DE102011117920B4

DE102011117920B4 - Method for producing a paddle wheel, and paddle wheel produced thereafter

Info

Publication number: DE102011117920B4
Application number: DE201110117920
Authority: DE
Inventors: Markus Schlosser; Rainer Schips; Gerhard Meier-Burkamp; Wolfgang Hofmeister; Walter Notar
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2011-11-09
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2013-08-01
Anticipated expiration: 2031-11-10
Also published as: DE102011117920A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Schaufelrades für eine hydrodynamische Maschine, umfassend ein Primärschaufelrad und ein Sekundärschaufelrad mit jeweils einem Grundkörper, welcher eine konkave Ringraumfläche zur Begrenzung eines durch das Primärschaufelrad und das Sekundärschaufelrad gemeinsam gebildeten ringförmigen Arbeitsraumes aufweist. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – es wird ein Einlegeteil hergestellt, das der Ringraumfläche des Schaufelrades zugeordnet ist; – in das Einlegeteil wird eine Vielzahl von jeweils wenigstens eine Teilkontur eines freien Endes einer Schaufel bildenden Schnitten eingebracht; – die Schaufeln werden einteilig mit dem Einlegeteil durch Umformen des Einlegeteils im Bereich der Schnitte derart aufgerichtet, dass die freien Enden der Schaufeln weg von dem Einlegeteil weisen und die Schaufeln wenigstens annähernd ihre Endgeometrie einnehmen; – das Einlegeteil wird in den Grundkörper eingesetzt, der die konkave Ringraumfläche begrenzt und an diesem befestigt ist; oder – das Einlegeteil wird durch Umformen einteilig mit dem Grundkörper hergestellt.The invention relates to a method for producing a paddle wheel for a hydrodynamic machine, comprising a primary paddle wheel and a secondary paddle wheel each having a base body which has a concave annular space surface for defining an annular working space formed jointly by the primary paddle wheel and the secondary paddle wheel. The invention is characterized by the following steps: an insert is made, which is associated with the annular space surface of the impeller; - In the insert part a plurality of each forming at least a partial contour of a free end of a blade cuts is introduced; - The blades are erected integrally with the insert by forming the insert in the region of the cuts such that the free ends of the blades facing away from the insert and the blades take at least approximately their final geometry; - The insert is inserted into the body, which limits the concave annular space and is secured thereto; or - the insert is made by forming one piece with the body.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Schaufelrads für eine hydrodynamische Maschine, wie hydrodynamischer Retarder, hydrodynamische Kupplung oder hydrodynamischer Wandler, sowie ein solches Schaufelrad.The present invention relates to a method for producing a paddle wheel for a hydrodynamic machine, such as hydrodynamic retarder, hydrodynamic coupling or hydrodynamic converter, as well as such a paddle wheel.

Hydrodynamische Maschinen umfassen in der Regel zwei, bei hydrodynamischen Wandlern manchmal auch mehr solcher Schaufelräder, welche je nach ihrer Anordnung auf der Antriebsseite oder Abtriebsseite (beim Retarder Statorseite) als Primärschaufelrad und Sekundärschaufelrad bezeichnet werden und gemeinsam einen ringförmigen Arbeitsraum begrenzen. Beide Schaufelräder weisen jeweils eine konkave Ringraumfläche auf, die ein Teil des Arbeitsraumes begrenzt.Hydrodynamic machines usually include two, in hydrodynamic converters sometimes more such paddle wheels, which, depending on their arrangement on the drive side or driven side (at the retarder stator side) are referred to as Primärschaufelrad and Sekundärschaufelrad and together define an annular working space. Both paddle wheels each have a concave annular space surface, which limits a part of the working space.

Schaufelräder derartiger hydrodynamischer Maschinen, insbesondere hydrodynamische Retarder und hydrodynamische Kupplungen werden bisher meist im Gußverfahren hergestellt. Mit den steigenden Stückzahlen besteht jedoch das Bedürfnis nach einer kostengünstigeren Fertigung.Paddle wheels of such hydrodynamic machines, in particular hydrodynamic retarders and hydrodynamic couplings have hitherto mostly been produced by casting. With the increasing quantities, however, there is a need for a more cost-effective production.

In jüngerer Zeit sind daher alternative Fertigungsverfahren bekannt geworden, mittels denen das Schaufelrad Schaufel für Schaufel aufgebaut wird. Dabei wird jede Schaufel einzeln aus einem Blech herausgestanzt, umgeformt, zu einem Schaufelkranz beispielsweise durch Schweißen oder Löten zusammengefügt, in einen Grundkörper eingesetzt und wiederum durch Schweißen oder Löten an diesem befestigt. Derartige Verfahren sind beispielsweise aus
DE 195 44 188 C2
DE 197 07 557 B4
DE 197 07 558 B4 bekannt geworden.More recently, therefore, alternative manufacturing methods have become known by means of which the paddle wheel is built up blade by blade. In this case, each blade is individually punched out of a sheet, formed, assembled into a blade ring, for example by welding or soldering, inserted into a base body and in turn secured thereto by welding or soldering. Such methods are for example
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Nachteilig an diesen Verfahren ist jedoch, dass ein gewisser Aufwand nötig ist, um die einzeln hergestellten Schaufeln zueinander zu positionieren und aneinander durch Löten oder Schweißen zu befestigen. Auch müssen enge Toleranzen eingehalten werden, was sich nachteilig auf die Fertigungskosten einer solchen hydrodynamischen Maschine auswirkt.A disadvantage of this method, however, is that a certain effort is required to position the individually manufactured blades to each other and to attach to each other by soldering or welding. Also tight tolerances must be met, which adversely affects the manufacturing cost of such a hydrodynamic machine.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Herstellen eines Schaufelrads sowie ein Schaufelrad für eine hydrodynamische Maschine der eingangs genannten Art derart zu gestalten, dass die Fertigungskosten gesenkt werden können.Object of the present invention is therefore to design a method for producing a paddle wheel and a paddle wheel for a hydrodynamic machine of the type mentioned in such a way that the manufacturing cost can be reduced.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem unabhängigen Anspruch 1 und ein Schaufelrad nach dem unabhängigen Anspruch 3 gelöst. Die abhängigen Ansprüche stellen besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar.This object is achieved by a method according to independent claim 1 and a paddle wheel according to independent claim 3. The dependent claims represent particularly preferred embodiments of the invention.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Schaufelrads für eine hydrodynamische Maschine, umfassend wenigstens ein Primärschaufelrad und wenigstens ein Sekundärschaufelrad mit jeweils einem Grundkörper, welcher eine konkave Ringraumfläche aufweist, wobei Primärschaufelrad und Sekundärschaufelrad gemeinsam einen ringförmigen Arbeitsraum begrenzen, der durch die Ringraumflächen der Schaufelräder eingeschlossen wird, umfasst die folgenden Schritte:

