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Die Erfindung betrifft ein Leitrad
für einen
hydrodynamischen Drehmomentwandler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Durch die
DE 195 33 151 A1 ist ein
Leitrad für
einen hydrodynamischen Drehmomentwandler bekannt, das axial zwischen
einem Pumpenrad und einem Turbinenrad angeordnet ist und Leitradelemente
aufweist in Form einer Leitradnabe mit an derselben aufgenommenen
Leitradschaufeln, die radial außen
durch einen Leitradkranz miteinander verbunden sind. Die Leitradschaufeln
bewirken die Zuleitung eines vom Turbinenrad anströmenden Fluids unter
einem gewünschten
Winkel an das Pumpenrad.
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Ein derartiges Leitrad kann auf unterschiedliche
Weise hergestellt werden. Aus Kostengründen wird hierbei einem Spritzgießvorgang
bei axial gezogenen Gießwerkzeugen
der Vorzug gegeben, wobei die letztgenannten Füllräume aufweisen, in welche mittels
des Spritzgießvorganges
Werkstoff eingeführt wird.
Nach Erkalten dieses Werkstoffs werden die Gießwerkzeuge axial auseinander
gezogen und geben dabei das Leitrad frei. Als Werkstoff für einen derartigen
Spritzgießvorgang
wird üblicherweise
Aluminium verwendet, wobei sich aufgrund der Dünnflüssigkeit dieses Werkstoffs
in erhitztem Zustand das Problem ergibt, dass Material an der Kontaktzone
der beiden Gießwerkzeuge
austreten kann, was sich als unerwünschte Ansätze an den Leitradschaufeln
bemerkbar macht. Zur Entfernung dieser Ansätze wird in Achsrichtung ein
Meißel
zwischen den jeweiligen Strömungsaustritt
einer ersten Leitradschaufel und den Strömungseintritt einer zweiten Leitradschaufel
eingeschoben. Beim Abtrennen der Ansätze wirken Kräfte auf
den eingedrungenen Meißel,
die einen Bruch des letztgenannten erwarten lassen, sofern dieser
eine in Umfangsrich tung sehr schmale Schneide aufweist. Aufgrund
dessen verfügt die
Schneide eines derartigen Meißels üblicherweise über eine
Mindestbreite, die etwa 4 mm betragen kann. Als Konsequenz hiervon
ergibt sich allerdings zwischen dem Strömungsaustritt der einen Leitradschaufel
und dem Strömungseintritt
der anderen Leitradschaufel in Umfangsrichtung ein der Breite des Meißels entsprechender
Versatz. Hierdurch bedingt, wird die Führungslänge der Leitradschaufel für die durchgehende
Strömung
verkürzt,
was sich in schlechterem Wirkungsgrad und schlechterer Kennung äußert. Dadurch
wird die Übersetzung
des Wandlers reduziert.
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Aufgrund dieser Nachteile werden
Leiträder oftmals
aus Duroplast hergestellt, wobei Duroplastpulver in eine Pressform
eingebracht und unter Temperatur und Druck zu einem Leitrad zusammengebacken
wird. Dieses hat zwar eine glatte Oberfläche, jedoch ist die letztgenannte
wegen der erforderlichen Beimischung von Glas- oder Kohlefasern
nicht spanabhebend nachbearbeitbar, da sich dann Risse bilden, die
bei Kontakt mit einem anderen Werkstoff, wie beispielsweise Stahl,
an der Lauffläche
diesen Werkstoff aufrauhen würden.
Erheblicher Verschleiß wäre die Folge.
