visual clearance). Auf diese Weise lassen sich sehr schmale Leiträder mit hohen Schaufelzahlen realisieren. Beim Aufbiegen erhalten die Schaufeln die für die jeweils gewünschten hydrodynamischen Eigenschaften erforderliche Schaufelwinkelverteilung, durch die die Strömungsumlenkung festgelegt wird. Das nach dem Biegevorgang bzw. Umformvorgang erhaltene Schaufelrad kann zur Reduzierung der Herstellkosten ohne weitere Formgebung verwendet werden oder aber durch weitere Formgebungsschritte (z.B. Anprägen der Ein- bzw. Austrittskanten der Schaufeln, Stauchen der Kanten etc.) in seinen hydrodynamischen Eigenschaften optimiert werden. Die Ausführung des Leitrades bzw. Schaufelrades kann mit nach radial außen frei endenden oder in einen ebenen Außenbereich der Platine auslaufenden Schaufeln erfolgen. Zur Reduzierung der Leckage- Volumenströme über die Spalte zwischen Turbine bzw. Turbinenrad und Leitrad bzw. zwischen Leitrad und Pumpe bzw. Pumpenrad kann der ebene Außenbereich der Platine bzw. des Blechs auch in weiteren Arbeitsschritten zur gewünschten Seite umgebogen werden. Die Anbindung der Schaufelräder an die Leitrad-Nabe kann z.B. durch Verschrauben, Vernieten, Verschweißen oder andere Fügetechniken erfolgen.
Fig. 2 zeigt ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Schaufelrad bzw. Leitrad 2 in schemati- scher Darstellung. Dieses Schaufelrad bzw. Leitrad 2 weist zwei, insbesondere genau zwei, Bauteile 20, 22, die hier Schaufelbleche bzw. Leitradbleche 20, 22 sind. Dieses ist hier so, dass die Bauteile 20, 22 bzw. Schaufelbleche 20, 22 bzw. Leitradbleche 22, 20 ineinander greifen. Jedes der beiden Bauteile 20, 22 bzw. Schaufelbleche 20, 22 bzw. Leitradbleche 20, 22 - im Folgenden wird zur Vereinfachung von Schaufelblechen 20, 22 gesprochen - weist einen Innenring 24 bzw. 26, einen Außenring 28 bzw. 30 sowie eine Mehrzahl von Schaufeln 32 bzw. 34 auf.
Anzumerken ist, dass anhand des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 eine Gestaltung erläutert wird bzw. wurde, bei der das Schaufelrad bzw. Leitrad 2 zwei bzw. genau zwei Bauteile 20, 22 mit jeweils einem Innenring 24, 26, einem Außenring 28, 30 sowie Schaufeln 32, 34 aufweist, wobei anzumerken ist, dass zur Bildung des Schaufelrades bzw. Leitrades 2 auch mehr als zwei derartige Bauteile 20, 22 gegeben sein können, wie beispielsweise drei Bauteile oder vier Bauteile oder fünf Bauteile oder mehr als fünf Bauteile, wobei dabei insbesondere das im Folgenden Erläuterte entsprechend gilt.
Die inneren Ringe 24, 26 der Bauteile 20 bzw. 22 sind im Wesentlichen so ausgebildet, dass sie deckungsgleich aneinander bzw. übereinander gelegt werden können, und zwar insbesondere bei Blickrichtung in Axialrichtung des Schaufelrades bzw. Leitrades 2.
Auch die Außenringe 28 und 30 sind im Wesentlichen so ausgebildet, dass sie im Wesentlichen deckungsgleich aneinander bzw. übereinander gelegt werden können, und zwar insbesondere bei Blickrichtung in Axialrichtung des Schaufelrades bzw. Leitrades 2.
