WO2007147464A1 - Hydrodynamischer drehmomentwandler und verfahren zur herstellung eines solchen - Google Patents

Hydrodynamischer drehmomentwandler und verfahren zur herstellung eines solchen Download PDF

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WO2007147464A1
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torque converter
carrier
hydrodynamic torque
welding
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Bernd Koppitz
Rudolf Reinhardt
Heinz Schultz
Bernhard Ziegler
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Daimler Ag
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316—Impeller making
    • Y10T29/4932—Turbomachine making

Definitions

  • the invention relates according to the one-part claim 1 a hydrodynamic torque converter and according to the one-part claim 6, a method for producing such.
  • hot riveting methods with a hot rivet having a head are already known from US 2005/0161442 A1, GB 1 528 730 and DE 31 40 368 A1.
  • the object of the invention is to provide a hydrodynamic torque converter or a method for producing such, which allows a connection of the turbine after assembly of the torsion damper. This object is achieved with the features of device claim 1 and the features of method claim 6.
  • the torsion damper it is possible to completely complete the torsion damper and, if necessary, to check on function and to fix the turbine on the torsion damper by means of hot rivets in rotation from one side.
  • the large head of the hot rivet is provided on the axial side of the turbine, whereas the narrow bolt of the hot rivet is inserted through a recess of this turbine and is riveted warm with a carrier part of the torsion damper.
  • This assembly from one side ensures that the turbine can only be attached to the torsion damper after the torsion damper has been installed. Indeed, such pre-assembly of turbine and torsion damper can prove costly if the turbine is manufactured at a different production location than the torsion damper.
  • the turbine and the torsion damper would first have to be brought together in one place for assembly and, if appropriate, subsequently be moved to another location for installation with the housing.
  • This problem is exacerbated when the individual components are produced by different manufacturers - in particular OEM (Original Equipment Manufacturer) and suppliers.
  • OEM Oil Engineering Manufacturer
  • the supply of the entire components to a location at which at the same time also large parts of the components are manufactured represents the lowest manufacturing / assembly costs.
  • connection with hot rivets, for example, over the rotationally fixed connection with a splined shaft has the advantage that it is a solid connection without backlash, so it can not come to noise due to resonant vibrations.
  • the turbine can be riveted directly to a plate of the torsion damper, so that this metal sheet forms the said carrier part.
  • a turbine made of very thin sheet metal is advantageous in terms of weight and dynamics, which in turn makes the connection with the hot riveting method problematic.
  • a special carrier may be provided as the carrier part, which may in particular be designed as an annular carrier. The hot rivets are welded onto the carrier.
  • the plate of the torsion damper and the thin turbine between the carrier and the head of the hot rivet is braced.
  • This carrier can be made so thick or sufficiently stiff that it can absorb the forces required for welding and riveting. Furthermore, the carrier can take over a centering function for the turbine and / or a spring carrier of the torsion damper. This carrier may have a blind hole for receiving the burn-up. Since the carrier can be designed in particular as a rotating part, an annular groove can also be provided for the circumferentially distributed hot rivets. The depth of the annular groove advantageously determines the hot riveting length. Thus, a particularly long hot rivet can be provided, whose shrinkage is also correspondingly large, so that a high tensile stress is achieved. These high tension a particularly good positive connection.
  • embossing forms time before riveting a rotation of the sheets against each other.
  • This embossing can be provided in particular in the area of the hot rivet.
  • patent claim 4 advantageously ensures, as an additional function by means of the carrier part, axial positioning of the torsion damper to the transmission input shaft hub.
  • the indirect welding of at least two rivets at the same time ensures that the main flow does not flow over mutually movable parts, so that it can not come to side welds and / or surface damage. At least two evenly distributed around the circumference of welding electrodes provide a security against tilting.
  • FIG. 1 shows a hydrodynamic torque converter 1 with hot rivets in a half section, Fig. 2 to Fig. 4 in a detail of the hydrodynamic torque converter according to FIG. 1 a
  • Fig. 6 shows a clamping of a structural unit of the hydrodynamic torque converter on a machine for hot riveting
  • FIG. 7 and FIG. 8 analogous to FIG. 2 to FIG. 4
  • Fig. 1 shows a hydrodynamic torque converter 1 in a half section.
  • This hydrodynamic torque converter 1 is connected on the input side via a screw connection with a partially flexible driver disk (not shown in more detail) and a crankshaft of a drive motor. Two alternative ways of screwing are shown in the drawing.
  • the hydrodynamic torque converter 1 On the output side, the hydrodynamic torque converter 1 is connected via a spline toothing 52 to a coaxially arranged transmission input shaft of a transmission (not shown).
  • Crankshaft flange are arranged coaxially to a central axis 25.
  • the hydrodynamic torque converter 1 comprises the housing 50, a pump shell 35, a turbine 37 and a stator 38.
  • the following detailed description of the embodiment follows the power flow from the crankshaft to the housing 50. From the housing 50, the power flow to the pump shell 35. In hydrodynamic power transmission of the power flow from this pump shell 35 to the turbine 37 and a torsion damper 17 on the said transmission input shaft transmitted. By contrast, the power flow is transmitted at an engaged lock-up clutch 18 from the housing 50 via the lock-up clutch 18 to the torsion damper 17 and then to the transmission input shaft.
  • the turbine 37 is arranged next to the pump shell 35 on its side facing the drive motor. Axially between the pump shell 35 and the turbine 37, the stator 38 is disposed radially inwardly, which is supported in a conventional manner on a freewheel 39.
  • An inner hub 40 of the freewheel 39 is rotatably connected by means of an internal toothing with a stator shaft, not shown.