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Derartige Duroplast-Leiträder werden
bevorzugt radial gezogen. Hierbei ist zwar eine optimale Form der
Leitradschaufeln herstellbar, jedoch ist dieser Herstellungsvorgang
sehr teuer, da eine der Anzahl der Leitradschaufeln entsprechende
Werkzeuganzahl nach dem „Zusammenbacken" des Duroplastpulvers
nach radial außen
entfernt werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Leitrad so auszubilden, dass es bei kostengünstiger Herstellbarkeit und
Bruchsicherheit einen guten Wirkungsgrad sowie eine gute Kennung
aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Durch Verwendung einer Platine für unterschiedliche
Leitrad-Elementengruppen in Form von Leitrad-Nabensegmenten, Leitradschaufeln
und Leitrad-Kranzsegmenten ergibt sich der besondere Vorteil, dass
für jede
Leitrad-Elementengruppe weitgehende Gestaltungsmöglichkeiten zur Verfügung stehen,
sodass jede Leitrad-Elementengruppe
zur Erzielung optimaler Betriebsergebnisse mit der hierfür jeweils
bestmöglichen
Form ausgebildet werden kann. Von wesentlicher Bedeutung ist hierbei
die Ausbildung der Leitrad-Elementengruppe der Leitradschaufeln,
da diese Einfluss auf Wirkungsgrad und Kennung des hydrodynamischen
Drehmomentwandlers nimmt. Durch entsprechende geometrische Festlegung
von die späteren
Leitradschaufeln bildenden Bereichen auf der Platine kann problemlos
die Grundlage für
eine Leitradbeschaufelung gebildet werden, bei welcher die einzelnen
Leitradschaufeln über
möglichst
große
gegenseitige Überdeckungsbereiche
verfügen,
und damit einen guten Wirkungsgrad begünstigen. Bei den Leitrad-Elementengruppen
der Leitrad-Nabensegmente sowie der Leitrad-Kranzsegmente dürfte dagegen
die formbeständige
Aufnahme der Leitradschaufeln sowie die Ausrichtung der Letztgenannten
in vorbestimmbaren Ebenen von übergeordneter
Bedeutung sein, sodass die Leitrad-Nabensegmente ebenso wie die
Leitrad-Kranzsegmente nach Herstellung eines Verbundes untereinander
mit hinreichender Festigkeit aufwarten müssen.
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Die einzelnen Leitrad-Elementengruppen sind
an der Platine durch einen Trennvorgang gegeneinander freistellbar,
wobei durch die Bezeichnung "Freistellung" hervorgehoben werden
soll, dass keine vollständige
Trennung der einzelnen Leitrad-Elementengruppen
voneinander beabsichtigt ist, sondern der Trennvorgang vielmehr
gerade soweit geführt sein
soll, dass die an vorbestimmten Stellen weiterhin miteinander verbundenen
Leitrad-Elementengruppen durch Verformungsvorgänge, beispielsweise in Form
einer plastischen Umformung, aus der ursprünglichen Platinenebene in neue,
hiervon abweichende Erstreckungsebenen bewegt werden können, sodass
aus der ursprünglichen
zweidimensionalen Platine letztendlich das gewünschte, dreidimensionale Leitrad
entstehen kann. Die Verformungsvorgänge sind hierbei nicht allein
auf eine Änderung
der Relativpositionen der Leitrad-Elementengruppen zueinander beschränkt, sondern
können
zudem auch eine plastische Verformung der Bauteile jeder einzelnen
Leitrad-Elementengruppe beinhalten. Insbesondere erscheint eine
derartige plastische Verformung bei der Ausbildung der Leitradschaufeln
von erheblicher Bedeutung, da über
das jeweilige Schaufelprofil erheblicher Einfluss auf Betriebsverhalten
und Wirkungsgrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers genommen
werden kann. Allerdings können
mit Vorzug auch die anderen Leitrad-Elementengruppen einer plastischen
Verformung unterworfen werden, um sie beispielsweise entlang von
Krümmungslinien
auszurichten, entlang denen sich sowohl die Leitrad-Nabensegmente
als auch die Leitrad-Kranzsegmente jeweils um eine Mittenachse des Leitrades
erstrecken. Verständlicherweise
unterscheiden sich hierbei die Krümmungslinien von Leitrad-Nabensegmenten
und Leitrad-Kranzsegmenten wegen der unterschiedlichen Abstände der
jeweiligen Leitrad-Elementengruppe
gegenüber
der besagten Mittenachse.
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Durch Befestigung der einzelnen Leitrad-Nabensegmente
aneinander, was beispielsweise mittels eines Schweißvorganges
oder aber mittels Löten oder
Kleben an einander zugewandten Stoßenden der Fall sein kann,
entsteht eine Leitrad-Segmentnabe,
die auf eine als Träger
wirksame Grundkörpernabe
aufgesetzt werden kann, sodass beide Bauteile zusammen, also die
Leitrad-Segmentnabe mit der Grundkörpernabe, letztendlich zur
Bildung der Leitradnabe befähigt
sind.