– es wird ein Einlegeteil hergestellt, das der Ringraumfläche zugeordnet ist;
– in das Einlegeteil wird eine Vielzahl von jeweils wenigstens eine Teilkontur eines freien Endes einer Schaufel oder die gesamte Schaufel bildenden Schnitten eingebracht;
– die Schaufeln werden einteilig mit dem Einlegeteil durch Umformen des Einlegeteils im Bereich der Schnitte derart aufgerichtet, dass die freien Enden der Schaufeln weg von dem Einlegeteil weisen und die Schaufeln wenigstens annähernd ihre Endgeometrie einnehmen;
– das Einlegeteil wird in dem Grundkörper eingesetzt und an diesem befestigt; oder
– das Einlegeteil wird durch Umformen einteilig mit dem Grundkörper hergestellt.

A method of manufacturing a paddle wheel for a hydrodynamic machine, comprising at least one primary paddle wheel and at least one secondary paddle wheel each having a body having a concave annular space surface, the primary paddle wheel and the secondary paddle wheel together defining an annular working space enclosed by the annulus surfaces of the paddle wheels; includes the following steps:

- It is made an insert, which is associated with the annulus area;
- In the insert part a plurality of each at least a partial contour of a free end of a blade or the entire blade forming cuts is introduced;
- The blades are erected integrally with the insert by forming the insert in the region of the cuts such that the free ends of the blades facing away from the insert and the blades take at least approximately their final geometry;
- The insert is inserted into the body and attached to this; or
- The insert is made by forming one piece with the body.

Die beiden im Betrieb der hydrodynamischen Maschine einander axial gegenüberstehenden Schaufelräder bilden einen Trennspalt aus, welcher in einer Ebene senkrecht zu einer Drehachse, um die wenigstens eines der Schaufelnder umlauft, verläuft. Die im Betrieb der hydrodynamischen Maschine von Arbeitsmedium umspülten oder überströmten Ringraumflächen der Grundkörper der Schaufelräder sind dabei in Bezug auf diese senkrechte Ebene konkav, also nach innen gewölbt, ausgeführt. Die von dem Einlegeteil wegweisenden (in Richtung auf die senkrechte Ebene gerichteten) Schaufeln stehen dabei mit ihren Längsachsen winklig oder rechtwinklig auf der durch den Trennspalt verlaufenden senkrechten Ebene. Vorteilhaft entspricht die Oberfläche einer insbesondere konvexen Rückseite des Einlegeteils, in der Regel jene Außenfläche, welche im fertig montierten, betriebsbereiten Zustand des Schaufelrads am Grundkörper aufliegt und nicht von Arbeitsmedium umspült wird, flächenmäßig wenigstens annähernd der konkaven Ringraumfläche des Grundkörpers oder deckt einen Teil von dieser, beispielsweise ein Viertel bis die Hälfte oder die Hälfte bis Dreiviertel oder mehr ab.The two blade wheels axially opposed to each other during operation of the hydrodynamic machine form a separation gap which runs in a plane perpendicular to a rotation axis about which at least one of the blades rotates. In the operation of the hydrodynamic machine of working fluid flowed around or overflowed annular space surfaces of the main body of the paddle wheels are concave in relation to this vertical plane, ie curved inward executed. The pointing away from the insert (directed towards the vertical plane) blades stand with their longitudinal axes at an angle or at right angles to the plane passing through the separation gap vertical plane. Advantageously, the surface corresponds to a particular convex back of the insert, usually those outer surface which rests in the ready assembled, ready state of the paddle wheel on the body and is not washed by working fluid, in terms of area at least approximately the concave annular space of the body or covers a part of this For example, a quarter to a half or a half to three quarters or more.

Ein erfindungsgemäßes Schaufelrad für eine hydrodynamische Maschine, wie hydrodynamischer Retarder, hydrodynamische Kupplung oder hydrodynamischer Wandler, umfasst ein Primärschaufelrad und ein Sekundärschaufelrad, mit jeweils einem Grundkörper, welcher eine konkave Ringraumfläche aufweist, wobei Primärschaufelrad und Sekundärschaufelrad durch die Ringraumflächen gemeinsam einen ringförmigen Arbeitsraum begrenzen. Weiterhin ist ein Einlegeteil vorgesehen, welches der konkaven Ringraumfläche oder einem Teil derselben wenigstens annähernd entspricht.An impeller according to the invention for a hydrodynamic machine, such as hydrodynamic retarder, hydrodynamic coupling or hydrodynamic converter, comprises a primary impeller and a secondary impeller, each having a main body having a concave annular space surface, said primary impeller and secondary impeller common by the annular space surfaces limit an annular workspace. Furthermore, an insert is provided which corresponds to the concave annular space surface or a part thereof at least approximately.

