DE102007036189A1

DE102007036189A1 - Autogenschweißnaht für einen Drehmomentwandler und Verfahren zum Autogenschweißen eines Drehmomentwandlers

Info

Publication number: DE102007036189A1
Application number: DE102007036189A
Authority: DE
Inventors: Paul Biggers
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2007-08-02
Publication date: 2008-03-06
Also published as: JP2008057782A; US7770387B2; US20080053772A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung legt ein Verfahren zum Schweißen von Komponenten in einem Drehmomentwandler dar, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Überlappen eines ersten und eines zweiten Kantenteils einer ersten bzw. zweiten Komponente in dem Drehmomentwandler; Einwirken von Energie auf den ersten Teil; und Schmelzen zumindest eines Teils des ersten Kantenteils in Abwesenheit von Füllmaterial zum Verschweißen der ersten und der zweiten Komponente miteinander. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet der Drehmomentwandler einen Deckel und eine Pumpe, und die erste Komponente ist entweder der Deckel oder die Pumpe, und die zweite Komponente ist der jeweils andere Teil, die Pumpe oder der Deckel. Ferner umfasst die vorliegende Erfindung im Allgemeinen auch einen Drehmomentwandler, der eine erste und eine zweite Komponente mit entsprechenden einander überlappenden Kantenteilen und eine Autogenschweißnaht beinhaltet, die in Abwesenheit eines Füllmaterials aus dem Kantenteil der ersten Komponente gebildet wird und die erste und die zweite Komponente miteinander verbindet.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft Verbesserungen an einer Vorrichtung zur Kraftübertragung zwischen einer rotatorischen Antriebseinheit (zum Beispiel dem Motor eines Motorfahrzeugs) und einer rotatorisch angetriebenen Einheit (zum Beispiel dem Automatikgetriebe in dem Motorfahrzeug). Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Autogenschweißen von Komponenten in einem Drehmomentwandler, insbesondere eines Deckels und einer Pumpe in dem Drehmomentwandler. Ferner betrifft die Erfindung einen Drehmomentwandler mit autogen geschweißten Komponenten, insbesondere einem Deckel und einer Pumpe.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1 veranschaulicht ein allgemeines Blockschaubild, das die Beziehungen zwischen dem Motor 7, dem Drehmomentwandler 10, dem Getriebe 8 und der Differenzial/Achsbaugruppe 9 in einem typischen Fahrzeug zeigt. Bekanntlich dient ein Drehmomentwandler zur Übertragung eines Drehmoments von einem Motor zu einem Getriebe eines Motorfahrzeugs.
Die Pumpe 37, die Turbine 38 und der Stator 39 stellen die drei Hauptkomponenten des Drehmomentwandlers dar. Wenn die Pumpe an den Deckel 11 angeschweißt wird, wird der Drehmomentwandler zu einer abgeschlossenen Kammer. Der Deckel ist mit der Wandlermitnehmerscheibe 41 (flexplate) verbunden, die wiederum mit der Kurbelwelle 42 des Motors 7 verschraubt ist. Der Deckel kann unter Verwendung von Stegen oder Zapfen mit der Wandlermitnehmerscheibe verbunden sein, die an den Deckel angeschweißt sind. Die Schweißverbindung zwischen der Pumpe und dem Deckel überträgt das Motordrehmoment zur Pumpe. Deshalb dreht sich die Pumpe immer mit der Motordrehzahl. Die Funktion der Pumpe besteht darin, unter Verwendung dieser Drehbewegung die Flüssigkeit in radialer Richtung nach außen und in axialer Richtung zur Turbine zu befördern. Deshalb dient als Pumpe eine Zentrifugalpumpe, welche die Flüssigkeit von einem kleinen radialen Einlass zu einem großen radialen Auslass befördert und so die Energie der Flüssigkeit erhöht. Der Druck zum Einkuppeln der Getriebekupplungen und der Drehmomentwandlerkupplung wird durch eine zusätzliche Pumpe im Getriebe erzeugt, die durch die Pumpennabe angetrieben wird.
Im Drehmomentwandler 10 wird durch die Pumpe (mitunter auch als Laufrad bezeichnet), die Turbine und den Stator (mitunter auch als Reaktor bezeichnet) ein Flüssigkeitskreislauf gebildet. Durch den Flüssigkeitskreislauf kann der Motor weiter drehen, wenn das Fahrzeug anhält, und das Fahrzeug wieder beschleunigen, wenn das von einem Fahrer gewünscht wird. Ähnlich wie bei einer Getriebeuntersetzung unterstützt der Drehmomentwandler das Motordrehmoment durch ein Drehmomentverhältnis. Das Drehmomentverhältnis ist das Verhältnis von Abtriebsdrehmoment zu Antriebsdrehmoment. Das Drehmomentverhältnis ist am höchsten, wenn die Drehzahl der Turbine niedrig oder gleich null ist (auch als Abwürgen bezeichnet). Die Drehmomentverhältnisse beim Abwürgen liegen üblicherweise im Bereich von 1,8 bis 2,2. Das bedeutet, dass das Abtriebsdrehmoment des Drehmomentwandlers 1,8- bis 2,2-mal so groß ist wie das Antriebsdrehmoment. Die Abtriebsdrehzahl hingegen ist wesentlich niedriger als die Antriebsdrehzahl, da die Turbine mit der Abtriebsseite verbunden ist und sich nicht dreht, während die Antriebsseite mit der Motordrehzahl läuft.