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Es besteht die Möglichkeit, die ursprüngliche Platine
derart zu bemessen, dass nach Aufreihung der einzelnen Leitradnabensegmente
in Umfangsrichtung und Verbindung derselben untereinander eine einzelne
Leitrad-Segmentnabe entsteht, die, nach Aufziehen auf die Grundkörpernabe,
nur noch an den dann einander gegenüberliegenden Stoßenden verbunden
werden muss, es ist aber auch ebenso denkbar, durch Bereitstellung
kürzerer
Platinen zwei oder mehrere Abschnitte von Leitrad-Segmentnaben herzustellen,
und diese erst beim Anbinden an die Grundkörpernabe auch untereinander
in Verbindung zu bringen. Die auf diese Weise entstehende Leitrad-Segmentnabe
muss selbstverständlich
an der Grundkörpernabe
derart befestigt werden, dass sowohl in Achs- als auch in Umfangsrichtung
keine Relativbewegungen zwischen Leitrad-Segmentnabe und Grundkörpernabe
möglich
sind. Um die Anzahl der Verbindungsstellen reduzieren zu können, kann vorzugsweise
vorgesehen sein, zwischen Leitrad-Segmentnabe und Grundkörpernabe
eine Sicherung vorzusehen, die in Umfangsrichtung und/oder in Achsrichtung
wirksam ist und dafür
sorgt, die Leitrad-Segmentnabe bewegungsfrei an die Grundkörpernabe
anzubinden. Zur Bildung der Sicherung kann an der Grundkörpernabe
beispielsweise eine Profilnut ausgebildet sein, in welche die formlich
angepasste Leitrad-Segmentnabe einsetzbar ist. Der Formschluss zwischen
Grundkörpernabe
und Leitrad-Segmentnabe lässt
keine Bewegung in Umfangs- und/oder in Achsrichtung zwischen diesen beiden
Bauteilen zu. Lediglich aus Sicherheitsgründen kann eine Festverbindung
ergänzt
werden, beispielsweise in Form einzelner Schweißpunkte zwischen Grundkörpernabe
und Leitrad-Segmentnabe, oder aber durch Löten oder Kleben, was ebenfalls punktförmig erfolgen
kann.
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Im Gegensatz zu den über die
Stoßenden aneinander
zu befestigenden Leitrad-Nabensegmenten
können
die Leitrad-Kranzsegmente ohne zusätzliche Verbindungsmaßnahmen
aneinander gefügt sein,
indem an der Platine ein Deckband vorgesehen ist, an welchem, anders
als bei den übrigen
Teilen der Leitrad-Elementengruppen,
die Platine nicht durch Trennvorgänge unterbrochen wird. Bei
den durchzuführenden
Verformungsvorgängen
können
demnach die Leitrad-Kranzsegmente
gemeinsam mit dem Deckband diejenige Krümmungslinie erhalten, die für das Umschließen der
Mittenachse durch den Leitradkranz erforderlich ist.
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Idealerweise bestehen die Platinen
aus einem metallischen Werkstoff, der einerseits am fertigen Leitrad
die benötigte
Stabilität
bereitstellt, und andererseits eine gute Verformungsfähigkeit
mit sich bringt, um die notwendigen Verformungsvorgänge mit
Vorzug durch Kaltumformung, wie Tiefziehen oder Drücken, durchführen zu
können.
Dadurch kann bei entsprechend geformten Werkzeugträgern nicht nur
die Ausrichtung der einzelnen Leitrad-Elementengruppen zueinander
ohne Werkstoffprobleme gewährleistet
werden, sondern darüber
hinaus auch an den einzelnen Leitrad-Elementengruppen zusätzlich vorzunehmende plastische
Verformungsmaßnahmen,
wie beispielsweise die Einstellung der Krümmung der Leitradschaufeln.
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In den Ansprüchen sind weitere spezielle Gestaltungsmerkmale
für die
einzelnen Leitrad-Elementengruppen angegeben, die im Zusammenwirken
untereinander nochmals die Verbesserung der Stabilität des Leitrades
sowie die Erhöhung
des Wirkungsgrades zur Folge haben.