Die Bauteile 20 und 22 liegen - insbesondere axial - aneinander an und zwar insbesondere so, dass die angesprochenen Innenringe 24 und 26, einerseits, und die angesprochenen Außenringe 28, 30, andererseits, in Axialrichtung des Schaufelrades bzw. Leitrades 2 gesehen im Wesentlichen deckungsgleich übereinander liegen. Die beiden Bauteile 20, 22 sind allerdings, bezogen auf die Umfangsrichtung der zentralen Längsachse bzw. der Ringe 24, 26, 28, 30, so zueinander verdreht angeordnet, dass die Schaufeln 32, die von dem ersten Bauteil 20 ausgebildet sind, in Umfangsrichtung jeweils beabstandet zu den Schaufeln 34 sind, die von dem zweiten Bauteil 22 ausgebildet werden.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Anzahl der Schaufeln 32, die von dem ersten Bauteil 20 ausgebildet werden, gleich der Anzahl der Schaufeln 34 ist, die von bzw. an dem zweiten Bauteil 22 ausgebildet werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass in einem umfangsmäßigen Zwischenraum zwischen jeweils zwei um- fangsmäßig benachbarten Schaufeln 32 des ersten Bauteils 20 jeweils eine Schaufel 34 des zweiten Bauteils 22 vorgesehen ist, so dass abwechselnd Schaufeln des erste Bauteils 20 und Schaufeln des zweiten Bauteils 22 in Umfangsrichtung gegeben sind. Es kann aber alternativ auch vorgesehen sein, dass die angesprochenen Anzahl der Schaufeln 32, die von dem ersten Bauteil 20 ausgebildet werden, größer ist als die Anzahl der Schaufeln 34 ist, die von bzw. an dem zweiten Bauteil 22 ausgebildet werden, oder dass die angesprochenen Anzahl der Schaufeln 32, die von dem ersten Bauteil 20 ausgebildet werden, kleiner der Anzahl der Schaufeln 34 ist, die von bzw. an dem zweiten Bauteil 22 ausgebildet werden.
Das erste Bauteil ist mit dem zweiten Bauteil fest, beispielsweise durch Schweißen oder Löten oder Verschrauben oder dergleichen, verbunden.
Wie Fig. 2 zeigt, sind die Schaufeln 32, 34 jeweils so angeordnet, dass ihre Haupterstre- ckungsrichtung bzw. die von diesen jeweils aufgespannte Fläche nicht in der Ebene liegt, die durch die Ringe 24, 26, 28, 30 aufgespannt wird. Die Schaufeln 32, 34 sind insbesondere verdreht bzw. verdrillt bezüglich der Ebene, die durch die Ringe 26, 28, 30, 32 aufgespannt wird.
Die in der Fig. 2 gezeigte Gestaltung kann in vorteilhafter Ausgestaltung gemäß einem anhand der Fig. 1 erläuterten Verfahren hergestellt und entsprechend den dort erläuterten Weiterbildungen weitergebildet sein.
Anzumerken ist, dass bei der Gestaltung gemäß Fig. 2 die Schaufeln 32 einstückig mit dem Innenring 24 und dem Außenring 28 verbunden sind bzw. aus einem einstückigen Teil hergestellt sind, und dass die Schaufeln 34 mit dem Innenring 26 sowie dem Außenring 30 einstückig verbunden sind bzw. aus einem einstückigen Teil hergestellt sind. Die Anmelderin hat bereits einen beispielhaften Prototyp einer beispielhaften erfindungsgemäßen Gestaltung gefertigt. Dabei wurde das Schaufelrad bzw. Leitrad 2 aus Aluminium gefräst. Es soll allerdings in vorteilhafter Weise später bzw. in praktischen Anwendungen aus Blech geformt sein. Die Kennlinienmessung zeigt bei dem Prototyp vergleichbare Eigenschaften wie ein herkömmliches Leitrad, das beispielsweise 27 Schaufeln aufweist, mit gleicher Schaufelwinkelverteilung, wobei jedoch die meridionale Länge um ca. 50 % verringert und die Schaufelanzahl auf 54 verdoppelt wurde.
Eine aus Blech geformte Gestaltung kann insbesondere so sein, dass zwei Blechteile mit jeweils 27 Schaufeln vorgesehen sind. Die beiden (Blech-)Teile können am Außen- und Innenradius beispielsweise eben sein. Der Achsversatz der Schaufeln durch das "Stapeln" der beiden Blechteile wird in vorteilhafter Ausgestaltung ausgeglichen, wobei darauf auch verzichtet werden kann, da Untersuchungen gezeigt haben, dass sich hierdurch nur geringe Kennlinienunterschiede ergeben.