Die Turbine 38 nutzt die mit der Flüssigkeit von der Pumpe 37 aufgenommene Energie zum Antreiben des Fahrzeugs. Das Turbinengehäuse 22 ist mit der Turbinennabe 19 verbunden. Die Turbinennabe 19 überträgt das Drehmoment der Turbine mittels einer Keilnutverbindung auf die Antriebswelle 43 des Getriebes. Die Antriebswelle ist über Zahnräder und Wellen im Getriebe 8 sowie ein Achsdifferenzial 9 mit den Rädern des Fahrzeugs verbunden. Die auf die Turbinenschaufeln einwirkende Kraft der Flüssigkeit wird von der Turbine in Form eines Drehmoments abgegeben. Axiale Drucklager 31 nehmen die durch die Flüssigkeit auf die Komponenten einwirkenden axialen Kräfte auf. Sobald das Abtriebsdrehmoment zur Überwindung der Trägheit des stehenden Fahrzeugs ausreicht, setzt sich das Fahrzeug in Bewegung.
Nachdem die Energie der Flüssigkeit durch die Turbine in ein Drehmoment umgesetzt wurde, enthält die Flüssigkeit noch restliche Energie. Die aus der kleinen radialen Auslassöffnung 44 austretende Flüssigkeit tritt normalerweise so in die Pumpe ein, dass sie der Drehung der Pumpe entgegenwirkt. Der Stator 39 dient zum Umlenken der Flüssigkeit, um zur Beschleunigung der Pumpe beizutragen und dadurch das Drehmomentverhältnis zu erhöhen. Der Stator 39 ist durch einen Freilauf 46 mit der Statorwelle 45 verbunden. Die Statorwelle ist mit dem Getriebegehäuse 47 verbunden und dreht sich nicht. Der Freilauf 46 verhindert, dass sich der Stator 39 bei niedrigen Drehzahlverhältnissen dreht (wenn sich die Pumpe schneller dreht als die Turbine). Die vom Turbinenauslass 44 in den Stator 39 eintretende Flüssigkeit wird durch die Statorschaufeln 48 umgelenkt, sodass sie in Drehrichtung in die Pumpe 37 eintritt.
Die Ein- und Austrittswinkel der Schaufeln, die Form des Pumpen- und des Turbinengehäuses sowie der Gesamtdurchmesser des Drehmomentwandlers beeinflussen dessen Leistungsparameter. Als Parameter für die Konstruktion kommen das Drehmomentverhältnis, der Wirkungsgrad und die Fähigkeit des Drehmomentwandlers infrage, das Motordrehmoment aufzunehmen, ohne dass der Motor „durchdrehen" kann. Dazu kommt es, wenn der Drehmomentwandler zu klein ist und die Pumpe den Motor nicht abbremsen kann.
Bei niedrigen Drehzahlverhältnissen arbeitet der Drehmomentwandler zufriedenstellend, indem er den Motor drehen lässt, während das Fahrzeug steht, und das Motordrehmoment zur Leistungssteigerung unterstützt. Bei Drehzahlverhältnissen kleiner als 1 hat der Drehmomentwandler einen Wirkungsgrad von weniger als 100 %. Indem sich die Drehzahl der Turbine an die Drehzahl der Pumpe angleicht, geht das Drehmomentverhältnis des Drehmomentwandlers von einem hohen Wert von ungefähr 1,8 bis 2,2 allmählich auf ein Drehmomentverhältnis von ungefähr 1 zurück. Das Drehzahlverhältnis beim Erreichen eines Drehzahlverhältnisses von 1 wird als Kupplungspunkt bezeichnet. An diesem Punkt braucht die in den Stator eintretende Flüssigkeit nicht mehr umgelenkt zu werden, und der Freilauf im Stator lässt die Drehung in derselben Richtung wie die Pumpe und die Turbine zu. Da der Stator die Flüssigkeit nicht umlenkt, ist das vom Drehmomentwandler abgegebene Drehmoment gleich dem aufgenommenen Drehmoment. Der gesamte Flüssigkeitskreislauf dreht sich als eine Einheit.
Aufgrund von Verlusten in der Flüssigkeit liegt der maximale Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers bei 92 bis 93 %. Deshalb wird zur mechanischen Verbindung der Antriebsseite mit der Abtriebsseite des Drehmomentwandlers eine Drehmomentwandlerkupplung 49 eingesetzt, die den Wirkungsgrad auf 100 % erhöht. Das Kupplungskolbenblech 17 wird durch Befehle von der Getriebesteuerung hydraulisch betätigt. Das Kolbenblech 17 ist an seinem Innendurchmesser durch einen O-Ring 18 gegen die Turbinennabe 19 und an seinem Außendurchmesser durch einen Ring 51 aus Reibungsmaterial gegen den Deckel 11 abgedichtet. Diese Dichtungen bilden eine Druckkammer und verbinden das Kolbenblech 17 mit dem Deckel 11. Diese mechanische Verbindung umgeht den Flüssigkeitskreislauf des Drehmomentwandlers.