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Die Erfindung ist in der beiliegenden
Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:
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1 einen
Ausschnitt aus einem Drehmomentwandler in Schnittdarstellung, bei
welchem im wesentlichen das Leitrad mit unterschiedlichen Leitrad-Elementengruppen
gezeigt ist;
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2 eine
Platine zur Herstellung des Leitrades nach Freistellung der unterschiedlichen
Leitrad-Elementengruppen;
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3 einen
Ausschnitt aus der Platine in 2;
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4 eine
räumliche
Darstellung des Leitrades nach Verformungsvorgängen an der Platine der 2;
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5 eine
Draufsicht auf das Leitrad in Achsrichtung;
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6 einen
Ausschnitt des Leitrades mit Blick von radial außen;
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7 eine
als Träger
für das
Leitrad dienende Grundkörpernabe;
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8a eine
besondere Ausbildung der radialen Außenseite der Grundkörpernabe;
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8b eine
Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie
VIIIb-VIIIb in 8a;
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9 ein
Umformwerkzeug zur Herstellung des Leitrades;
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10 eine
Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie
IX-IX in 9;
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In
1 ist
lediglich der erfindungsgemäße Bereich
eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers herausgezeichnet. Es wurde
darauf verzichtet, den Drehmoment wandler als Ganzes darzustellen
und zu beschreiben, weil derartige Drehmomentwandler aus dem Stand
der Technik bekannt sind, beispielsweise aus der
DE 41 21 586 A1 .
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Die in 1 gezeigte
Pumpenschale 1 dient zur Bildung eines Pumpenrades 2,
das mit einem Turbinenrad 3 zusammenwirkt, welches im radial
inneren Bereich mit einer Turbinennabe 4 fest verbunden
ist, die über
eine Verzahnung 5 mit einer nicht gezeigten Antriebswelle
verbunden ist.
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Die erwähnte Pumpenschale 1 ist
im radial inneren Bereich an einer Pumpennabe 6 befestigt, die
sich in Richtung zum Abtrieb erstreckt. Axial zwischen dem Pumpenrad 2 und
dem Turbinenrad 3 ist ein Leitrad 7 angeordnet,
das über
ein erstes Axiallager 8 zwischen der Turbinennabe 4 und
einem Freilauf 9 und über
ein zweites Axiallager 10 zwischen dem Freilauf 9 und
der Pumpennabe 6 angeordnet ist. Die beiden Axiallager 8 und 10 sind
jeweils mit einer Nutung 11, 12 für Hydraulikflüssigkeit
versehen, mit welcher der Wandlerkreis, insbesondere über die Nutungen 11 des
Axiallagers 8, versorgt wird.
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Das Axiallager 8 ist einstöckig mit
einer nur schematisch dargestellten Leitradnabe 15 ausgebildet,
an der im Umfangsbereich Leitradschaufeln 17 vorgesehen
sind, die ihrerseits an ihrem radial äußeren Ende über einen Leitradkranz 19 untereinander verbunden
sind. Der Freilauf 9, auf dem das Leitrad 7 angeordnet
ist, weist einen Freilaufaußenring 23 auf,
der über
Klemmkörper 25 auf
einem Freilaufinnenring 27 geführt ist, der über eine
Verzahnung 29 mit einem nicht gezeigten Abtriebselement
drehfest verbunden ist, wobei radial zwischen diesem Abtriebselement
und der mit der Turbinennabe 4 drehfesten Abtriebswelle
Fluid zur Versorgung des Wandlerkreises über die Nutung 11 des
Axiallagers 8 leitbar ist.
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Für
die Herstellung des in 1 gezeigten Leitrades 7 findet
gemäß 2 eine Platine 32 Verwendung,
deren ursprüngliche
Platinenebene 40 ausschließlich zweidimensional ist.
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Die Platine 32 verfügt an ihrer
in 2 mit U bezeichneten
Seite über
Leitrad-Nabensegmente 36, die über Stoßenden 54, 56 aneinander
angrenzen, wobei jeweils das Stoßende 56 des zur Seite
L der Platine 32 näheren
Leitrad-Nabensegmentes 36 jeweils
mit dem Stoßende 54 des
zur Seite R der Platine 32 näheren Leitrad-Nabensegmentes 36 in
Kontakt gelangt.
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Jedes Leitrad-Nabensegment 36 grenzt über eine
erste Biegelinie 74 an je eine Leitradschaufel 17 an,
die ihrerseits über
eine zweite Biegelinie 76 an ein Leitrad-Kranzsegment 38 angrenzt,
wobei sämtliche
Leitrad-Kranzsegmente 38 der Platine 32 einstückig mit
einem gemeinsamen Deckband 39 ausgebildet sind, das an
der in 2 mit O bezeichneten
Seite der Platine 32 verläuft. Durch die Leitrad-Nabensegmente 36 wird
eine erste Leitrad-Elementengruppe 34, durch die Leitradschaufeln 17 eine
zweite Leitrad-Elementengruppe 34 und durch die Leitrad-Kranzsegmente 38 in
Verbindung mit dem Deckband 39 eine dritte Leitrad-Elementengruppe 34 gebildet.