  • the turbine 37 has radially inwardly a plurality of evenly distributed on the circumference round recesses 5a, which are shown in more detail in FIG. 2 to FIG. 4.
  • Warm rivets 7, which comprise a head 15 and a shaft 13, are inserted into these recesses 5 a from the turbine 37 side.
  • the heat rivets 7 clamp a spring carrier 44 against an annular carrier 43.
  • the spring carrier 44 is limited against the torsional stiffness of the torsion damper 17 rotatable to a support plate 46th arranged.
  • bow springs 47, 14 of the torsion damper 17 are received in recesses into the sheet
  • the support plate 46 is provided radially outwardly of the bow springs 47, 14 in memorisriehtung with curved lugs 49 which guide the bow springs 14.
  • the support plate 46 is radially inwardly rotatably connected to a transmission input shaft hub 51.
  • This transmission input shaft hub 51 is rotatably connected by means of the aforementioned spline 52 with the transmission input shaft.
  • the carrier 43 is guided radially and axially by means of a sliding bearing on the transmission input shaft hub 51.
  • a lubricant channel 70 is provided for lubrication of the axial sliding surface pairing.
  • This lubricant channel 70 opens into a lubricant channel 71, which is provided for lubrication of the radial sliding surface pairing.
  • This lubricant channel 70 simultaneously ensures the circulation of the converter cooling circuit.
  • the support member 43 is axially supported by an axial rolling bearing 72 on an axial securing ring 73.
  • This axial securing ring 73 is in turn axially supported on an outer ring 74 - i. Clamping ring - of the freewheel 39 from.
  • the coupling plate 53 is immovably connected to an inner plate carrier 54.
  • the inner plate carrier 54 halter via an axial toothing inner clutch plates of the lock-up clutch 18. These clutch plates are rotatably and axially displaceable relative to the inner plate carrier 54.
  • outer clutch plates on a fixedly connected to the housing 50 outer plate carrier 57th rotatably supported and axially displaceable.
  • an axially aligned internal toothing is incorporated into the outer disk carrier 57, in which an external toothing of the outer clutch plates engages.
  • the outer disk carrier 57 extends coaxially with the housing 50 and is friction welded to this movement.
  • the outer and inner clutch plates engage radially with each other.
  • the inner clutch plates 55 friction linings, which are fixed on both sides firmly on a base body. These friction linings are on both sides of the outer clutch plates and on one side to the frontmost clutch plate and an abutment disc 63 at. In this case, a friction torque is transmitted to the contact surfaces.
  • a piston 64 is provided to disengage and engage the lock-up clutch 18.
  • the transmission input shaft hub 51 is inserted in a receptacle 101 of a machine and the turbine 37 is used together with the hot rivets 7 in the assembly 100. Subsequently, the hot-riveting method is carried out by means of at least two electrodes 102a, 102b distributed uniformly around the circumference, as described in detail with reference to a single hot rivet in FIGS. 2 to 4.
  • the forces when pressing the heat rivets 7 are about the carrier 43 and the transmission input shaft hub 51 at the Recording 101 supported. According to the arrows of Fig. 9 is welded indirectly. In this case, the welding current flows through an electrode 102a into another electrode 102b.
  • the main current flows relatively directly through the heat rivets 7, the carrier 43 and the transmission input shaft hub 51. This ensures that touching - but against each other movable - parts of the assembly 100 are not welded together and the surface of these components is protected.
  • FIGS. 2 to 4 show in a detail of the hydrodynamic torque converter 1 according to FIG. 1 the production method of the connection in the region of the hot rivet 7. The detail is shown rotated in relation to FIG.
  • Fig. 2 shows the turbine 37 and the spring carrier 44, which are to be attached to the not shown in Fig. 2 annular support 43.
  • the turbine 37 and the spring carrier 44 have continuous round recesses 5a, 5b.
  • the hot rivet 7 with the shaft 13 and the head 15 is shown.
  • the recesses 5a, 5b have a larger diameter than the shaft 13, so that the hot rivet 7 in assembly position play against the recesses 5a, 5b.
  • the end face 9 of the hot rivet 7 facing away from the head 15 is designed in the form of a point 16.
  • the hot rivet 7 is made of a low-carbon steel to ensure high toughness.
  • the recess 5b in the spring carrier 44 is provided on its side facing away from the head 15 with a shoulder which increases the recess 5b on this side in a collecting area 23.
  • the function of this catchment area 23 will be described below.
  • the collecting area 23 is cylindrical in this exemplary embodiment. and can be described as a ring bag.
  • the collecting area 23 can also have a different geometry.
  • FIG. 3 additionally shows the annular carrier 43 to which the turbine 37 and the spring carrier 44 are to be permanently attached by means of the hot rivet 7.
  • the hot rivet 7 is inserted into the recesses 5a, 5b by means of a welding electrode, not shown here, with which the head 15 of the hot rivet 7 is firmly but detachably connected.
  • This connection of the head 15 with the welding electrode is made for example by a negative pressure.
  • the head 15 may be connected to the welding electrode by mechanical clamping.
  • the recess 5a or 5b may be equipped with the hot rivets before, so that the position of turbine 37 is fixed to spring carrier 44.
  • the hot rivet 7 is welded with its end face 9 to the surface 10 of the carrier 43.
  • all electrical welding processes are suitable.
  • a projection welding method is used.
  • the end face 9 of the hot rivet 7 is shaped accordingly as a tip 16.
  • the welding is done by an electrical welding pulse.
  • the pulse has in this embodiment on the order of magnitude of a length of 30-60 milliseconds, a customary at the frontal resistance welding of hot rivets 7 value.