Es wird also insbesondere ein aus Blech geformtes Schaufelrad für Leiträder von Drehmomentwandlern zur Bauraum- und Kostenreduzierung geschaffen. Die Herstellung erfolgt beispielsweise mittels Biegewerkzeug aus entsprechend vorgearbeiteten Blechplatinen. Durch Verwendung von zwei oder mehreren Platinen, die nach der Umformung versetzt montiert werden, können auch Leiträder mit sehr dicht stehenden oder überlappenden Schaufeln leicht realisiert werden. Auf diese Weise können auch sehr schmale Leiträder mit hohen Schaufelzahlen realisiert werden.
Wie die Gestaltung gemäß Fig. 2 zeigt lassen sich somit - zumindest gemäß Weiterbildungen der Erfindung - sehr schmale Leiträder mit hohen Schaufelzahlen realisieren. Zumindest gemäß Weiterbildungen der Erfindung wird eine Reduzierung des Bauraums durch schmale Schaufel- bzw. Leiträder mit hoher Schaufelzahl sowie eine Reduzierung der Herstellkosten durch Verwendung eines aus Blech geformten Schaufel- bzw. Leitrades ermöglicht.
Fig. 3 zeigt ein beispielhaftes herkömmliches Schaufelprofil 40 im Vergleich zu einem beispielhaften Profil 42 eines aus Blech geformten Schaufelrades bzw. Leitrades. Dieses beispielhafte, aus Blech geformte Profil 42 ist insbesondere ein solches, welches bei einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausgestaltung, wie beispielsweise der Ausgestaltung gemäß Fig. 2 oder der Ausgestaltung gemäß Fig. 4, gegeben sein kann. Fig. 3 kann entnommen werden, dass der Abstand von der Eintrittskante 40 zur Austrittskante 46 bei einem herkömmlichem Schaufelprofil größer ist als der Abstand von der Eintrittskante 48 zur Austrittskante 50 des beispielhaften erfindungsgemäßen Schaufelprofils 42. Anzumerken ist, dass der Abstand zwischen der jeweiligen Eintrittskante und der jeweiligen Austrittskante insbesondere der entlang der jeweiligen Skelettlinie gemessen Abstand sein soll. Ferner kann Fig. 3 entnommen werden, dass das herkömmliche Schaufelprofil 40 abgerundeter ausgebildet ist und dass das beispielhafte erfindungsgemäße Schaufelprofil beispielsweise eine im Wesentlichen konstante Schaufeldicke aufweisen kann.
Fig. 4 zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Drehmomentwandler- Vorrichtung 1 , bei der ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Leitrad 2 gegeben ist, wie beispielsweise das anhand der Fig. 2 erläuterte beispielhafte erfindungsgemäße Leitrad 2.
Die Drehmomentwandler-Vorrichtung 1 weist einen Drehmomentwandler 60 mit einem Pumpenrad 62, einem Turbinenrad 64 und einem in beispielhafter erfindungsgemäßer Weise ausgestalteten Leitrad 2 auf. Ferner weist die Drehmomentwandler-Vorrichtung 1 ein Wandlergehäuse 66 sowie eine Wandlerüberbrückungskupplung 68 auf. Ferner weist die Drehmomentwandler-Vorrichtung 1 einen Torsionsschwingungsdämpfer 70 auf. Das Wandlergehäuse 66 kann drehfest mit einer Motorwelle oder damit in treibender Verbindung stehenden Welle gekoppelt werden. Von dem Wandlergehäuse 66 kann ein Drehmoment über den Drehmomentwandler 60 zu einer Abtriebswelle 72 übertragen werden. Dieses gilt insbesondere bei geöffneter Wandlerüberbrückungskupplung 68. Durch Schließen der Wandlerüberbrückungskupplung 68 kann ein Drehmoment vom Wandlergehäuse 66 über die Wandlerüberbrückungskupplung 68 unter Umgehung des Drehmomentwandlers 60 zur Abtriebswelle 72 übertragen werden.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Gestaltung ist vorgesehen, dass die minimale axiale Schaufellänge b kleiner oder gleich 9,5 mm ist und / oder das Verhältnis von minimaler axialer Schaufellänge b zum Außendurchmesser d der Beschaufelung Werte annimmt, die kleiner oder gleich 0,056 sind und / oder das Verhältnis von minimaler axialer Schaufellänge b zur Wandlerbreite B kleiner oder gleich 0,18 ist. In vorteilhafter Weiterbildung ist die Schaufelanzahl Ns des Leitrades 2 bei der Gestaltung gemäß Fig. 4 größer oder gleich 40 und/oder das Verhältnis von Schaufelzahl zum Außendurchmesser der Beschaufelung (Ns/d) größer oder gleich 0,2. Dieses bzw. die Erhöhung der Schaufelzahl (die alternativ auch auf vom vorgenannten Wertebereich abweichende Werte erhöht sein kann) kann insbesondere der Fall sein, um einer Ver- schlechterung der hydrodynamischen Eigenschaften durch die reduzierte axiale Schaufellänge entgegenzuwirken.