Erfindungsgemäß umfasst das Einlegeteil eine Vielzahl von einteiligen mit dem Einlegeteil ausgebildeten Schaufeln, deren freie Enden von dem Einlegeteil weggerichtet sind und die Schaufeln durch Schneiden und/oder Umformen aus dem Einlegeteil hergestellt sind und das Einlegeteil in dem Grundkörper eingesetzt und an diesem befestigt ist, oder das Einlegeteil durch Umformen einteilig mit dem Grundkörper hergestellt ist. Der Grundkörper kann dabei alle nötigen Komponente, wie beispielsweise eine Nabe zur drehstarren Anbindung an eine Antriebswelle aufweisen, um zusammen mit dem Einlegeteil das gesamte Schaufelrad auszubilden. Insbesondere kann das gesamte Schaufelrad dann aus ausschließlich zwei Teilen, nämlich dem Einlegeteil und dem Grundkörper, hergestellt sein.According to the invention, the insert comprises a plurality of one-piece formed with the insert blades whose free ends are directed away from the insert and the blades are made by cutting and / or forming of the insert and the insert is inserted into the body and fixed thereto, or the insert is made by forming one piece with the body. The main body can have all the necessary components, such as a hub for torsionally rigid connection to a drive shaft to form together with the insert the entire impeller. In particular, the entire paddle wheel can then be made of only two parts, namely the insert and the base body.

Bevorzugt ist das Einlegeteil als separat gefertigtes Stanzteil, wie Stanz-Biegeteil, ausgeführt. Dabei kann das Einlegeteil in einem einzigen Arbeitsgang, in einem einzigen Werkzeug und/oder in einer einzigen Maschine derart hergestellt sein, dass es seine Endgeometrie erhält. Hierdurch können enge Toleranzwerte erzielt werden und gleichzeitig die Anzahl der Verbindungsnähte, die beim Löten oder Schweißen einzelner Schaufeln zu einem Schaufelkranz nötig wären, reduziert werden. Das Einlegeteil kann insbesondere durch Kaltumformen aus Blech hergestellt sein, welches bei Vorsehen eines separaten Grundkörpers mit dem Grundkörper form-, kraft- oder stoffschlüssig verbunden ist, wobei der Grundkörper durch Urformen, wie beispielsweise Gießen oder Schmieden, oder Umformen, wie beispielsweise Tiefziehen oder Walzen aus einem Blech hergestellt sein kann.Preferably, the insert is designed as a separately manufactured stamped part, such as stamped and bent part. In this case, the insert can be made in a single operation, in a single tool and / or in a single machine so that it receives its final geometry. As a result, close tolerance values can be achieved and at the same time the number of connecting seams, which would be necessary when soldering or welding individual blades to a blade ring, can be reduced. The insert can be made in particular by cold forming of sheet metal, which is positively connected in providing a separate body with the main body, or firmly bonded, wherein the body by archetypes, such as casting or forging, or forming, such as deep drawing or rolling can be made of a sheet metal.

Bevorzugt können sich die Schaufeln jedes Schaufelrades in einem Bogen von einem radial inneren Schaufelende an einer radial inneren Wandung des Einlegeteils zu einem radial äußeren Schaufelende an einer radial äußeren Wandung des Einlegeteils erstrecken und insbesondere der Bogen in einer Draufsicht in Richtung der Drehachse auf jedes Schaufelrad eine Kreisbogenform aufweisen. Hierdurch wird eine besonders einfache und wirkungsvolle Schaufelgeometrie erzielt.Preferably, the vanes of each impeller may extend in an arc from a radially inner blade end on a radially inner wall of the insert to a radially outer blade end on a radially outer wall of the insert and in particular the arc in a plan view in the direction of the axis of rotation on each impeller one Have circular arc shape. As a result, a particularly simple and effective blade geometry is achieved.

Die Erfindung soll nun anhand der Figuren erläutert werden.The invention will now be explained with reference to the figures.

Es zeigen:Show it:

1 einen schematischen Längsschnitt durch eine als hydrodynamischer Retarder ausgeführte hydrodynamische Maschine; 1 a schematic longitudinal section through a designed as a hydrodynamic retarder hydrodynamic machine;

2 die einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für ein Schaufelrad; 2 the individual steps of a method according to the invention for a paddle wheel;

3a, 3b und 3c ein gemäß einer ersten Ausführungsform hergestelltes Schaufelrad; 3a . 3b and 3c a paddle wheel manufactured according to a first embodiment;

4a, 4b ein gemäß einer zweiten Ausführungsform hergestelltes Schaufelrad; 4a . 4b a paddle wheel manufactured according to a second embodiment;

5 und 6 ein gemäß einer dritten Ausführungsform hergestelltes Schaufelrad. 5 and 6 a paddle wheel manufactured according to a third embodiment.

1 zeigt einen schematischen Längsschnitt (Axialschnitt) durch eine als hydrodynamischer Retarder 1 ausgeführte hydrodynamische Maschine bei der die vorliegende Erfindung anwendbar ist. Dabei ist auf einer Eingangswelle 11 ein Primärschaufelrad 2 (Rotor) befestigt. Koaxial zum Primärschaufelrad 2 ist ein diesem gegenüberstehendes Sekundärschaufelrad 3, welches vorliegend nicht umläuft und daher Stator genannt wird, angeordnet. 1 shows a schematic longitudinal section (axial section) through a hydrodynamic retarder 1 executed hydrodynamic machine in which the present invention is applicable. It is on an input shaft 11 a primary blade wheel 2 (Rotor) attached. Coaxial with the primary impeller 2 is a secondary impeller facing this 3 , which in the present case does not rotate and is therefore called stator, arranged.

Beide Schaufelräder 2, 3 weisen eine Vielzahl von gleichmäßig oder ungleichmäßig über dem Umfang verteilten Schaufeln 6 auf und begrenzen zusammen einen ringförmigen, hier torusförmigen Arbeitsraum 9. Primärschaufelrad 2 läuft in einer ersten Drehrichtung um eine Drehachse 10. Beide Schaufelräder 2, 3 sind derart angeordnet, dass diese zwischen sich einen Trennspalt ausbilden, welcher innerhalb einer zur Drehachse 10 im Wesentlichen senkrechten Ebene verläuft. Beide Schaufelräder 2, 3 umfassen jeweils einen Grundkörper 8, welcher konkave Ringraumflächen 4 aufweist.Both paddle wheels 2 . 3 have a variety of uniformly or non-uniformly distributed over the circumference blades 6 and together define an annular, here toroidal working space 9 , primary blade 2 runs in a first direction of rotation about an axis of rotation 10 , Both paddle wheels 2 . 3 are arranged so that they form between them a separation gap, which within one to the axis of rotation 10 extends substantially perpendicular plane. Both paddle wheels 2 . 3 each comprise a basic body 8th , which concave annular space surfaces 4 having.