  • An alternative to electrical resistance welding is, for example, an arc-bolt welding method. However, this is less suitable here, since in this method the arc would jump over to the other side, which is undesirable.
  • the permanent connection of the carrier 43 is shown with the turbine 37 and the spring carrier 44 after performing the next and last process step.
  • the hot rivet 7 is plastically deformed.
  • This plastic deformation is generated by applying a second electrical pulse, which follows the first welding pulse in a short time interval.
  • This second low-current pulse is significantly longer than the first welding pulse. For example, it can be 1000 milliseconds.
  • the second pulse of the heated rivet 7 is heated and softened.
  • a force is exerted in the longitudinal direction 8 of the hot rivet 7, which leads to a plastic deformation in the form of a compression of the shaft 13 of the hot rivet 7.
  • the compression force may have the same height as the welding force or lower or higher than this. This compression movement is performed until the head 15 of the hot rivet 7 at least partially rests with its underside 12 on the surface 11 of the turbine 37. The compressed during upsetting to the sides of the material of the shaft 13 fills the recesses 5a, 5b now partially in memorisriehtung completely.
  • the spring carrier 44 and the turbine 37 components of aluminum, surface-coated steel - in particular nitrated -, ceramic or plastic - in particular fiber reinforced plastics - and composites of such components. Only the hot rivet 7 and the support member 43 must be made of a weldable material.
  • the end face 9 of the hot rivet 7 can continue to be welded onto the carrier 43 without a short circuit even in the connection of electrically conductive materials for the carrier 43. since the welding current is passed only through the hot rivet 7 itself. The high electrical resistance required for welding occurs in each case between the end face 9 of the hot rivet 7 and the surface 10 of the carrier 43.
  • the hot rivet 7 shrinks due to the previous thermal deformation. In this way, there is an additional distortion of the compound, which has a high strength result.
  • the welding and the subsequent plastic deformation are carried out in one operation on a standard welding press, without additional Umrüst- or Umspann- measures are required.
  • the hardening of the weld zone 30 possibly caused by the welding is reduced by the subsequent heating during the plastic deformation.
  • a conical recess for example, when using a casting as a spring carrier 44 or as a turbine 37 easier to produce than a cylindrical.
  • the diameter of the recess increases with increasing distance from the carrier 43.
  • a circumferential sealing ring 27 is formed on the underside 98 of the head 15 of the hot rivet 7. This sealing ring 27 is located after the upsetting operation on the surface 11 of the spring carrier 44 and seals the connection in addition.
  • a similar circumferential sealing ring on the surface 11 of the spring carrier 44 may be provided, which then performs the same function.
  • the hot rivet is not attached by vacuum to the welding electrode.
  • the hot rivet may also be magnetically or mechanically fastened to the welding electrode.
  • the recesses in the turbine 37 may be punched or drilled out.
  • FIGS. 2 to 4 the recesses 5a, 5b are shown with an exaggerated diameter for better illustration shown.
  • the bolt 13 has a very small clearance to the recesses 5a, 5b, so that a centering for the preceding welding is achieved.
  • an embodiment according to FIG. 7 and FIG. 8 can be provided.
  • FIG. 7 and FIG. 8 show an annular groove 104 at the underside of the head in two method steps.
  • This annular groove 104 receives said material discharge 105a, 105b when the turbine 37 is finish riveted.
  • this embodiment in conjunction with a small radial clearance creates a very high radial tension between the pin 113 and the turbine 37 and the spring carrier 44. From the hot rivet 107 can be transmitted in addition to the non-positive connection and shear forces.
  • the collecting area 123 for receiving the welding spatter is configured differently, as shown in FIG. 2 to.
  • the collecting area 123 according to FIG. 7 and FIG. 8 is a depression in the annular carrier 143.
  • This depression can be designed as a flat blind hole.
  • the recess can also be designed as an annular groove, which is produced in one operation when the carrier 143 is rotated.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (1) und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen. Um eine Montage zu erleichtern, wird die Turbine (37) an den Torsionsdämpfer (17) mittels mehrerer Warmniete (7) angenietet bzw. verschweißt.

Description

Hydrodynamischer Drehmomentwandler und Verfahren zur Herstellung eines solchen
Die Erfindung betrifft gemäß dem einteiligen Patentanspruch 1 einen hydrodynamischen Drehmomentwandler und gemäß dem einteiligen Patentanspruch 6 ein Verfahren zur Herstellung eines solchen.
Die nicht vor veröffentlichte DE 102005006253.9-34 betrifft bereits einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, bei dessen Herstellung ein Warmnietverfahren Anwendung findet. Dieser hydrodynamische Drehmomentwandler weist einen Torsionsdämpfer auf .
In der DE 19826351 C2 ist ein hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einem Torsionsdämpfer und einer Turbine gezeigt .
Grundsätzlich sind Warmnietverfahren mit einem Warmniet, der einen Kopf aufweist, bereits aus der US 2005/0161442 Al, der GB 1 528 730 und der DE 31 40 368 Al bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler bzw. ein Verfahren zur Herstellung eines solchen zu schaffen, das eine Anbindung der Turbine nach dem Zusammenbau des Torsionsdämpfers ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Vorrichtungsanspruch 1 bzw. den Merkmalen von Verfahrensanspruch 6 gelöst .