Die mechanische Verbindung der Drehmomentwandlerkupplung 49 überträgt wesentlich mehr Torsionsschwankungen an den Antriebsstrang. Da der Antriebsstrang im Grunde ein Federn-Massen-System darstellt, können Torsionsschwankungen vom Motor Resonanzschwingungen des Systems anregen. Um die Resonanzschwingungen des Antriebsstrangs aus dem Fahrbereich zu entfernen, wird ein Dämpfer verwendet. Der Dämpfer beinhaltet in Reihe mit dem Motor 7 und dem Getriebe 8 angeordnete Federn 15, um die wirksame Federkonstante des Systems und so die Resonanzfrequenz zu verringern.
Die Drehmomentwandlerkupplung 49 umfasst im Allgemeinen vier Komponenten: ein Kolbenblech 17, Deckplatten 12 und 16, Federn 15 und einen Flansch 13. Die Deckplatten 12 und 16 übertragen das Drehmoment vom Kolbenblech 17 auf die Druckfedern 15. An der Deckplatte sind um die Federn 15 herum Nasen 52 gebildet, um die Federn in axialer Richtung zu haltern. Das Drehmoment wird über eine genietete Verbindung vom Kolbenblech 17 auf die Deckplatten 12 und 16 übertragen. Die Deckplatten 12 und 16 lassen das Drehmoment durch den Kontakt mit einer Kante einer Aussparung für die Feder auf die Druckfedern 15 einwirken. Die beiden Deckplatten unterstützen gemeinsam die Feder auf beiden Seiten ihrer Mittelachse. Die Federkraft wird durch den Kontakt mit einer Kante der Aussparung für die Flanschfeder auf den Flansch 13 übertragen. Mitunter weist der Flansch auch in Drehrichtung eine Zunge oder einen Schlitz auf, der in einen Teil der Deckplatte eingreift, um während der Übertragung hoher Drehmomente ein zu starkes Zusammendrücken der Federn zu verhindern. Das Drehmoment wird vom Flansch 13 auf die Turbinennabe 19 und auf die Antriebswelle 43 des Getriebes übertragen.
Die Energie kann bei Bedarf durch Reibung, die mitunter auch als Hysterese bezeichnet wird, aufgenommen werden. Die Hysterese ergibt sich aus der Torsion und der Entspannung der Dämpfungsplatten und ist somit doppelt so groß wie das eigentliche Reibungsdrehmoment. Die Hysteresebaugruppe besteht im Allgemeinen aus einer Membranfeder (oder Bellevillefeder) 14 zwischen dem Flansch 13 und einer der Deckplatten 16, um den Flansch 13 gegen die andere Deckplatte 12 zu drücken. Durch die Steuerung der auf die Membranfeder 14 ausgeübten Kraft kann auch das Reibungsdrehmoment gesteuert werden. Typische Hysteresewerte liegen im Bereich von 10 bis 30 Nm.
Bekannt ist, dass Komponenten in einem Drehmomentwandler unter Verwendung des Metall-Inertgasschweißens (MIG) geschweißt werden, das auch unter der Bezeichnung Metall-Schutzgasschweißen (GMAW) bekannt ist. Beim MIG-Schweißen muss leider ein Füllmaterial verwendet werden, wodurch die Komplexität des Schweißprozesses zunimmt und die Kosten des Drehmomentwandlers steigen. Außerdem entstehen durch die Verwendung von Füllmaterial Spritzer, was zu Verunreinigungen im Drehmomentwandler führt. Ferner kann es schwierig sein, unter Verwendung des MIG-Schweißens eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zu erzeugen, da das Füllmaterial gleichzeitig Energiequelle ist und es somit nicht ausreichend zum Verschmelzen kommt. Somit besteht seit langem ein Bedarf an der Verringerung der Komplexität, der Kosten und der Verunreinigungen beim Schweißen von Teilen in einem Drehmomentwandler.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung umfasst im Allgemeinen ein Verfahren zum Schweißen von Komponenten in einem Drehmomentwandler, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Überlappen eines ersten und eines zweiten Kantenteils einer ersten bzw. zweiten Komponente im Drehmomentwandler; Verjüngen des ersten Kantenteils in Richtung auf eine Kante der ersten Komponente; Einwirken von Energie auf den ersten Kantenteil; und Schmelzen zumindest eines Teils des ersten Kantenteils in Abwesenheit eines Füllmaterials, um eine Schweißnaht zwischen dem ersten und dem zweiten Kantenteil zu bilden.