In 2 sind die wesentlichen Arbeitsschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Schaufelrads dargestellt. Dabei wird zunächst aus einem tafelförmigen Blech, welches beispielsweise aus einem Coil abgewickelt wurde, ein kreisrundes Zwischenprodukt für ein Einlegeteil 5, hier als Kreisring ausgeführt, herausgeschnitten. Das Herausschneiden kann beispielsweise durch Wasser-, Laserstrahlschneiden, Stanzen oder ein sonstiges insbesondere mechanisches Trennverfahren erfolgen. Die Oberfläche des Zwischenprodukts ist dabei derart bemessen, dass die umgeformte Oberfläche des (fertigen) Einlegeteils 5 wenigstens annähernd der Ringraumfläche 4 des Grundkörpers des Schaufelrads 2, 3 (1) entspricht. Alternativ könnte anstatt der dargestellten kreisringförmigen Form auch ein Kreisringsegment oder ein Viereck (welches sich durch Abwicklung eines Kreisrings ergibt) als Zwischenprodukt für das Einlegeteil aus dem Blech herausgeschnitten werden. Zur Herstellung des Einlegeteils 5 ist insbesondere ein einziges Zwischenprodukt nötig.In 2 the main steps of a method according to the invention for producing a paddle wheel are shown. In this case, first of all a tabular sheet metal, which was unwound from a coil, for example, a circular intermediate product for an insert 5 , here executed as a circular ring, cut out. The cutting can be done for example by water, laser cutting, punching or any other particular mechanical separation process. The surface of the intermediate product is dimensioned such that the reshaped surface of the (finished) insert 5 at least approximately the annulus area 4 of the main body of the paddle wheel 2 . 3 ( 1 ) corresponds. Alternatively, instead of the illustrated annular shape, a circular ring segment or a quadrangle (which results from development of a circular ring) could be cut out of the metal sheet as an intermediate product for the insert. For the production of the insert 5 In particular, a single intermediate product is necessary.

Das ausgeschnittene Zwischenprodukt wird in einem nächsten Schritt beispielsweise durch Kaltumformen, wie Tiefziehen oder Walzen, derart umgeformt, dass es wenigstens annähernd der gewünschten Kontur des Grundkörpers 8 entspricht. Im vorliegenden Fall wird das Zwischenprodukt des Einlegeteils 5 in Form einer torusförmigen Halbschale geformt, sodass dessen äußere, konvexe Fläche (Rückseite) wenigstens annähernd der Ringraumfläche 4 des Grundkörpers 8 entspricht. Dies ist in 2 durch das gewölbte Ringsegment angedeutet. Aber auch andere, von der Torusform abweichende Formen des Grundkörpers 8 sind denkbar. The cut-out intermediate product is in a next step, for example by cold forming, such as deep drawing or rolling, so transformed that it at least approximately the desired contour of the body 8th equivalent. In the present case, the intermediate product of the insert 5 shaped in the form of a toroidal half-shell, so that its outer, convex surface (back) at least approximately the annular space surface 4 of the basic body 8th equivalent. This is in 2 indicated by the curved ring segment. But also other, of the torus form deviating forms of the body 8th are conceivable.

Hiernach wird eine Vielzahl von jeweils eine Teilkontur eines freien Endes einer Schaufel 6 bildenden Schnitten 7 in das Zwischenprodukt des Einlegeteils 5 eingebracht. Die Teilkonturen entsprechen dabei im Wesentlichen den freien Kanten der Schaufeln 6, welche im Betrieb der hydrodynamischen Maschine von Arbeitsmedium an- und abgeströmt werden. Das Einbringen der Schnitte 7 in das Einlegeteil 5 kann wie beim Herausschneiden des Zwischenprodukts aus dem Blech durch Herausschneiden mittels Wasser- oder Laserstrahl oder durch sonstiges, insbesondere mechanisches Trennen wie Nibbeln, Abscheren oder Stanzen erfolgen.Thereafter, a plurality of each a partial contour of a free end of a blade 6 forming cuts 7 in the intermediate product of the insert 5 brought in. The partial contours essentially correspond to the free edges of the blades 6 , which are flowed in and out of working fluid during operation of the hydrodynamic machine. The introduction of the cuts 7 in the insert 5 can be done as in the cutting out of the intermediate product from the sheet by cutting by means of water or laser beam or by other, in particular mechanical separation such as nibbling, shearing or punching.

Im nachfolgenden Schritt oder gleichzeitig mit dem Einbringen der Schnitte, dem Einbringen der Kontur und/oder dem Herausschneiden des Einlegeteils wird nun das fertige Einlegeteil 5 mit seiner Endgeometrie erzielt. Dazu werden die teilweise ausgeschnittenen Schaufeln 6 durch Umformen des Einlegeteils 5 im Bereich der Schnitte 7 derart aufgerichtet, dass die freien Enden (Kanten) der Schaufeln 6 weg von dem Einlegeteil 5 (dessen konvexer Rückseite) weisen, In diesem Schritt nehmen die Schaufeln 6 dabei ihre Endgeometrie an beziehungsweise können in einem nachgelagerten Schritt entsprechend umgeformt werden. Auch können die Schaufeln 6 dann einen Winkel zwischen 1 und 90 Grad bezogen auf den kleinsten Nebenwinkel mit der senkrechten Ebene einschließen. Weiterhin kann die Kante der Schaufeln 6 derart umgeformt werden, dass diese eine Spitze ausbildet, wobei zwischen den Oberflächen der Druck- und Saugseite der jeweiligen Schaufel 6 ein Winkel zwischen 1 bis 45 Grad und besonders bevorzugt 15 Grad vorliegt.In the subsequent step or simultaneously with the introduction of the cuts, the introduction of the contour and / or the cutting out of the insert is now the finished insert 5 achieved with its final geometry. These are the partially cut out blades 6 by forming the insert 5 in the field of cuts 7 erected such that the free ends (edges) of the blades 6 away from the insert 5 (whose convex back) point, in this step take the blades 6 while their final geometry or can be converted accordingly in a subsequent step. Also, the blades can 6 then enclose an angle between 1 and 90 degrees with respect to the smallest minor angle with the vertical plane. Furthermore, the edge of the blades 6 be formed so that it forms a tip, wherein between the surfaces of the pressure and suction side of the respective blade 6 an angle between 1 to 45 degrees and more preferably 15 degrees is present.