Die Herstellung solcher Leiträder kann z.B. durch Druckguss, aber auch durch Stanzen oder Biegen des Schaufelrades aus Blech erfolgen. Durch die Abstimmung der Komponenten Pumpe bzw. Pumpenrad und Turbine bzw. Turbinenrad auf das - insbesondere schmale - Leitrad kann der für den hydrodynamischen Kreislauf benötigte Bauraum reduziert werden bzw. erheblich reduziert werden.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung wird bei der Gestaltung gemäß Fig. 4 ein Leitrad bzw. Schaufelrad 2 entsprechend der Gestaltung gemäß Fig. 2 eingesetzt. Es kann ferner vorgesehen sein, dass bei der Gestaltung gemäß Fig. 4 die Schaufeln Schaufelprofile aufweisen, die dem anhand der Fig. 3 erläuterten Schaufelprofil 42 entsprechen.
In vorteilhafter Weiterbildung ist das Leitrad bzw. Schaufelrad bei der Gestaltung gemäß Fig. 4 durch ein erfindungsgemäßes Verfahren, insbesondere ein erfindungsgemäßes Verfahren, das anhand der Fig. 1 erläutert wurde oder Weiterbildung eines solchen Verfahrens, hergestellt.
Fig. 5 zeigt eine Tabelle mit beispielhaften Werten für dort genannte Kennwerte, die beispielsweise bei der Gestaltung gemäß Fig. 4 gegeben sein können.
Fig. 6 zeigt eine weitere, beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaufelrades bzw. Leitrades 2, das Bestandteil einer beispielhaften erfindungsgemäßen Drehmomentwandler-Vorrichtung 1 sein kann.
Wie Fig. 6 entnommen werden kann, ist ein erstes Bauteil 20 sowie ein zweites Bauteil 22 vorgesehen, die beispielsweise jeweils als Blechformteile ausgebildet sind. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass diese Bauteile 20, 22 beispielsweise in Aluminium-Technik hergestellt sind.
Das erste Bauteil 20 ist aus einem einstückigen Teil hergestellt und bildet einen Innenring 24 sowie einen Außenring 28 aus. Auch das zweite Bauteil 22 ist aus einem einstückigen Teil hergestellt und bildet einen Innenring 26 sowie einen Außenring 30 aus. Radial zwischen diesen Innenringen 24, 26 und diesen Außenringen 28, 30 wird eine Vielzahl von Schaufeln 32, 34 ausgebildet. Dies ist insbesondere so, dass die Schaufeln 32 jeweils dem ersten Bauteil 20 zugeordnet sind und die Schaufeln 34 jeweils dem zweiten Bauteil 22 zugeordnet sind, bzw., dass das erste Bauteil 20 mit den (vollständigen) Schaufeln 32 einstückig ausgebildet ist, und das zweite Bauteil 22 mit den (vollständigen) Schaufeln 34 einstückig ausgebildet ist.
Jede der Schaufeln 32 bzw. 34 ist zwischen ihrer jeweiligen Eintrittskante und ihrer jeweiligen Austrittskante aus einem einstückigen Teil ausgebildet, so dass jede der Schaufeln 32 b zw. 34 jeweils von genau einem der Bauteile 20 oder 22 einstückig ausgebildet ist.