Gemäß einigen Aspekten: beinhaltet die erste Komponente eine Dicke, und das Verjüngen des ersten Kantenteils beinhaltet das Verringern der Dicke an der Kante um etwa die Hälfte; oder das Verjüngen des ersten Kantenteils beinhaltet das Bilden eines Radius im ersten Kantenteil. Gemäß einigen Aspekten: beinhaltet die erste Komponente eine Dicke, und das Bilden eines Radius in der ersten Fläche beinhaltet das Bilden eines Radius, der ungefähr halb so groß wie die Dicke ist; oder die erste Komponente beinhaltet eine Dicke, und das Verjüngen des ersten Kantenteils beinhaltet das lineare Verringern dieser Dicke.
Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Einwirken von Energie das Einwirken der Energie unter einem Winkel von ungefähr 45° gegenüber dem zweiten Kantenteil. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet die erste Komponente eine Dicke, und das Einwirken von Energie beinhaltet das Einwirken der Energie an einem Punkt, der sich in einem Abstand von ungefähr 0,3 dieser Dicke von der Kante entfernt befindet. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Schmelzen zumindest eines Teils des ersten Kantenteils zum Zusammenschweißen des ersten und des zweiten Kantenteils das Bilden einer flüssigkeitsdichten Abdichtung zwischen der ersten und der zweiten Komponente oder das Bilden einer Schräge im ersten Kantenteil.
Gemäß einigen Aspekten beinhaltet die erste Komponente eine Dicke, und das Überlappen eines ersten Kantenteils einer ersten Komponente mit einem zweiten Kantenteil einer zweiten Komponente beinhaltet das Überlappen um einem Betrag, der ungefähr gleich der Dicke ist. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet die erste Komponente eine Dicke, und das Verfahren beinhaltet das Trennen des ersten und des zweiten Kantenteils um einen Betrag, der ungefähr gleich einem Viertel dieser Dicke ist. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet die erste Komponente eine Dicke, und der erste Kantenteil beinhaltet eine Länge, die ungefähr gleich dieser Dicke ist. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet die erste Komponente eine Dicke, und das Verjüngen des ersten Kantenteils beinhaltet die zunehmende Verringerung dieser Dicke in einem Teil des ersten Kantenteils und das Beibehalten einer gleichmäßigen Dicke für einen zweiten Teil des ersten Kantenteils, die kleiner als diese Dicke ist.
Gemäß einigen Aspekten beinhaltet der Drehmomentwandler einen Deckel und eine Pumpe, und die erste Komponente ist entweder der Deckel oder die Pumpe, und die zweite Komponente ist der jeweils andere Teil, die Pumpe oder der Deckel.
Im Allgemeinen umfasst die vorliegende Erfindung auch einen Drehmomentwandler, der Folgendes beinhaltet: einen ersten und einen zweiten überlappenden Kantenteil einer ersten bzw. zweiten Komponente im Drehmomentwandler; und eine Autogenschweißnaht, die in Abwesenheit eines Füllmaterials aus dem ersten Kantenteil gebildet ist und die erste und die zweite Komponente miteinander verbindet. Gemäß einigen Aspekten ist die Schweißnaht eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der ersten und der zweiten Komponente, oder die Schweißnaht ist eine Schräge in der ersten Komponente. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet die erste Komponente eine Dicke, und die erste und die zweite Komponente sind an der Überlappungsstelle um einen Betrag voneinander getrennt, der gleich einem Viertel dieser Dicke ist, oder die erste Komponente beinhaltet eine Dicke, und die Schweißnaht beinhaltet eine Länge die ungefähr gleich dieser Dicke ist. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet der Drehmomentwandler einen Deckel und eine Pumpe, und die erste Komponente ist entweder der Deckel oder die Pumpe, und die zweite Komponente ist der jeweils andere Teil, die Pumpe oder der Deckel.
Ferner umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Schweißen von Komponenten in einem Drehmomentwandler, wobei das Verfahren folgende Schritte beinhaltet: Überlappen eines ersten und eines zweiten Kantenteils eines Deckels bzw. einer Pumpe; Bilden eines Radius im ersten Kantenteil, wobei der Radius zu einer Verjüngung in Richtung einer Kante der ersten Komponente führt; Einwirken von Energie auf den ersten Kantenteil in Abwesenheit eines Füllmaterials; und Schmelzen des ersten Kantenteils zum Verschweißen der ersten und der zweiten Komponente, wobei die Schweißnaht die Form einer Schräge aufweist.
Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Verringern der Kosten, der Komplexität und der Verunreinigungen beim Schweißen von Komponenten in einem Drehmomentwandler bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Schweißen von Komponenten in einem Drehmomentwandler ohne Verwendung eines Füllmaterials bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Schweißen einer flüssigkeitsdichten Abdichtung zwischen Komponenten in einem Drehmomentwandler bereitzustellen.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Drehmomentwandler mit einem Deckel und einer Pumpe bereitzustellen, die ohne Verwendung eines Füllmaterials miteinander verschweißt sind.