Gemäß einem Vorteil der Erfindung ist es möglich, den Torsionsdämpfer komplett fertig zu stellen und gegebenenfalls auf Funktion zu prüfen und im Anschluss von der einen Seite die Turbine an dem Torsionsdämpfer mittels Warmnieten drehfest zu befestigen. Dazu ist der große Kopf des Warmniets auf der a- xialen Seite der Turbine vorgesehen, wohingegen der schmale Bolzen des Warmniets durch eine Ausnehmung dieser Turbine gesteckt wird und mit einem Trägerteil des Torsionsdämpfers warm vernietet wird. Durch diese Montage von der einen Seite wird erreicht, dass die Turbine erst nach erfolgter Torsionsdämpfermontage am Torsionsdämpfer befestigt werden kann. Eine solche Vormontage von Turbine und Torsionsdämpfer kann sich nämlich als aufwändig erweisen, wenn die Turbine an einem anderen Produktionsstandort hergestellt wird, als der Torsionsdämpfer. So müssten zunächst die Turbine und der Torsions- dämpfer an einen Ort zur Montage zusammengeführt werden und gegebenenfalls anschließend an einen anderen Ort zur Montage mit dem Gehäuse verbracht werden. Dieses Problem verschärft sich, wenn die einzelnen Bauteile von verschiedenen Herstellern - insbesondere OEM (Original Equipment Manufacturer) und Zulieferern - produziert werden. Hingegen stellt die Anfuhr der gesamten Bauteile an einen Ort, an welchem gleichzeitig auch Großteile der Bauteile gefertigt werden, den geringsten Fertigungs- /Montageaufwand dar.
Beim Warmnieten findet in besonders vorteilhafter Weise ein Verfahren Anwendung, wie dieses bereits in der nicht vor veröffentlichten DE 102005006253.9-34 dargestellt ist. Neben dem eingangs genannten Vorteil ist ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens, dass kein Abbrand freigesetzt wird, der bereits bei erster Inbetriebnahme des hydrodynamischen Drehmoment- wandlers in dessen Ölkreislauf wäre. Damit wird auch der Öl- kreislauf des Getriebes sauber gehalten, welches üblicherweise einen gemeinsamen Ölkreislauf mit dem hydrodynamischen Drehmomentwandler hat. Der Abbrand - d.h. Schweißspritzer - kann nämlich beim Warmnieten in einem besonderen Auffangbereich zurückgehalten werden, der beispielsweise als Ringtasche oder Lochlaibung ausgeführt sein kann.
Die Verbindung mit Warmnieten hat beispielsweise gegenüber der drehfesten Verbindung mit einer Keilwellenverzahnung den Vorteil, dass es eine feste Verbindung ohne Zahnflankenspiel ist, so dass es nicht zu Geräuschen infolge Resonanzschwingungen kommen kann .
Die Turbine kann unmittelbar mit einem Blech des Torsionsdämpfers warm vernietet sein, so dass dieses Blech das besagte Trägerteil bildet. Allerdings ist eine Turbine aus sehr dünnem Blech hinsichtlich Gewicht und Dynamik vorteilhaft, was jedoch die Verbindung mit dem Warmnietverfahren wiederum problematisch macht. Aus diesem Grund kann als Trägerteil ein spezieller Träger vorgesehen sein, der insbesondere als ringförmiger Träger ausgestaltet sein kann. Die Warmniete werden dabei auf den Träger aufgeschweißt . Somit wird das Blech des Torsionsdämpfers und die dünne Turbine zwischen dem Träger und dem Kopf des Warmniets verspannt .
Dieser Träger kann so dick bzw. ausreichend steif ausgeführt sein, dass er die zum Schweißen und Nieten erforderlichen Kräfte aufnehmen kann. Ferner kann der Träger eine Zentrierungsfunktion für die Turbine und/oder einen Federträger des Torsionsdämpfers übernehmen. Dieser Träger kann zur Aufnahme des Abbrandes ein Sackloch aufweisen. Da der Träger insbesondere als Drehteil ausgeführt sein kann, kann für die umfangs- mäßig verteilten Warmniete auch eine Ringnut vorgesehen sein. Die Tiefe der Ringnut bestimmt in vorteilhafter Weise die Warmnnietlänge . So kann ein besonders langer Warmniet vorgesehen sein, dessen Schrumpfung ebenfalls entsprechend groß ist, so dass auch eine hohe Zugspannung erreicht wird. Diese hohe Zugspannung eine besonders gute kraftschlüssige Verbindung.
In besonders vorteilhafter Weise kann zwischen den mittels Warmnieten zu verbindenden Blechen - d.h. dem Blech des Torsionsdämpfers und der Turbine - eine Prägung vorgesehen sein. Eine solche Prägung bildet zeitlich vor dem Vernieten eine Verdrehsicherung der Bleche gegeneinander. Diese Prägung kann insbesondere im Bereich des Warmniets vorgesehen sein.
Der Gegenstand des Patentanspruchs 4 stellt in vorteilhafter Weise als Zusatzfunktion mittels des Trägerteils eine axiale Positionierung des Torsionsdämpfers zur Getriebeeingangswel- lennabe sicher.
Das indirekte Verschweißen von zumindest zwei Nieten gleichzeitig stellt sicher, dass der Hauptstrom nicht über gegeneinander bewegliche Teile fließt, so dass es dort nicht zu Nebenschweißungen und/oder Oberflächenbeschädigungen kommen kann. Zumindest zwei gleichmäßig am Umfang verteilte Schweißelektroden stellen eine Sicherheit gegen Verkippen dar.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung vor.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von mehreren zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 1 mit Warmnieten in einem Halbschnitt, Fig. 2 bis Fig. 4 in einem Detail des hydrodynamischen Drehmomentwandlers gemäß Fig. 1 ein
Herstellungsverfahren zur Verbindung im Bereich des Warmniets,
Fig. 5 in einer alternativen Ausgestaltung einen Warmniet mit kegelförmiger Geometrie,
Fig. 6 eine Einspannung einer Baueinheit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers auf einer Maschine zum Warmnieten und
Fig. 7 und Fig. 8 analog zu Fig. 2 bis Fig. 4 die
Verfahrensschritte zum Warmnieten eines alternativen Warmniets .