Die beschriebenen Arbeitsschritte können in nur einem einzigen Umformschritt einem einzigen Werkzeug und/oder einer einzigen Maschine erfolgen. Ein komplett fertiges Einlegeteil 5, welches als Endprodukt in den Grundkörper 8 eingelegt ist und mit dessen konvexer Rückseite bündig und satt in diesem aufliegt, ist in den 3a–3c dargestellt. So zeigt 3a das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Einlegeteil 5 in einer Draufsicht auf die konkave Innenfläche in Richtung der Drehachse 10 gesehen.The operations described can be done in a single forming step a single tool and / or a single machine. A completely finished insert 5 , which as end product in the basic body 8th is inserted and with its convex back flush and full rests in this is in the 3a - 3c shown. So shows 3a the insert produced by the method according to the invention 5 in a plan view of the concave inner surface in the direction of the axis of rotation 10 seen.

In den 3b und 3c sind Detailansichten des erfindungsgemäß hergestellten Einlegeteils 5 aus unterschiedlichen Blickwinkeln dargestellt. Sich entsprechende Bauteile sind wiederum mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Man erkennt, dass die Schaufeln 6 allesamt im Bereich ihrer Wurzel miteinander durch das Einlegeteil 5 verbunden sind. Die Krümmung der freien Enden der fertigen Schaufeln 6 ist hier gegenläufig zu der Krümmung des übrigen Einlegeteils 5, sodass das Einlegeteil 5 konkav ist, während die freien Enden der Schaufeln 6 einer konvexen Form folgen. Hierdurch ergibt sich eine Bogenform der Schaufeln, welche sich von einem radial inneren Schaufelende an einer radial inneren Wandung des Einlegeteils 5 zu einem radial äußeren Schaufelende an einer radial äußeren Wandung des Einlegeteils 5 erstreckt. Dabei kann der Bogen ein Kreisbogen sein. Auch eine Parabelform wäre denkbar. Es ist jedoch nicht zwingend erforderlich, dass die Form der Schaufeln 6 einem Bogen folgt.In the 3b and 3c are detailed views of the invention produced insert 5 shown from different angles. Corresponding components are again provided with corresponding reference numerals. You realize that the blades 6 all in the area of their root with each other through the insert 5 are connected. The curvature of the free ends of the finished blades 6 is here opposite to the curvature of the rest of the insert 5 so the insert part 5 is concave while the free ends of the blades 6 follow a convex shape. This results in an arc shape of the blades, which extends from a radially inner blade end to a radially inner wall of the insert 5 to a radially outer blade end on a radially outer wall of the insert 5 extends. The bow can be a circular arc. Also a parabolic shape would be conceivable. However, it is not mandatory that the shape of the blades 6 follows a bow.

Wie man besonders gut aus 3c erkennt, reichen hier die Schnitte 7 von radial innen nach radial außen nicht bis an die Ränder des Einlegeteils 5 und sind damit nicht randoffen. Sie sind hier auch als nicht geschlossener Linienzug ausgeführt, das heißt Anfang und Ende der Schnitte 7 fallen nicht zusammen.How to look good 3c recognizes, the cuts are enough here 7 from radially inward to radially outward not to the edges of the insert 5 and are therefore not open to the edge. They are also executed here as a non-closed polyline, ie the beginning and end of the cuts 7 do not fall together.

Damit entsteht kein Verschnitt, welcher beim Stanzen als Stanzbutzen bezeichnet wird. Dies könnte jedoch auch anders sein, so konnten die Schnitte 7 auch einen geschlossenen Linienzug, dann Polygonzug genannt, bilden, um ein Polygon zu begrenzen.This produces no waste, which is called stamping during punching. However, this could be different, so could the cuts 7 also form a closed polyline, then called a polygon, to bound a polygon.

In den 4a und 4b ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Sich entsprechende Bauteile sind wiederum mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. 4a zeigt eine Draufsicht auf ein Kreisringsegment des Zwischenprodukts, aus dem das Einlegeteil 5 hergestellt wird. Darin sind die Teilkonturen 6, entlang welcher die Schnitte 7 in das Einlegeteil 5 eingebracht werden, angedeutet. Das Einlegeteil 5 wird dabei zunächst, wie mit Bezug auf 2 beschrieben, hergestellt. Die radialen Überstände 5.1, 5.2 können dabei zunächst im Wesentlichen eben bleiben. Sind die Schaufeln 6 im Wesentlichen vollständig aufgerichtet, so werden de radialen Überstände 5.1, 5.2, wie mittels den fett ausgezogenen Pfeilen dargestellt, in Richtung auf die Rückseite des Einlegeteils 5 umgebogen.In the 4a and 4b a second embodiment of the invention is shown. Corresponding components are again provided with corresponding reference numerals. 4a shows a plan view of a circular segment of the intermediate product from which the insert 5 will be produced. Therein are the partial contours 6 along which the cuts 7 in the insert 5 be introduced, indicated. The insert 5 is doing first, as with reference to 2 described, prepared. The radial projections 5.1 . 5.2 can initially remain essentially flat. Are the blades 6 Essentially completely erect, so are the radial projections 5.1 . 5.2 , as shown by the bold arrows, towards the back of the insert 5 bent.