Diese sowie weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsarten der Erfindung und aus den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen klar.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Das Wesen und die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung werden nun in der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Figuren ausführlicher beschrieben, wobei:
1 eine Darstellung des Kraftflusses in einem Motorfahrzeug in Form eines allgemeinen Blockschaubilds ist, das der Erläuterung der Beziehung und der Funktion eines Drehmomentwandlers in dessen Antriebsstrang dient;
2 eine Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers nach dem Stand der Technik im Einbauzustand an einem Motor eines Motorfahrzeugs ist;
3 eine Ansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers von der linken Seite entlang der Linie 3-3 in 2 ist;
4 eine Querschnittsansicht des in den 2 und 3 gezeigten Drehmomentwandlers entlang der Schnittlinie 4-4 in 3 ist;
5 eine erste Ansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers in Explosionsdarstellung aus der Sicht eines Betrachters von der linken Seite ist;
6 eine zweite Ansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers in Explosionsdarstellung aus der Sicht eines Betrachters von der rechten Seite ist;
7 eine Teilquerschnittsansicht eines Drehmomentwandlers mit einer Schweißnaht gemäß der vorliegenden Erfindung zwischen Komponenten ist;
8 eine Teilquerschnittsansicht ist, welche Komponenten des Drehmomentwandlers in 7 vor dem Schweißen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 die Teilquerschnittsansicht von 8 ist, welche weitere Einzelheiten zeigt;
10 die Teilquerschnittsansicht von 8 mit der fertigen Schweißnaht ist;
11 ein Ablaufplan ist, der ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Schweißen von Komponenten in einem Drehmomentwandler veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Von vornherein sollte klar sein, dass gleiche Bezugsnummern in verschiedenen Zeichnungsansichten identische oder funktionell ähnliche Strukturelemente der Erfindung bezeichnen. Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezug auf die gegenwärtig als bevorzugt angesehenen Aspekte beschrieben wird, sollte klar sein, dass die beanspruchte Erfindung nicht auf die beschriebenen Aspekte beschränkt ist.
Außerdem ist klar, dass diese Erfindung nicht auf die bestimmten beschriebenen Verfahren, Materialien und Modifikationen beschränkt ist und insofern natürlich variieren kann. Ferner ist klar, dass die hier gebrauchten Begriffe nur zur Beschreibung bestimmter Aspekte dienen und nicht als Einschränkung des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung zu verstehen sind, der nur durch die angehängten Ansprüche eingeschränkt wird.
Sofern nicht anderweitig definiert, haben alle hier gebrauchten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselbe Bedeutung, wie sie einem Fachmann geläufig ist, an den sich diese Erfindung richtet. Obwohl zum Durchführen oder Testen der Erfindung beliebige Verfahren, Einrichtungen oder Materialien verwendet werden können, die den hier beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind, werden im Folgenden die bevorzugten Verfahren, Einrichtungen und Materialien beschrieben.
7 ist eine Teilquerschnittsansicht eines Drehmomentwandlers mit einer Schweißnaht 100 gemäß der vorliegenden Erfindung zwischen Komponenten.
8 ist eine Teilquerschnittsansicht, welche Komponenten des Drehmomentwandlers in 7 vor dem Schweißen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist die Teilquerschnittsansicht von 8, welche weitere Einzelheiten zeigt. Die folgende Beschreibung ist in Verbindung mit den 7 bis 9 zu sehen. Die 8 bis 9 zeigen ein Prozess zur Bildung einer Schweißnaht gemäß der vorliegenden Erfindung, zum Beispiel der in 7 gezeigten Schweißnaht 100. Der Drehmomentwandler 111 beinhaltet Komponenten 112 und 114. Gemäß einigen Aspekten ist die Komponente 112 entweder ein Deckel des Drehmomentwandlers oder eine Pumpe des Drehmomentwandlers, und die Komponente 114 ist der jeweils andere Teil, die Pumpe oder der Deckel. In 7 ist die Komponente 112 der Deckel des Drehmomentwandlers und die Komponente 114 das Pumpengehäuse des Drehmomentwandlers. Es sollte jedoch klar sein, dass gemäß einigen (nicht gezeigten) Aspekten die Anordnung umgekehrt sein kann und das Gehäuse einen Außenumfang des Deckels überlappt, das heißt, das Gehäuse befindet sich radial außerhalb des Deckels. Ferner sollte klar sein, dass ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Autogenschweißen von Komponenten auch auf andere Komponenten in einem Drehmomentwandler angewendet werden kann. Ferner sollte klar sein, dass ein Drehmomentwandler eine Schweißnaht gemäß der vorliegenden Erfindung zwischen anderen Komponenten beinhalten kann.
Die Komponente 112 beinhaltet einen Kantenteil 116, der einen Kantenteil 118 der Komponente 114 überlappt. Im Allgemeinen verjüngt sich der Teil 116 zur oder in Richtung zur Kante 120, um die Dicke 122 des Kantenteils 112 zu verringern. Im Allgemeinen erfolgt das Dünnerwerden oder Verjüngen des Teils 116, um einen Schweißprozess gemäß der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. In den 7 bis 9 ist die Dicke der Komponente, welche die andere Komponente überlappt, verringert. Gemäß einigen (nicht gezeigten) Aspekten jedoch ist die Dicke der Komponente, welche von der anderen Komponente überlappt wird, das heißt die Komponente, die sich radial innerhalb der anderen Komponente befindet, verringert. Obwohl die folgende Erörterung eine Schweißnaht gemäß der vorliegenden Erfindung betrifft, ist klar, dass eine Schweißnaht gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die gezeigten Anordnungen, Proportionen, Ausrichtungen und Formen beschränkt ist und dass andere Anordnungen, Proportionen, Ausrichtungen und Formen in Geist und Geltungsbereich der beanspruchten Erfindung enthalten sind.