Ein Platinen-Segment 33 mit allen drei Leitrad-Elementengruppen 34 ist
in 3 als Einzelheit vergrößert herausgezeichnet.
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Nach Einlegen der Platine 32 in
einen in üblicher
Weise ausgebildeten und daher nicht näher gezeigten Werkstückträger mit
ebenflächigem
Aufnahmebereich für
die Platine 32 stehen derselben Trennvorgänge mittels
eines ebenfalls üblichen
Stanzwerkzeuges bevor, durch welche einerseits die einzelnen Platinensegmente 33 gegeneinander
freigestellt werden, und andererseits nicht benötigte oder sogar hinderliche
Platinenbereiche völlig
entfernt werden. Bei diesen Platinenbereichen handelt es sich sowohl
um die Aussparungen 53 im Bereich der Leitrad-Nabensegmente 36 an
der Seite U der Platine 32 als auch um die Ausgleichsaussparungen 70 zwischen
je einem Leitrad-Nabensegment 36 und einer Leitradschaufel 17.
Zum besseren Verständnis
ist in 2 an einem der
Platinensegmente 33 die beim Trennvorgang ausgebildete
Schnittlinie gegenüber
den beidseits benachbarten Platinensegmenten 33 durch Randschraffur
hervorgehoben.
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Die Platine 32 wird nun
in einen anderen Werkstückträger 90 überführt, wie
er aus den 9 und 10 bezüglich seines prinzipiellen
Aufbaus erkennbar ist. Der Werkstückträger 90 besteht aus
einem ersten Umformwerkzeug 86 und einem mit stückträger 90 besteht
aus einem ersten Umformwerkzeug 86 und einem. mit diesem
zusammenwirkenden zweiten Umformwerkzeug 88. Das in 9 oder 10 im Bereich der Leitradschaufel 17 unten
liegende zweite Umformwerkzeug 88 verfügt über ein Aufnahmebett 92 für die Leitradschaufel 17,
wobei dieses Aufnahmebett 92 die Form der späteren Krümmung der
Leitradschaufel aufweist. Im Zusammenwirken mit diesem Aufnahmebett 92 ist
an dem in 9 oder 10 oberen, ersten Umformwerkzeug 86 ein
Pressstempel 94 angeformt, der beim Absenken in Richtung
des Aufnahmebettes 92 des zweiten Umformwerkzeuges 88 eine
plastische Verformung der Leitradschaufeln 17 bewirkt,
wobei verständlicherweise
die Krümmung
der Leitradschaufeln 17 in dieser Richtung in Abhängigkeit
von der Formgebung sowohl des Aufnahmebettes 92 als auch
des Pressstempels 94 an seiner Anpressseite abhängig ist. Selbstverständlich können sowohl
das Aufnahmebett 92 als auch der Pressstempel 94 zusätzlich in
der Erstreckungsrichtung der Leitradschaufeln 17 gemäß 10 mit einer Krümmung ausgebildet
sein, sodass letztendlich die Leitradschaufeln 17 sowohl
in radialer als auch in axialer Richtung über eine Krümmung verfügen. Hier sind die speziellen
Gestaltungsmöglichkeiten
der Leitradschaufeln 17 sehr weit führend, sodass die Gestaltung
der Leitradschaufeln 17 im Wesentlichen von strömungsdynamischen
Anforderungen abhängen
wird.