Fig. 1 zeigt einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 1 in einem Halbschnitt . Dieser hydrodynamische Drehmomentwandler 1 ist eingangsseitig über eine Verschraubung mit einer nicht näher dargestellten teilweise flexiblen Mitnehmerscheibe und einer Kurbelwelle eines Antriebsmotors verbunden. Dabei sind in der Zeichnung zwei alternative Möglichkeiten der Verschraubung dargestellt.
Ausgangsseitig ist der hydrodynamische Drehmomentwandler 1 über eine Keilwellenverzahnung 52 mit einer nicht näher dargestellten koaxial angeordneten Getriebeeingangswelle eines Getriebes verbunden. Die Getriebeeingangswelle, der hydrodynamische Drehmomentwandler 1 und ein
Kurbelwellenflansch sind dabei koaxial zu einer Zentralachse 25 angeordnet.
Der hydrodynamische Drehmomentwandler 1 umfasst das Gehäuse 50, eine Pumpenschale 35, eine Turbine 37 und ein Leitrad 38. Die nachfolgende nähere Beschreibung des Ausführungsbeispiels folgt dabei dem Kraftfluss von der Kurbelwelle auf das Gehäuse 50. Vom Gehäuse 50 verläuft der Kraftfluss auf die Pumpenschale 35. Bei hydrodynamischer Kraftübertragung wird der Kraftfluss von dieser Pumpenschale 35 auf die Turbine 37 und über einen Torsionsdämpfer 17 auf die besagte Getriebeeingangswelle übertragen. Hingegen wird der Kraftfluss bei einer eingerückten Überbrückungskupplung 18 vom Gehäuse 50 über die Überbrückungskupplung 18 auf den Torsionsdämpfer 17 und anschließend auf die Getriebeeingangswelle übertragen .
Die Turbine 37 ist neben der Pumpenschale 35 auf deren dem Antriebsmotor zugewandter Seite angeordnet. Axial zwischen der Pumpenschale 35 und der Turbine 37 ist das Leitrad 38 radial innen angeordnet, das sich in üblicher Weise an einem Freilauf 39 abstützt.
Eine innere Nabe 40 des Freilaufes 39 ist mittels einer Innenverzahnung drehfest mit einer nicht näher dargestellten Statorwelle verbunden.
Die Turbine 37 weist radial innen mehrere gleichmäßig am Umfang verteilte runde Ausnehmungen 5a auf, die im Detail gemäß Fig. 2 bis Fig. 4 näher ersichtlich sind. In diese Ausnehmungen 5a sind von Seiten der Turbine 37 Warmniete 7 eingesteckt, die einen Kopf 15 und einen Schaft 13 umfassen. Die Warmniete 7 verspannen einen Federträger 44 gegen einen ringförmigen Träger 43. Die Herstellung dieser Verbindung ist weiter unten in Fig. 2 bis Fig. 4 näher erläutert. Der Federträger 44 ist gegen die Torsionssteifigkeit des Torsionsdämpfers 17 begrenzt drehbar zu einem Stützblech 46 angeordnet. Dazu sind Bogenfedern 47, 14 des Torsionsdämpfers 17 in Aussparungen aufgenommen, die in das Blech
- des Stützblechs 46,
- des Federträgers 44 und
- eines drehfest mit letzterem vernieteten Kupplungsbleches 53 eingearbeitet sind.
Das Stützblech 46 ist radial außerhalb der Bogenfedern 47, 14 in Umfangsriehtung mit gebogenen Ansätzen 49 versehen, welche die Bogenfedern 14 führen. Das Stützblech 46 ist radial innen drehfest mit einer Getriebeeingangswellennabe 51 verbunden. Diese Getriebeeingangswellennabe 51 ist mittels der eingangs genannten Keilwellenverzahnung 52 drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbunden. Der Träger 43 ist radial und axial mittels einer Gleitlagerung auf der Getriebeeingangswellennabe 51 geführt. Zur Schmierung der axialen Gleitflächenpaarung ist ein Schmiermittelkanal 70 vorgesehen. Dieser Schmiermittelkanal 70 mündet in einen Schmiermittelkanal 71, der zur Schmierung der radialen Gleitflächenpaarung vorgesehen ist. Dieser Schmiermittelkanal 70 stellt gleichzeitig die Zirkulation des Wandlerkühlkreislaufs sicher. Das Trägerteil 43 ist über ein Axialwälzlager 72 an einem Axialsicherungsring 73 axial abgestützt. Dieser Axialsicherungsring 73 stützt sich seinerseits axial an einem Außenring 74 - d.h. Klemmring - des Freilaufs 39 ab.