Die Komponenten 112 und 114 überlappen einander um den Betrag 124. Gemäß einigen Aspekten ist der Mindestwert für den Betrag 124 gleich der Dicke 122. Die Komponenten 112 und 114 sind um den Abstand 125 voneinander getrennt. Gemäß einigen Aspekten ist der Abstand 125 auf nicht mehr als ungefähr ein Viertel der Dicke 122 beschränkt. Der Teil 116 weist eine Länge 126 auf. Gemäß einigen Aspekten ist die Länge 126 gleich der Dicke 122. Die Komponente 112 beinhaltet eine Fläche 128, die von der Komponente 114 weg zeigt. Im Allgemeinen ist die Fläche 128 so verändert, dass sie im Teil 116 eine Verjüngung erzeugt. Gemäß einigen Aspekten ist zum Erzeugen der Verjüngung in der Fläche 128 ein Radius 130 gebildet, der gleich einer Hälfte der Dicke 122 ist. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet der Teil 116 ein Segment oder einen Teil, in welchem die Dicke des Teils 116 fortschreitend abnimmt, zum Beispiel den Radius 130. Der restliche Teil oder das restliche Segment des Teils 116, zum Beispiel der Teil 132, behält dann eine gleichmäßige Dicke bei, zum Beispiel die Dicke 134. Das Segment 132 liefert im Wesentlichen den Materialvorrat, der zur Bildung der Schweißnaht 100 geschmolzen wird. Gemäß einigen (nicht gezeigten) Aspekten nimmt die Dicke 122 im Teil 116 linear oder gleichmäßig ab. Das heißt, die Fläche 128 bildet im Teil 116 eine gerade Querschnittslinie. Gemäß einigen Aspekten weist der Teil 116 am Ende 120 eine Dicke 134 auf, die ungefähr gleich einer halben Dicke 122 ist.
Die Energiequelle 138 lässt entlang einem Brennpunkt oder einer Brennlinie 140 Energie auf den Kantenteil 116 einwirken. Die 8 und 9 zeigen, dass zum Bilden der Schweißnaht 100 kein Füllmaterial verwendet wird, wie dies beim Metall-Schutzgasschweißen erforderlich wäre. Das heißt, die Schweißnaht 100 wird in Abwesenheit eines Füllmaterials gebildet. Gemäß einigen Aspekten beträgt der Winkel 142 zwischen der Linie 140 und der Komponente 114, insbesondere deren Fläche 144, die der Komponente 112 gegenüber liegt, ungefähr 45°. Gemäß einigen Aspekten trifft die Linie 140 in einem Abstand 146 vom Ende 120 auf, der ungefähr gleich 0,3 der Dicke 122 ist. Gemäß einigen Aspekten dient als Energiequelle 138 eine Plasmaschweißeinrichtung. Es sollte jedoch klar sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine Plasmaschweißeinrichtung beschränkt ist und dass andere Energiequellen verwendet werden können, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, einer Laserschweißeinrichtung oder einer Schutzgas-Wolfram-Lichtbogenschweißeinrichtung (GTAW/TIG).
10 ist eine Teilquerschnittsansicht von 8 mit einer fertigen Schweißnaht 100. Die Energiequelle hat zumindest einen Teil des Kantenteils 116 geschmolzen, um die Schweißnaht 100 zu bilden, welche die Komponenten 112 und 114 miteinander verschweißt oder fest miteinander verbindet. Die folgende Beschreibung ist in Verbindung mit den 7 bis 10 zu sehen. Gemäß einigen Aspekten weist die Schweißnaht oder der Schweißabschnitt 100 eine Länge 148, die ungefähr gleich der Dicke 122 ist, und eine Dicke 150 auf, die gleich der Dicke 122 zuzüglich des Spaltes 125, in diesem Falle also ungefähr gleich 1,25 der Dicke 122 ist. Die Schweißnaht 100 bildet eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen den Komponenten 112 und 114. Gemäß einigen Aspekten bildet die Schweißnaht 100 im Kantenteil 116 eine Schräge.
Die Komponente 112, insbesondere der Teil 116, wird so bearbeitet und geschmolzen, dass er ohne Verwendung von Füllmaterial eine Schweißnaht 100 zwischen den Komponenten 112 und 114 bildet. Das heißt, der Teil 116 wird flüssig und ändert sowohl Zustand als auch Form, um mit der Komponente 114 eine Schweißnaht zu bilden. Im Allgemeinen wird die Komponente 112 in der oben beschriebenen Weise so bearbeitet, dass sie die Schweißnaht 100 bilden kann. Zum Beispiel braucht die Dicke 154 der Komponente 114, insbesondere am Ende 156, nicht verändert zu werden. Es sollte klar sein, dass gemäß einigen (nicht gezeigten) Aspekten die Dicke 154 oder das Ende 156 verändert wird. Da die Komponente 112 und der Teil 116 zum Erzeugen der Schweißnaht 100 bearbeitet werden, werden gemäß einigen Aspekten die oben zur Veranschaulichung erwähnten unkritischen Abmessungen und Proportionen auf die Abmessungen der Komponente 112 abgestimmt, insbesondere auf die Dicke 122.