Ein fertig umgebogenes Einlegeteil 5 ist dabei in 4b in einem Querschnitt A-A dargestellt. Dabei sind die beiden radialen Überstände 5.1, 5.2 über die Rückseite des Einlegeteils 5 umgebogen und hier miteinander stoffschlüssig verbunden, sodass durch die ausgeschnittenen Löcher, die durch Umbiegen der Schaufeln 6 weg vom Einlegeteil 5 entstehen, Arbeitsmedium nicht mehr hindurchdringen kann. Die radiale Breite B_a und B_i der beiden Überstände 5.1,5.2 kann derart gewählt sein, dass beide Stoßenden der Überstände 5.1, 5.2 aneinander stoßen oder überlappend auf der Rückseite des Einlegeteils 5 aufeinander aufliegen.A finished bent insert 5 is in 4b represented in a cross section AA. Here are the two radial projections 5.1 . 5.2 over the back of the insert 5 bent over and here together materially connected, so through the cut out holes, by bending over the blades 6 away from the insert 5 arise, working medium can not penetrate. The radial width B _a and B _{i of} the two supernatants 5.1 . 5.2 may be chosen such that both butt ends of the supernatants 5.1 . 5.2 abut or overlap on the back of the insert 5 rest on each other.

Wie in 4b dargestellt, liegen die radialen Überstände 5.1, 5.2 sowie die restliche Wandung des Einlegeteils 5 im Axialschnitt satt auf den übrigen gebogenen Flächen des Einlegeteils 5 auf. Das fertig gebogene Einlegeteil 5 bildet damit bereits den Grundkörper 8, an welchem dann zur Ergänzung zum kompletten Schaufelrad die Nabe befestigt wird. Das fertige Einlegeteil 5 kann alternativ in einen Grundkörper 8, wie in den 3a–3c dargestellt, eingelegt und mit diesem stoff-, kraft- oder formschlüssig verbunden werden. Weiterhin wäre es denkbar, die Breiten B_a und B_i derart zu wählen, dass wenigstens einer der Überstände 5.1, 5.2 gleichzeitig den Grundkörper 8 und damit auch weitere zum kompletten Schaufelrad gehörende Komponenten, wie die Nabe, einteilig ausbildet. Im vorliegenden Fall ist dies gestrichelt für den radial äußeren Überstand 5.2 angedeutet. Grundkörper 8 und Einlegeteil 5 würden dann aus einem einzigen Zwischenprodukt hergestellt und würden nach dem Umformen/Schneiden damit das Endprodukt des Herstellungsprozesses bilden.As in 4b shown, are the radial projections 5.1 . 5.2 and the remaining wall of the insert 5 in axial section fed on the other curved surfaces of the insert 5 on. The finished bent insert 5 thus already forms the basic body 8th , to which then the hub is attached in addition to the complete paddle wheel. The finished insert 5 may alternatively be in a body 8th as in the 3a - 3c represented, inserted and connected to this material, force or form-fitting. Furthermore, it would be conceivable to choose the widths B _a and B _i such that at least one of the supernatants 5.1 . 5.2 at the same time the main body 8th and thus also further to the complete paddle wheel belonging components, such as the hub, one-piece training. In the present case this is dashed for the radially outer supernatant 5.2 indicated. body 8th and insert 5 would then be made from a single intermediate and would thus form the final product of the manufacturing process after forming / cutting.

5 und 6 zeigen eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaufelrads. Auch hier sind wiederum sich entsprechende Bauteile mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Hierbei ist das Einlegeteil 5 aus zwei Teilen hergestellt, nämlich einem ersten Teil 5.3 und einem zweiten Teil 5.4. 5 and 6 show a third embodiment of the paddle wheel according to the invention. Again, corresponding components are in turn provided with corresponding reference numerals. Here is the insert 5 made of two parts, namely a first part 5.3 and a second part 5.4 ,

In 5 ist Teil 5.3 als radial inneres Teil ausgeführt, wohingegen Teil 5.4 als radial äußeres Teil ausgeführt ist. Beide Teile 5.3, 5.4 umfassen hier die Hälfte der Gesamtzahl der Schaufeln 6 des Schaufelrads und sind derart ausgeführt, dass sich durch radiales Ineinanderlegen ein vollständiges Schaufelrad ergibt. Teil 5.3 weist auf seinem radial äußeren Umfang Schaufeln 6 auf, welche nach Art von Fahnen ausgebildet sind und in Zwischenräume von ebenfalls nach Art von Fahnen ausgebildeten, am radial inneren Rand des zweiten Teils 5.4 angeordneten Schaufeln 6 hineinreichen. Somit weisen beide Teile 5.3, 5.4 über den Umfang zueinander mit doppelter Schaufelteilung (bezogen auf das fertige Schaufelrad) beabstandete Schaufeln 6 auf. Wie in dem in 5 dargestellten Axialschnitt entlang der Drehachse 10 durch das fertige Schaufelrad gezeigt, wird die Ringraumfläche 4 des Einlegeteils 5, welche in der entsprechenden Ringraumfläche des Grundkörpers 8 eingesetzt ist, in Umfangsrichtung abwechselnd von den beiden Teilen 5.3, 5.4 ausgekleidet.In 5 is part 5.3 as a radially inner part, whereas part 5.4 is designed as a radially outer part. Both parts 5.3 . 5.4 here cover half of the total number of blades 6 of the paddle wheel and are designed such that results in a complete paddle wheel by radial meshing. part 5.3 has blades on its radially outer periphery 6 on, which are formed in the manner of flags and formed in spaces of also on the type of flags, at the radially inner edge of the second part 5.4 arranged blades 6 extend. Thus, both parts 5.3 . 5.4 spaced apart blades about the circumference with double blade pitch (relative to the finished paddle wheel) 6 on. As in the in 5 illustrated axial section along the axis of rotation 10 shown by the finished paddle wheel, the annulus area 4 of the insert 5 , which in the corresponding annular space surface of the body 8th is used, in the circumferential direction alternately of the two parts 5.3 . 5.4 lined.