Das Kupplungsblech 53 ist bewegungsfest mit einem inneren Lamellenträger 54 verbunden. Der innere Lamellenträger 54 hal- tert über eine Axialverzahnung innere Kupplungslamellen der Überbrückungskupplung 18. Diese Kupplungslamellen sind dabei drehfest und axial verschiebbar gegenüber dem inneren Lamellenträger 54. Ebenso werden äußere Kupplungslamellen an einem mit dem Gehäuse 50 fest verbundenen äußeren Lamellenträger 57 drehfest und axial verschiebbar gehaltert. Dazu ist eine axial ausgerichtete Innenverzahnung in den äußeren Lamellenträger 57 eingearbeitet, in welche eine Außenverzahnung der äußeren Kupplungslamellen eingreift. Der äußere Lamellenträger 57 erstreckt sich koaxial zum Gehäuse 50 und ist mit diesem bewegungsfest reibverschweißt . Die äußeren und die innere Kupplungslamellen greifen radial ineinander ein. Dabei weisen die inneren Kupplungslamellen 55 Reibbeläge auf, die beidseitig fest an einem Grundkörper befestigt sind. Diese Reibbeläge liegen beiderseits der äußeren Kupplungslamellen und einseitig an der vordersten Kupplungslamelle und einer Widerlagerscheibe 63 an. Dabei wird an den Kontaktflächen ein Reibmoment übertragen. Ein Kolben 64 ist vorgesehen, um die Über- brückungskupplung 18 auszurücken und einzurücken.
Beim weiter unten zu Fig. 2 bis Fig. 4 beschriebenen Herstellungsverfahren wird von Seiten des Getriebes - d.h. in der Zeichnungsebene von rechts - ein Druck in den Warmniet 7 eingeleitet, um den Warmniet 7 mit dem ringförmigen Träger 43 zu verschweißen und anschließend zu stauchen. Dazu wird gemäß Fig. 6 zunächst eine Baueinheit 100 montiert, welche
- den inneren Lamellenträger 54,
- den Torsionsdämpfer 17,
- den ringförmigen Träger 43 und
- die Getriebeeinganswellennabe 51 umfasst . Die Getriebeeingangswellennabe 51 wird in einer Aufnahme 101 einer Maschine eingesetzt und die Turbine 37 wird gemeinsam mit den Warmnieten 7 in die Baueinheit 100 eingesetzt. Im Anschluss wird mittels zumindest zwei gleichmäßig am Umfang verteilten Elektroden 102a, 102b das Warmnietverfahren durchgeführt, wie es im Detail anhand eines einzelnen Warmniets in Fig. 2 bis Fig. 4 beschrieben ist. Die Kräfte beim Eindrücken der Warmniete 7 werden dabei über den Träger 43 und die Getriebeeingangswellennabe 51 an der Aufnahme 101 abgestützt. Gemäß den Pfeilen aus Fig. 9 wird indirekt geschweißt. Dabei fließt der Schweißstrom durch eine Elektrode 102a in eine andere Elektrode 102b. Damit fließt der Hauptstrom relativ direkt über die Warmniete 7, den Träger 43 und die Getriebeeingangswellennabe 51. Dies stellt sicher, dass einander berührende - aber gegeneinander bewegliche - Teile der Baueinheit 100 nicht miteinander verschweißen bzw. verkleben und die Oberfläche dieser Bauteile geschützt wird.
Fig. 2 bis Fig. 4 zeigen in einem ein Detail des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 1 gemäß Fig. 1 das Herstellungsverfahren der Verbindung im Bereich des Warmniets 7. Das Detail ist dabei im Verhältnis zu Fig. 1 90° gedreht dargestellt.
Fig. 2 zeigt dabei die Turbine 37 und den Federträger 44, welche an dem in Fig. 2 noch nicht dargestellten ringförmigen Träger 43 befestigt werden sollen. Die Turbine 37 und der Federträger 44 weisen durchgehende runde Ausnehmungen 5a, 5b auf. Weiterhin ist der Warmniet 7 mit dem Schaft 13 sowie dem Kopf 15 dargestellt. Dabei haben die Ausnehmungen 5a, 5b einen größeren Durchmesser als der Schaft 13, so dass der Warmniet 7 in Zusammenbaulage Spiel gegenüber den Ausnehmungen 5a, 5b aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die vom Kopf 15 abgewandte Stirnfläche 9 des Warmniets 7 in Form einer Spitze 16 ausgestaltet. Der Warmniet 7 besteht beispielsweise aus einem Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoff-Gehalt , um eine hohe Zähigkeit zu gewährleisten. Die Ausnehmung 5b im Federträger 44 ist auf deren vom Kopf 15 abgewandter Seite mit einem Absatz versehen, der die Ausnehmung 5b auf dieser Seite in einem Auffangbereich 23 vergrößert. Die Funktion dieses Auffangbereichs 23 wird weiter unten beschrieben. Der Auffangbereich 23 ist in diesem Ausführungsbeispiel zylind- risch und kann als Ringtasche bezeichnet werden. Der Auffangbereich 23 kann aber auch eine andere Geometrie aufweisen.
Fig. 3 zeigt zusätzlich den ringförmigen Träger 43, an welchem die Turbine 37 und der Federträger 44 mit Hilfe des Warmniets 7 unlösbar befestigt werden sollen. Dazu wird zunächst der Warmniet 7 mit Hilfe einer hier nicht dargestellten Schweißelektrode, mit welcher der Kopf 15 des Warmniets 7 fest, aber lösbar verbunden ist in die Ausnehmungen 5a, 5b eingeführt . Diese Verbindung des Kopfes 15 mit der Schweißelektrode wird beispielsweise durch einen Unterdruck hergestellt. Alternativ kann der Kopf 15 durch eine mechanische Klemmung mit der Schweißelektrode verbunden werden. Alternativ kann die Ausnehmung 5a bzw. 5b mit den Warmnieten auch vor bestückt sein, so dass die Position von Turbine 37 zu Federträger 44 festgelegt ist.