Die Menge des Materials im Teil 116 kann zum Beispiel durch Variieren des Radius 130 oder der Dicke 122 variiert werden, um so die Größe der Schweißnaht 100 zu variieren. Die Geschwindigkeit des Schweißprozesses kann jedoch entsprechende Anpassungen erforderlich machen.
11 ist ein Ablaufplan zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zum Schweißen von Komponenten in einem Drehmomentwandler. Obwohl das Verfahren in 11 zur Verdeutlichung als Abfolge nummerierter Schritte dargestellt ist, sollte aus der Nummerierung keine Reihenfolge abgeleitet werden, wenn dies nicht ausdrücklich erwähnt wird. Das Verfahren beginnt in Schritt 200. In Schritt 202 werden der erste und der zweite Kantenteil der ersten bzw. zweiten Komponente im Drehmomentwandler überlappt. In Schritt 204 wird der erste Kantenteil zu einer Kante der ersten Komponente hin verjüngt. In Schritt 206 wird der erste Kantenteil in Abwesenheit eines Füllmaterials mit Energie beaufschlagt. In Schritt 208 wird zumindest ein Teil des ersten Kantenteils geschmolzen, um die erste und die zweite Komponente miteinander zu verschweißen.
Gemäß einigen Aspekten: beinhaltet die erste Komponente eine Dicke, und der Schritt 204 beinhaltet das Verringern der Dicke an der Kante um ungefähr eine Hälfte; oder der erste Kantenteil beinhaltet eine Fläche, die vom zweiten Kantenteil weg zeigt, und der Schritt 204 beinhaltet das Bilden eines Radius in der vom zweiten Kantenteil weg zeigenden Fläche. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet die erste Komponente eine Dicke, und das Bilden eines Radius in der ersten Fläche beinhaltet das Bilden eines Radius, der ungefähr gleich einer Hälfte der Dicke ist. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet die erste Komponente eine Dicke, und der Schritt 204 beinhaltet die lineare Verringerung der Dicke.
Gemäß einigen Aspekten beinhaltet der zweite Kantenteil eine Fläche, die dem ersten Kantenteil gegenüber liegt, und der Schritt 206 beinhaltet das Einwirken von Energie unter einem Winkel gegenüber der Fläche, welche dem ersten Kantenteil gegenüber liegt. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet die erste Komponente eine Dicke, und der Schritt 206 beinhaltet das Einwirken der Energie an einem Punkt, der sich in einem Abstand von ungefähr 0,3 dieser Dicke von der Kante entfernt befindet. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet der Schritt 206 das Bilden einer flüssigkeitsdichten Abdichtung zwischen der ersten und der zweiten Komponente oder das Bilden einer Schräge im ersten Kantenteil.
Gemäß einigen Aspekten beinhaltet die erste Komponente eine Dicke, und der Schritt 202 beinhaltet das Überlappen um einen Betrag, der ungefähr gleich der Dicke ist. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet die erste Komponente eine Dicke, und der Schritt 203 trennt den ersten und den zweiten Kantenteil um einen Betrag voneinander, der ungefähr gleich einem Viertel der Dicke ist. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet die erste Komponente eine Dicke, und der erste Kantenteil beinhaltet eine Länge, die ungefähr gleich der Dicke ist. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet die erste Komponente eine Dicke, und der Schritt 204 verringert zunehmend die Dicke in einem ersten Teil des ersten Kantenteils und behält für einen zweiten Teil des ersten Kantenteils eine gleichmäßige Dicke bei, die kleiner als die Dicke des ersten Teils ist.
Gemäß einigen Aspekten beinhaltet der Drehmomentwandler einen Deckel und eine Pumpe, und die erste Komponente ist entweder der Deckel oder die Pumpe, und die zweite Komponente ist der jeweils andere Teil, die Pumpe oder der Deckel.