In 6 ist eine Alternative der dritten Ausführungsform in einer Abwicklung eines Teils des fertigen Schaufelrades dargestellt. Teile 5.3, 5.4 sind dabei in Richtung der Drehachse 10 nacheinander ineinander gesteckt und mit dem Grundkörper 8 verbunden, Wie man aus dem Axialschnitt durch die Drehachse 10 erkennt. So liegt vorliegend das erste Teil 5.3 unmittelbar auf dem Grundkörper 8 auf, wohingegen das zweite Teil 5.4 auf dem ersten Teil 5.3 aufliegt. Die Schaufeln 6 des ersten Teils 5.3 reichen durch Durchbrüche des Teils 5.4, welche abwechselnd mit den Schaufeln 6 am Umfang verteilt eingebracht sind, hindurch. Die Schaufeln 6 werden in Umfangsrichtung abwechselnd von dem ersten Teil 5.3 und dem zweiten Teil 5.4 gebildet. Natürlich sind auch Kombinationen der erfindungsgemäßen Ausführungsformen denkbar.In 6 an alternative of the third embodiment is shown in a development of a part of the finished paddle wheel. parts 5.3 . 5.4 are in the direction of the axis of rotation 10 successively inserted into each other and with the main body 8th How to get from the axial section through the axis of rotation 10 recognizes. So here is the first part 5.3 directly on the body 8th on, whereas the second part 5.4 on the first part 5.3 rests. The shovels 6 of the first part 5.3 reach through breakthroughs of the part 5.4 , which alternates with the blades 6 are distributed around the circumference, through. The shovels 6 become circumferentially alternately from the first part 5.3 and the second part 5.4 educated. Of course, combinations of the embodiments according to the invention are conceivable.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: hydrodynamischer Retarderhydrodynamic retarder
22: Primärschaufelradprimary blade
33: Sekundärschaufelradsecondary blade
44: RinglaufflächeRing tread
55: Einlegeteilinsert
5.1, 5.25.1, 5.2: ÜberstandGot over
5.3, 5.45.3, 5.4: Teilpart
66: Schaufelshovel
77: Schnittcut
88th: Grundkörperbody
99: Arbeitsraumworking space
1010: Drehachseaxis of rotation
1111: Eingangswelleinput shaft

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Schaufelrades für eine hydrodynamische Maschine, umfassend ein Primärschaufelrad (2) und ein Sekundärschaufelrad (3) mit jeweils einem Grundkörper (8), welcher eine konkave Ringraumfläche (4) zur Begrenzung eines durch das Primärschaufelrad (2) und das Sekundärschaufelrad (3) gemeinsam gebildeten ringförmigen Arbeitsraumes (9) aufweist; gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: 1.1 es wird ein Einlegeteil (5) hergestellt, das der Ringraumfläche (4) des Schaufelrades zugeordnet ist; 1.2 in das Einlegeteil (5) wird eine Vielzahl von jeweils wenigstens eine Teilkontur eines freien Endes einer Schaufel (6) bildenden Schnitten (7) eingebracht; 1.3 die Schaufeln (6) werden einteilig mit dem Einlegeteil (5) durch Umformen des Einlegeteils (5) im Bereich der Schnitte (7) derart aufgerichtet, dass die freien Enden der Schaufeln (6) weg von dem Einlegeteil (5) weisen und die Schaufeln (6) wenigstens annähernd ihre Endgeometrie einnehmen; 1.4 das Einlegeteil (5) wird in den Grundkörper (8) eingesetzt und an diesem befestigt; oder 1.5 das Einlegeteil (5) wird durch Umformen einteilig mit dem Grundkörper (8) hergestellt.Method for producing a paddle wheel for a hydrodynamic machine, comprising a primary paddle wheel ( 2 ) and a secondary impeller ( 3 ) each having a base body ( 8th ), which has a concave annular space surface ( 4 ) for limiting one by the primary impeller ( 2 ) and the secondary impeller ( 3 ) jointly formed annular working space ( 9 ) having; characterized by the following steps: 1.1 there is an insert ( 5 ), the annular space surface ( 4 ) is associated with the paddle wheel; 1.2 in the insert ( 5 ) is a plurality of each at least a partial contour of a free end of a blade ( 6 ) forming sections ( 7 ) brought in; 1.3 the blades ( 6 ) are made in one piece with the insert ( 5 ) by forming the insert ( 5 ) in the area of cuts ( 7 ) erected such that the free ends of the blades ( 6 ) away from the insert ( 5 ) and the blades ( 6 ) at least approximately occupy their final geometry; 1.4 the insert ( 5 ) is in the body ( 8th ) used and attached to this; or 1.5 the insert ( 5 ) is formed by forming one-piece with the main body ( 8th ) produced.

Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (8) durch Umformen von radial inneren und radial äußeren Überständen (5.1, 5.2) des Einlegeteils (5) in Richtung auf die im Betrieb des Schaufelrads von Arbeitsmedium nicht umströmte Oberfläche des Einlegeteils (5) und Verbinden der beiden Stoßenden der Überstände (5.1, 5.2) gebildet wird.Method according to claim 1, characterized in that the basic body ( 8th ) by forming radially inner and radially outer projections ( 5.1 . 5.2 ) of the insert ( 5 ) in the direction of the surface of the insert not surrounded by working fluid in the operation of the paddle wheel ( 5 ) and connecting the two butt ends of the supernatants ( 5.1 . 5.2 ) is formed.