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10,
die eine Schnittdarstellung der 9 entsprechend
der Schnittlinie X-X darstellt, zeigt, dass sich vorzugsweise die
Leitradschaufeln 17 in einer neuen Erstreckungsebene 47 befinden, die
zwar im Wesentlichen mit der ursprünglichen Platinenebene 40 übereinstimmen
mag, sich von dieser aber dennoch aufgrund einer eventuellen plastischen Krümmung der
Leitradschaufeln 17 unterscheiden kann. Im Gegensatz dazu
sind sowohl die Leitrad-Nabensegmente 36 um die erste Biegelinie 74 in eine
neue Erstreckungsebene 42 bewegt, und auch die Leitrad-Kranzsegmente 38 befinden
sich nun nach Verformung um die zweite Biegelinie 76 in
einer neuen Erstreckungsebene 46. Vorzugsweise können die
neuen Erstreckungsebenen 42 und 46, also diejenigen
der Leitrad-Nabensegmente 36 und der Leitrad-Kranzsegmente 38 im
Wesentlichen senkrecht zur ursprünglichen
Platinenebene 40 ausgerichtet sein. Wie 10 durch die Biegepfeile B1 und B2 zeigt,
werden die Leitrad-Nabensegmente 36 allerdings in entgegengesetzter
Drehrichtung um die ers te Biegelinie 74 geschwenkt als
die Leitrad-Kranzsegmente 38 um die zweite Biegelinie 76.
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Das Ergebnis dieser Verformungsvorgänge ist
in den 4 bis 6 der Zeichnung dargestellt. 4 zeigt hierbei eine räumliche
Darstellung eines Leitrad-Ausschnittes, 5 eine axiale Draufsicht und 6 eine Darstellung mit Blick
von radial außen gemäß Blickrichtung
VI in 5. Bevor auf Einzelheiten
hingewiesen wird, sei erwähnt,
dass in den 4 und 6 durch Pfeile die Strömungsrichtung
von Fluid im Bereich der Leitradschaufeln 17 angedeutet
ist. 5 zeigt die Axialseite
des Strömungseinlaufes.
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Im Verlauf der bereits erwähnten Verformungsvorgänge werden
die Leitrad-Nabensegmente 36 ebenso
wie die Leitrad-Kranzsegmente 38 gegenüber den Leitradschaufeln 17 derart
um die in 2 oder 3 gezeigten Biegelinien 74 , 76 geschwenkt, dass
die Leitrad-Nabensegmente 36, wie insbesondere 5 anschaulich zeigt, entlang
einer Krümmungslinie 50 verlaufen,
und zwar in einem Abstand R1 um eine Mittenachse 48 des
Leitrades 7. Die Leitrad-Nabensegmente 36 nehmen
damit ihre neue Erstreckungsebene 42 (4) ein. Die Leitrad-Kranzsegmente 38 verlaufen
dagegen gemeinsam mit dem Deckband 39 entlang einer Krümmungslinie 52,
die im Abstand R2 von der Mittenachse 48 des Leitrades 7 angeordnet
ist, wobei die Leitrad-Kranzsegmente 38 nun ihre neuen
Erstreckungsebenen 46 (4) einnehmen.
Wie bereits beschrieben, verbleiben die Leitradschaufeln 17 in
einer Erstreckungsebene 44, die im Wesentlichen mit der
ursprünglichen
Platinenebene 40 übereinstimmen
kann, wobei allerdings die jetzt vorhandene Krümmung der Leitradschaufeln 17 ein
zumindest teilweises Verlassen der ursprünglichen Platinenebene verursacht.
Die Krümmung
der Leitradschaufeln 17 ist besonders gut den 4 und 6 entnehmbar.
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Aufgrund der Neuausrichtung im Verlauf
der Verformungsvorgänge
kommen die Leitrad-Nabensegmente 36 relativ zueinander
in eine Position, in welcher, wie insbesondere die 4 und 6 zeigen, Umfangshintergreifungen 66 (vgl. 2 u. 3) einerseits je einen Aufnahmebereich 68 (6) für die jeweils benachbarte Leitradschau fel 17 bereitstellen, und
zudem dafür
sorgen, dass die sich durch umfangsmäßiges Aneinanderreihen der
Leitrad-Nabensegmente 36 bildende Leitrad-Segmentnabe 58 an ihrer
Strömungsausgangsseite
A, die in 4 und 6 eingezeichnet ist, einen über den
Umfang geschlossenen Segment-Nabenabschluss 108 bildet.
Gleichzeitig ragt an der Strömungseintrittsseite
E jeweils ein Eingriffsvorsprung 72 der Leitrad-Nabensegmente 36 (vgl. 2 u. 3) in die Ausgleichsaussparung 70 des
jeweils benachbarten Leitrad-Nabensegmentes 36, sodass
auch an der Strömungseintrittsseite
E ein in Umfangsrichtung unterbrechungsfreier Segment-Nabenabschluss 110 entsteht.