Somit ist zu erkennen, dass die Aufgaben der vorliegenden Erfindung wirksam gelöst werden, obwohl sich der Fachmann Modifikationen und Änderungen der Erfindung vorstellen kann, die in Geist und Geltungsbereich der beanspruchten Erfindung enthalten sind. Ferner ist klar, dass die obige Beschreibung nur zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung dient und nicht als Einschränkung zu verstehen ist. Deshalb sind andere Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung möglich, ohne von Geist und Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Schweißen von Komponenten in einem Drehmomentwandler, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Überlappen eines ersten und eines zweiten Kantenteils einer ersten bzw. zweiten Komponente in dem Drehmomentwandler; Verjüngen des ersten Kantenteils in Richtung einer Kante der ersten Komponente; Einwirken von Energie auf den ersten Kantenteil in Abwesenheit eines Füllmaterials; und Schmelzen des ersten Kantenteils, um eine Schweißnaht zwischen der ersten und der zweiten Komponente zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Komponente ferner eine Dicke umfasst und bei der das Verjüngen des ersten Kantenteils ferner das Verringern dieser Dicke an der Kante ungefähr um eine Hälfte umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Verjüngen des ersten Kantenteils ferner das Bilden eines Radius im ersten Kantenteil umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die erste Komponente ferner eine Dicke umfasst und bei dem das Bilden des Radius im ersten Kantenteil ferner das Bilden eines Radius umfasst, der ungefähr gleich einer Hälfte dieser Dicke ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Komponente ferner eine Dicke umfasst und bei dem das Verjüngen des ersten Kantenteils ferner das lineare Verringern zumindest eines Teils des ersten Kantenteils umfasst, der gleich dieser Dicke ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Einwirken von Energie ferner das Einwirken von Energie unter einem Winkel von ungefähr 45° gegenüber dem zweiten Kantenteil umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Komponente ferner eine Dicke umfasst und bei dem das Einwirken von Energie ferner das Einwirken der Energie an einem Punkt umfasst, der sich in einem Abstand von ungefähr 0,3 dieser Dicke von der Kante entfernt befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Schmelzen des ersten Kantenteils zum Bilden einer Schweißnaht ferner das Bilden einer flüssigkeitsdichten Abdichtung zwischen der ersten und der zweiten Komponente umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Schmelzen des ersten Kantenteils zum Bilden einer Schweißnaht ferner das Bilden der Schweißnaht in Form einer Schräge umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Komponente ferner eine Dicke umfasst und bei dem das Überlappen des ersten und des zweiten Kantenteils der ersten bzw. zweiten Komponente ferner das Überlappen um einen Betrag umfasst, der ungefähr gleich dieser Dicke ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Komponente ferner eine Dicke umfasst und wobei das Verfahren ferner das Trennen des ersten und des zweiten Kantenteils voneinander um einen Betrag umfasst, der ungefähr gleich einem Viertel dieser Dicke ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Komponente ferner eine Dicke umfasst und bei dem der erste Kantenteil ferner eine Länge umfasst, die ungefähr gleich dieser Dicke ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Drehmomentwandler ferner einen Deckel und eine Pumpe umfasst und bei dem die erste Komponente entweder der Deckel oder die Pumpe ist und bei dem die zweite Komponente der jeweils andere Teil ist, die Pumpe oder der Deckel.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Drehmomentwandler ferner einen Deckel und eine Pumpe umfasst, wobei die erste Komponente der Deckel und die zweite Komponente die Pumpe ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Komponente ferner eine Dicke umfasst und bei dem das Verjüngen des ersten Kantenteils in Richtung einer Kante der ersten Komponente ferner das zunehmende Verringern der Dicke in einem ersten Teil des ersten Kantenteils und das Beibehalten einer gleichmäßigen Dicke für einen zweiten Teil des ersten Kantenteils umfasst, die kleiner als diese Dicke ist.
Drehmomentwandler, der Folgendes umfasst: einen ersten und einen zweiten überlappenden Kantenteil einer ersten bzw. zweiten Komponente im Drehmomentwandler; und eine Autogenschweißnaht, die in Abwesenheit eines Füllmaterials aus dem ersten Kantenteil gebildet ist und die erste und die zweite Komponente miteinander verbindet.
Drehmomentwandler nach Anspruch 16, bei dem die Schweißnaht eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der ersten und der zweiten Komponente umfasst.
Drehmomentwandler nach Anspruch 16, bei dem die Schweißnaht eine Schräge in der ersten Komponente umfasst.
Drehmomentwandler nach Anspruch 16, bei dem die erste Komponente ferner eine Dicke umfasst und bei dem die erste und die zweite Komponente an der Überlappungsstelle um einen Betrag voneinander getrennt sind, der ungefähr gleich einem Viertel dieser Dicke ist.
Drehmomentwandler nach Anspruch 16, bei dem die erste Komponente ferner eine Dicke umfasst und bei dem die Schweißnaht ferner eine Länge umfasst, die ungefähr gleich dieser Dicke ist.
Drehmomentwandler nach Anspruch 16, der ferner einen Deckel und eine Pumpe umfasst und bei dem die erste Komponente entweder der Deckel oder die Pumpe ist, und bei dem die zweite Komponente der jeweils andere Teil ist, die Pumpe oder der Deckel.
Drehmomentwandler nach Anspruch 16, der ferner einen Deckel und eine Pumpe umfasst und bei dem die erste Komponente der Deckel und die zweite Komponente die Pumpe ist.
Verfahren zum Schweißen von Komponenten in einem Drehmomentwandler, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Überlappen eines ersten und eines zweiten Kantenteils eines Deckels bzw. einer Pumpe; Bilden eines Radius im ersten Kantenteil, wobei der Radius zu einer Verjüngung in Richtung einer Kante der ersten Komponente führt; Einwirken von Energie auf den ersten Kantenteil in Abwesenheit eines Füllmaterials; und Schmelzen des ersten Kantenteils zum Verschweißen der ersten und der zweiten Komponente miteinander.