Schaufelrad für eine hydrodynamische Maschine, wie hydrodynamischer Retarder, hydrodynamische Kupplung oder hydrodynamischer Wandler, umfassend ein Primärschaufelrad (2) und ein Sekundärschaufelrad (3) mit jeweils einem Grundkörper (8), welcher eine konkave Ringraumfläche (4) zur Begrenzung eines durch das Primärschaufelrad (2) und das Sekundärschaufelrad (3) gemeinsam gebildeten ringförmigen Arbeitsraumes (9) aufweist; 3.1 mit einem Einlegeteil (5), welches der konkaven Ringraumfläche (4) oder einen Teil derselben wenigstens annähernd entspricht; dadurch gekennzeichnet, dass 3.2 das Einlegeteil (5) eine Vielzahl von einteilig mit dem Einlegeteil (5) ausgebildeten Schaufeln (6) umfasst, deren freie Enden von dem Einlegeteil (5) weggerichtet sind und die Schaufeln (6) durch Schneiden und/oder Umformen aus dem Einlegeteil (5) hergestellt sind; und 3.3 das Einlegeteil (5) in den Grundkörper (8) eingesetzt und an diesem befestigt ist; oder 3.4 das Einlegeteil (5) durch Umformen einteilig mit dem Grundkörper (8) hergestellt ist.Impeller for a hydrodynamic machine, such as hydrodynamic retarder, hydrodynamic coupling or hydrodynamic converter, comprising a primary impeller ( 2 ) and a secondary impeller ( 3 ) each having a base body ( 8th ), which has a concave annular space surface ( 4 ) for limiting one by the primary impeller ( 2 ) and the secondary impeller ( 3 ) jointly formed annular working space ( 9 ) having; 3.1 with an insert ( 5 ), which of the concave annular space surface ( 4 ) or a part thereof at least approximately corresponds; characterized in that 3.2 the insert ( 5 ) a plurality of one-piece with the insert ( 5 ) trained blades ( 6 ) whose free ends from the insert ( 5 ) are directed away and the blades ( 6 ) by cutting and / or forming from the insert ( 5 ) are produced; and 3.3 the insert ( 5 ) in the basic body ( 8th ) is inserted and secured thereto; or 3.4 the insert ( 5 ) by forming in one piece with the base body ( 8th ) is made.

Schaufelrad gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsform des Einlegeteils (5) kreisrund, ringförmig oder eckig ist und durch Herausschneiden aus einem ebenen oder gewölbten Blech erzielt wird.Paddle wheel according to claim 3, characterized in that the initial shape of the insert ( 5 ) is circular, annular or angular and is achieved by cutting out of a flat or curved sheet metal.

Schaufelrad gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (5) durch Kaltumformen aus einem Blech hergestellt ist, welches bei Vorsehen eines separaten Grundkörpers (8) mit dem Grundkörper (8) form-, kraft- oder stoffschlüssig verbunden ist; wobei der Grundkörper (8) durch Urformen oder Umformen aus einem Blech hergestellt ist.Paddle wheel according to one of claims 3 or 4, characterized in that the insert part ( 5 ) is produced by cold forming from a metal sheet, which in providing a separate body ( 8th ) with the basic body ( 8th ) is positively, positively or materially connected; the basic body ( 8th ) Is produced by prototyping or forming a sheet.

Schaufelrad gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (6) winklig oder im Wesentlichen senkrecht auf einer Ebene stehen, die wiederum senkrecht auf einer Drehachse (10), um welche das wenigstens eine Schaufelrad umläuft, steht.Paddle wheel according to one of claims 3 to 5, characterized in that the blades ( 6 ) are at an angle or substantially perpendicular to a plane which in turn is perpendicular to an axis of rotation ( 10 ) around which the at least one impeller rotates.

Schaufelrad gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (5) von einem ersten Teil (5.3), umfassend die Hälfte der Gesamtzahl der Schaufeln des Schaufelrads sowie von einem zweiten Teil (5.4), umfassend die andere Hälfte der Schaufeln (6) gebildet wird, wobei beide Teile (5.3, 5.4) derart ausgeführt sind, dass sie durch axiales oder radiales Ineinanderlegen die Gesamtzahl der Schaufeln (6) des Schaufelrades bilden, wobei in Umfangsrichtung des Schaufelrads gesehen benachbarte Schaufeln des ersten und des zweiten Teils (5.3, 5.4) sich aufeinanderfolgend abwechseln.Paddle wheel according to one of claims 3 to 6, characterized in that the insert part ( 5 ) of a first part ( 5.3 ) comprising half of the total number of blades of the paddle wheel and of a second part ( 5.4 ), comprising the other half of the blades ( 6 ), both parts ( 5.3 . 5.4 ) are designed such that by axial or radial meshing the total number of blades ( 6 ) of the impeller, wherein seen in the circumferential direction of the impeller adjacent blades of the first and the second part ( 5.3 . 5.4 ) alternate in succession.

Schaufelrad gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (5.3) das zweite Teil (5.4) in Umfangsrichtung umschließt und an seinen radial inneren Rand wenigstens Teilkonturen von Schaufeln (6) oder Schaufeln (6) nach Art von Fahnen umfasst, und das zweite Teil (5.4) an seinen radial äußeren Rand Schaufeln (6) ausbildet.Paddle wheel according to claim 7, characterized in that the first part ( 5.3 ) the second part ( 5.4 ) encloses in the circumferential direction and at its radially inner edge at least part contours of blades ( 6 ) or paddles ( 6 ), and the second part ( 5.4 ) blades at its radially outer edge ( 6 ) trains.

Schaufelrad gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schaufeln (6) eines jeden Schaufelrades in einem Bogen von einem radial inneren Schaufelende an einer radial inneren Wandung des Einlegeteils (5) zu einem radial äußeren Schaufelende an einer radial äußeren Wandung des Einlegeteils (5) erstrecken und insbesondere der Bogen in einer Draufsicht in Richtung der Drehachse (10) auf jedes Schaufelrad eine Kreisbogenform aufweist.Bucket wheel according to one of claims 3 to 8, characterized in that the blades ( 6 ) of each impeller in an arc from a radially inner blade end to a radially inner wall of the insert ( 5 ) to a radially outer blade end on a radially outer wall of the insert ( 5 ) and in particular the arc in a plan view in the direction of the axis of rotation ( 10 ) has a circular arc shape on each paddle wheel.