Dann wird der Warmniet 7 mit seiner Stirnfläche 9 an der 0- berflache 10 des Trägers 43 angeschweißt. Dies geschieht hier beispielsweise durch ein Widerstandsschweißverfahren. Geeignet sind aber sämtliche elektrischen Schweißverfahren. Unter den Widerstandsschweißverfahren kommt hier insbesondere ein Buckelschweißverfahren zum Einsatz. Dazu ist die Stirnfläche 9 des Warmniets 7 entsprechend als Spitze 16 geformt. Das Aufschweißen erfolgt durch einen elektrischen Schweißimpuls. Der Impuls besitzt in diesem Ausführungsbeispiel größenordnungsmäßig eine Länge von 30-60 Millisekunden, einem beim stirnseitigen Widerstandsschweißen von Warmnieten 7 üblichen Wert. Fig. 3 zeigt ferner die nun entstandene Schweißzone 30. Eine Alternative zum elektrischen Widerstandsschweißen stellt beispielsweise ein Lichtbogenbolzenschweißverfahren dar. Dies ist aber hier weniger geeignet, da bei diesem Verfahren der Lichtbogen auf die andere Seite überspringen würde, was unerwünscht ist. In Fig. 4 ist die unlösbare Verbindung des Trägers 43 mit der Turbine 37 und dem Federträger 44 nach der Durchführung des nächsten und letzten Verfahrensschritts dargestellt. In diesem Schritt wird der Warmniet 7 plastisch verformt. Diese plastische Verformung wird erzeugt, indem ein zweiter elektrischer Impuls aufgebracht wird, welcher in einem kurzen zeitlichen Abstand auf den ersten Schweißimpuls folgt. Dieser zweite Impuls mit niedriger Stromstärke ist deutlich länger als der erste Schweißimpuls. Er kann beispielsweise 1000 Millisekunden betragen. Durch den zweiten Impuls wird der Warmniet 7 erwärmt und erweicht .
Gleichzeitig wird in Längsrichtung 8 des Warmniets 7 eine Kraft ausgeübt, die zu einer plastischen Verformung in Form eines Stauchens des Schafts 13 des Warmniets 7 führt. Die Stauchkraft kann dabei dieselbe Höhe wie die Schweißkraft aufweisen oder niedriger oder höher sein als diese. Diese Stauchbewegung wird durchgeführt, bis der Kopf 15 des Warmniets 7 zumindest bereichsweise mit seiner Unterseite 12 auf der Oberfläche 11 der Turbine 37 aufliegt. Das beim Stauchen zu den Seiten gedrängte Material des Schaftes 13 füllt die Ausnehmungen 5a, 5b nun bereichsweise in Umfangsriehtung völlig aus. Die beim Aufschweißen der Stirnfläche 9 des Warmniets 7 auf die Oberfläche 10 des Trägerteils 43 entstehenden Schweißspritzer sowie in diesem Auffangbereich beim Stauchen verdrängtes Material werden in dem Auffangbereich 23 der Ausnehmung 5b aufgenommen, so dass sowohl zwischen dem Träger 43 und dem Federträger 44, als auch zwischen dem Federträger 44 und der Turbine 37 eine saubere, glatte Kontaktfläche vorliegt. Die Schweißspritzer können somit nicht als Abbrand in den Ölkreislauf des hydrodynamischen Drehmomentwandler bzw. ggfs. des Getriebes gelangen. Dadurch, dass bei diesem Verfahren nur zwischen dem Warmniet 7 und dem Träger 43 eine Schweißverbindung hergestellt wird, ist es möglich, den Federträger 44 und die Turbine 37 an den Träger 43 zu befestigen, welche nicht schweißbar sein müssen. Beispielsweise können der Federträger 44 und die Turbine 37 Bauteile aus Aluminium, oberflächenbeschichtetem Stahl - insbesondere nitriert -, Keramik oder Kunststoff - insbesondere faserverstärkte Kunststoffe - sowie Verbünde solcher Bauteile sein. Lediglich der Warmniet 7 und das Trägerteil 43 müssen aus einem schweißbaren Material bestehen.
Durch die Tatsache, dass der Warmniet 7 vor der Durchführung des Verfahrens Spiel gegenüber der Bohrung 5 hat, kann weiterhin auch bei der Verbindung von elektrisch leitfähigen Materialien für den Träger 43 ohne einen Kurzschluss die Stirnfläche 9 des Warmniets 7 auf dem Träger 43 aufgeschweißt werden, da der Schweißstrom nur durch den Warmniet 7 selber geleitet wird. Der zum Schweißen benötigte hohe elektrische Widerstand tritt in jedem Fall zwischen der Stirnfläche 9 des Warmniets 7 und der Oberfläche 10 des Trägers 43 auf.
Nach der Durchführung des Verfahrens schrumpft der Warmniet 7 aufgrund der vorausgegangenen thermischen Umformung. Auf diese Weise kommt es zu einer zusätzlichen Verspannung der Verbindung, welche eine hohe Festigkeit zur Folge hat.
Weiterhin erfolgen das Schweißen und die anschließende plastische Verformung in einem Arbeitsgang auf einer Standard- Schweißpresse, ohne dass zusätzliche Umrüst- oder Umspann- Maßnahmen erforderlich sind. Die durch das Schweißen möglicherweise verursachte Aufhärtung der Schweißzone 30 wird durch die anschließende Erwärmung im Rahmen der plastischen Verformung reduziert.