Auch bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 2 und 4 ist insbesondere vorgesehen, dass dort jede der Schaufeln zwischen ihrer jeweiligen Eintrittskante und ihrer jeweiligen Austrittskante aus einem einstückigen Teil ausgebildet ist, so dass jede der Schaufeln jeweils von genau einem der Bauteile 20 oder 22 einstückig ausgebildet ist.
Bei der Gestaltung gemäß Fig. 6 ist vorgesehen, dass der axiale Abstand der beiden Innenringe 24 und 26 von dem axialen Abstand der beiden Außenringe 28 und 30 abweicht. Dies ist hier so, dass die beiden Außenringe 28, 30 - in Axialrichtung gesehen - unmittelbar aneinander liegen und die beiden Innenringe 24, 26 - in Axialrichtung gesehen - einen derartigen Abstand voneinander aufweisen, dass zwischen diesen beiden Ringen, 24 und 26 ein axialer Zwischenraum ausgebildet wird. Es wird also zur Erhöhung der axialen Steifigkeit eine Spreizung geschaffen.
Bezugszeichenliste
Drehmomentwandler-Vorrichtung Schaufelrad bzw. Leitrad Schritt Schritt Schritt erstes Bauteil zweites Bauteil Innenring von 20 Innenring von 22 Außenring von 20 Außenring von 22 Schaufel von 20 Schaufel von 22 Innenring-Einrichtung beispielhaftes herkömmliches Schaufelprofil beispielhaftes erfindungsgemäßes Schaufelprofil Eintrittskante von 40 Austrittskante von 40 Eintrittskante von 42 Austrittskante von 42 Drehmomentwandler Pumpenrad Turbinenrad Wandlergehäuse Wandlerüberbrückungskupplung Torsionsschwingungsdämpfer Abtriebswelle

Claims

Patentansprüche
1. Leitrad für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (1), wobei dieses Leitrad (2) eine Vielzahl von Schaufeln (32, 34) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitrad (2) mehrere, separat voneinander hergestellte und jeweils eine oder mehrere der Schaufeln (32, 34) des Leitrades (2) aufweisende Bauteile (20, 22) aufweist, die fest miteinander verbunden sind, wobei diese Bauteile (20, 22) relativ so zueinander angeordnet sind, dass die Schaufeln (32, 34) verschiedener dieser Bauteile (20, 22) jeweils in der sich um eine zentrale Achse des Leitrades (2) erstreckenden Umfangsrichtung unter Bildung von in dieser Umfangsrichtung gegebenen Zwischenräumen versetzt zueinander angeordnet sind wobei jede der Schaufeln (32, 34) zwischen ihrer jeweiligen Eintrittskante und ihrer jeweiligen Austrittskante aus einem einstückigen Teil ausgebildet ist, so dass jede der Schaufeln (32, 34) jeweils von genau einem der Bauteile (20 oder 22) einstückig ausgebildet ist.
2. Leitrad für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (1), insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass diese Schaufeln (32, 34) und / oder die eine oder mehrere Schaufeln (32, 34) aufweisenden Bauteile (20, 22) des Leitrades (2) aus Blech sind.
3. Leitrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine oder mehrere Schaufeln (32, 34) aufweisenden Bauteile (20, 22) jeweils aus einem einstückigen Teil, insbesondere einstückigen Blech, einstückig gefertigt sind.
4. Leitrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Leitrad (2) eine - bezogen auf eine zentrale Achse des Leitrades - radial innen gelegene Innenring-Einrichtung (24, 26) und eine - bezogen auf diese zentrale Achse - radial außen gelegene Außenring-Einrichtung (28, 30) aufweist, wobei die Vielzahl von Schaufeln (32, 34) sich radial zwischen der Innenring-Einrichtung (24, 26) und der Außenring-Einrichtung (28, 30) erstrecken.
5. Leitrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehrere Schaufeln (32, 34) aufweisenden Bauteile (20, 22) jeweils einen Innenring (24 bzw. 26) und einen Außenring (28 bzw. 30) aufweisen, wobei diese Innenringe (24, 26) Bestandteil der Innenring-Einrichtung (24, 26) und wobei diese Außenringe (28, 30) Bestandteil der Außenring-Einrichtung (28, 30) sind, und wobei die jeweiligen Schaufeln (32, 34) dieser eine oder mehrere Schaufeln (32, 34) aufweisenden Bauteile (20, 22) jeweils einstückig mit dem einen Innenring (24, 26) des jeweils betreffenden Bauteils (20, 22) und einstückig mit dem Außenring (28, 30) des jeweils betreffenden Bauteils (20, 22) verbunden sind.
6. Leitrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils in Umfangsrichtung benachbarten Schaufeln (32, 34) Bestandteil jeweils verschiedener der jeweils eine oder mehrere Schaufeln (32, 34) aufweisenden Bauteile (20, 22) sind.
7. Leitrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils in Umfangsrichtung benachbarten Schaufeln (32, 34) in dieser Umfangsrichtung jeweils den gleichen Abstand von einander aufweisen.
8. Leitrad gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die jeweils eine oder mehrere Schaufeln (32, 34) aufweisenden Bauteile (20, 22) axial aneinandergesetzt und gefügt sind.
9. Leitrad gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die jeweils eine oder mehrere Schaufeln (32, 34) aufweisenden Bauteile (20, 22) jeweils einen Innenring (24, 26), einen Außenring (28, 30) sowie eine oder mehrere diesen Innenring (24, 26) und diesen Außenring (28, 30) verbindende Schaufeln (32, 34) aufweisen.
10. Leitrad für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (1), insbesondere gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei dieses Leitrad (2) eine radial innen gelegene Innenring-Einrichtung (24, 26) und eine radial außen gelegene Außenring- Einrichtung (28, 30) aufweist, sowie einen Vielzahl von Schaufeln (32, 34) die radial zwischen der Innenring-Einrichtung (24, 26) und der Außenring-Einrichtung (28, 30) vorgesehen sind, wobei die minimale axiale Schaufellänge (b) kleiner oder gleich 9,5 mm ist und / oder das Verhältnis von minimaler axialer Schaufellänge (b) zum Außendurchmesser (d) der Beschaufelung (32, 34) Werte annimmt die kleiner oder gleich 0,056 sind und / oder das Verhältnis von minimaler axialer Schaufellänge (b) zu der Wandlerbreite (B) kleiner oder gleich 0,18 ist, und wobei die Anzahl der Schaufeln (32, 34) größer oder gleich 40 ist.
11. Leitrad für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (1), insbesondere gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitrad (2) mehrere, separat voneinander hergestellte und jeweils eine oder mehrere der Schaufeln (32, 34) des Leitrades (2) aufweisende Bauteile (20, 22) aufweist, die fest miteinander verbunden sind und jeweils einen Innenring (24, 26) und einen Außenring (28, 30) aufweisen, wobei der axiale Abstand zweier benachbarter Außenringe (28, 30) von dem axialen Abstand der diesen beiden Außenringen (28, 30) zugeordneten Innenringe (24, 26) zur Bildung einer die Steifigkeit vergrößernden Spreizung voneinander abweichen.
12. Drehmomentwandler für Kraftfahrzeuge, wobei der Drehmomentwandler (1) ein Pumpenrad (62), ein Turbinenrad (64) sowie ein Leitrad (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitrad (2) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist.
13. Verfahren zur Herstellung einen Leitrades (2) für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (1) mit den Schritten:
Bereitstellen wenigstens eines Bleches bzw. einer Blechplatine;
Bearbeiten des Bleches bzw. der Blechplatine durch Trennen;
Bearbeiten des eine Ebene aufspannenden Bleches bzw. der eine Ebene aufspannenden Blechplatine durch Umformen zur Bildung eines wenigstens eine Schaufel (32, 34) aufweisenden Bauteils des Leitrades (2), wobei im Rahmen dieses Umformens eine oder mehrere Schaufeln (32, 34) des herzustellenden Leitrades (2) derart verlagert bzw. gebogen werden, dass sie gegenüber der Ebene des Bleches bzw. der Ebene der Blechplatine verlagert werden.
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