Neben der oben dargestellten zylindrischen Geometrie der Ausnehmung 5b ist es möglich, eine kegelförmige Geometrie vorzusehen, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist. Eine konische Ausnehmung ist beispielsweise bei Verwendung eines Gussteils als Federträger 44 oder als Turbine 37 einfacher herzustellen als eine zylindrische. Der Durchmesser der Ausnehmung vergrößert sich mit wachsendem Abstand vom Träger 43. Der Öffnungswinkel a kann dabei variieren, in diesem Beispiel beträgt er näherungsweise 01=25°. Es ist zu erkennen, dass das bei der Stauchung des Schafts 13 verdrängte Material sich an die Wandung der Ausnehmungen im Federträger 44 andrückt und somit diese Ausnehmungen nahezu vollständig ausfüllt. Weiterhin ist in diesem Ausführungsbeispiel an die Unterseite 98 des Kopfes 15 des Warmniets 7 ein umlaufender Dichtring 27 angeformt. Dieser Dichtring 27 liegt nach dem Stauchvorgang auf der Oberfläche 11 des Federträgers 44 auf und dichtet die Verbindung zusätzlich ab. Alternativ kann auch ein ähnlicher umlaufender Dichtring auf der Oberfläche 11 des Federträgers 44 vorgesehen werden, welcher dann die gleiche Funktion erfüllt.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird der Warmniet nicht per Unterdruck an der Schweißelektrode befestigt. Ferner kann der Warmniet an der Schweißelektrode auch magnetisch oder mechanisch befestigt sein.
Die Ausnehmungen in der Turbine 37 können ausgestanzt oder ausgebohrt sein.
In Fig. 2 bis Fig. 4 sind die Ausnehmungen 5a, 5b zur besseren Darstellung mit einem übertriebenen Durchmesser dargestellt. In der Praxis hat der Bolzen 13 eine sehr geringes Spiel zu den Ausnehmungen 5a, 5b, so dass eine Zentrierung für die vorausgehende Schweißung erreicht wird. Um bei diesem geringen Spiel eine Aufnahme für die Materialaufwerfung zwischen Kopf und Turbine beim Warmnietvorgang zu schaffen, kann eine Ausgestaltung gemäß Fig. 7 und Fig. 8 vorgesehen sein.
Dabei zeigen Fig. 7 und Fig. 8 in zwei Verfahrensschritten eine Ringnut 104 an der Unterseite des Kopfes. Diese Ringnut 104 nimmt die besagte Materialaufwerfung 105a, 105b auf, wenn die Turbine 37 fertig vernietet ist. Mit dieser Ausgestaltung in Verbindung mit einem geringen radialen Spiel entsteht eine sehr hohe radiale Verspannung zwischen dem Bolzen 113 und der Turbine 37 bzw. dem Federträger 44. Vom Warmniet 107 können dabei zusätzlich zu der kraftschlüssigen Verbindung auch Scherkräfte übertragen werden.
Der Auffangbereich 123 zur Aufnahme der Schweißspritzer ist dabei anders ausgestaltet, als gemäß Fig. 2 bis. Fig. 4. So ist der Auffangbereich 123 gemäß Fig. 7 und Fig. 8 eine Vertiefung im ringförmigen Träger 143. Diese Vertiefung kann als flaches Sackloch ausgeführt sein. Da es sich bei dem Träger 143 um ein Drehteil handelt, kann die Vertiefung aber auch als ringförmige Nut ausgeführt sein, die in einem Arbeitsgang beim Drehen des Trägers 143 hergestellt wird.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der beschriebenen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile zu entnehmen.

Claims

Patentansprüche
1. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einem gegen eine Schraubenfederkraft gegenüber der Getriebeeingangswellen- nabe (51) verdrehbaren Trägerteil (43) und zumindest einem Warmniet (7) , der einen Kopf (15) und einen Schaft
(13) umfasst, wobei eine Turbine (37) mittels des Warmniets (7) mit dem Trägerteil (43) warm vernietet ist, wobei der Kopf (15) auf Seiten der Turbine (37) angeordnet ist.
2. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Trägerteil (43) mittelbar über einen Federträger (44) an einer Schraubenfeder (Bogenfedern 47, 14) abstützt, welcher mittels des Warmniets (7) zwischen der Turbine (37) und dem Trägerteil (43) verspannt ist.
3. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (43) ringförmig ist und an der Getriebeeingangswellennabe (51) abgestützt ist.
4. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (43) über ein Axialwälzlager (72) zumindest mittelbar an einem Leitrad (38) abgestützt ist.
5. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil ein Federträger (44) ist, der sich an der Schraubenfeder (Bogenfedern 47, 14) abstützt.
6. Verfahren zur Herstellung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit einem gegen eine Schraubenfederkraft gegenüber einer Getriebeeingangswellennabe (51) verdrehbaren Trägerteil
(43) , wobei der Warmniet (7) einen Kopf (15) und einen Schaft (13) umfasst und durch eine Ausnehmung (5a) einer Turbine (37) gesteckt wird und mit einer Stirnfläche (9) auf der Oberfläche (10) des Trägerteils (43) elektrisch verschweißt wird und anschließend plastisch verformt wird, wobei der Schaft (13) des Warmniets (7) , gestaucht wird, bis die Unterseite (12, 98) des Kopfes (15) bereichsweise auf der Oberfläche (11) der Turbine (37) aufliegt .
7. Verfahren nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (13) des Warmniets (7) durch einen nach einem kurzen zeitlichen Abstand nach dem Aufschweißen der Stirnfläche (9) aufgebrachten zweiten elektrischen Impuls erhitzt und gleichzeitig gestaucht wird.
8. Verfahren nach Patentanspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass für das Aufschweißen ein Buckelschweißverfahren verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (7) gemeinsam mit einer Schweiß-Elektrode, mit welcher er fest, aber lösbar verbunden wird, in die Ausnehmung (5a) eingeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auf einer Schweißpresse durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Patentansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein indirektes Schweißverfahren Anwendung findet.
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