Insofern unterstützt
die in 2 gezeigte, durch
einen Trennvorgang an den Leitrad-Nabensegmenten 36 jeweils
gebildete Aussparung 53 die Ausbildung einerseits einer
an beiden Segment-Nabenabschlüssen 108, 110 glattflächigen Leitrad-Segmentnabe 58,
und andererseits eines die Leitradschaufeln 17 gegen die
Wirkung der Strömung
abstützenden
Aufnahmebereichs 68. Lediglich der Vollständigkeit
halber soll angemerkt werden, dass die in 2 oder 3 gezeigte
geradlinige Ausbildung des Aufnahmebereiches 68 eine Leitradschaufel 17 voraussetzt,
die ebenfalls zumindest entlang des Aufnahmebereiches 68 im
Wesentlichen krümmungsfrei
verläuft.
Bei praktischer Ausführung,
wie sie in den 4 und 6 gezeigt ist, können die
Leitradschaufeln 17 dagegen mit einer Krümmung ausgebildet
sein, an welche der Verlauf des Aufnahmebereiches 68 selbstverständlich angepasst
ist.
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Zurückkommend auf die 2 und 3 zeigen diese zwischen den Leitradschaufeln 17 und
den Leitrad-Kranzsegmenten 38 jeweils einen Überlappungsbereich 80,
entlang dessen im Verlauf der Trennvorgänge die Freistellung der Leitradschaufeln 17 gegenüber dem
jeweiligen Leitrad-Kranzsegment 38 erfolgt. Nach Verlagerung
der Leitrad-Kranzsegmente 38 in die neue Erstreckungsebene 46 in
Folge der Verformungsvorgänge
entsteht im Bereich des Außendurchmessers
des Leitrades 7 entlang der zweiten Biegelinie 76 eine
radial äußere Abstützung 79 der
Leitradschaufeln 17 gegen die Wirkung der Strömung, wobei
durch das die einzelnen Leitrad-Kranzsegmente 38 in
Umfangsrichtung miteinander verbindende Deckband 39 eine
wesentliche stabilitätserhöhende Wirkung
eingebracht wird. Wie insbesondere die 4 und 6 zeigen,
sorgen die Leitrad-Kranzsegmente 38 in ihrer neuen Erstreckungsebene 46 zudem
für den
benötigten
Relativabstand der einzelnen Leitrad schaufeln 17 in Umfangsrichtung
zueinander, indem die Leitrad-Kranzsegmente 38 mit ihrer
aus der Trennlinie 78 hervorgegangenen Abstützung 79 gemeinsam
mit dem jeweiligen Aufnahmebereich 68 der Leitrad-Nabensegmente 36 die Leitradschaufeln 17 an
deren beiden Radialenden positionieren und dadurch die gewünschte umfangsseitige
Distanz zwischen einer Strömungsaustrittskante 84 der
in Umfangsrichtung vorausgegangenen Leitradschaufel 17 mit
der Strömungseintrittskante 82 der
umfangsseitig jeweils nachfolgenden Leitradschaufel 17 herstellen.
Diese Distanz dient, wie die in den 4 und 6 eingezeichneten Pfeile
des Strömungsverlaufs
verdeutlichen, jeweils an den mit E beizeichneten Seiten dieser
Figuren als Strömungseintritt 81 zwischen
jeweils zwei benachbarten Strömungseintrittskanten 82,
und an den mit A bezeichneten Seiten der Figuren jeweils als Strömungsaustritt 83 zwischen
jeweils zwei benachbarten Strömungsaustrittskanten 84.
Ergänzend
hierzu bilden, wie in 4 in
der mit Leitradkranz 19 gezeigten Figurenhälfte dargestellt,
die in Umfangsrichtung aufeinander folgende Aufreihung der Leitrad-Kranzsegmente
38 gemeinsam mit dem Deckband 39 eine radial äußere Begrenzung
und die Leitrad-Segmentnabe 58 eine
radial innere Begrenzung der radial dazwischen liegenden Strömungseintritte 81 sowie
der Strömungsaustritte 83.
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Derart ausgeformt, können die
Leitrad-Nabensegmente 36 durch Verschweißung, aber
auch durch Löten
oder Kleben, an den Kontaktstellen jeweils zwischen Eingriffsvorsprung 72 und
Ausgleichsaussparung 70 einerseits sowie an den umfangsseitigen
Enden der jeweils benachbarten Umfangshintergreifungen 66 miteinander
verbunden werden, sodass die bereits erwähnte Leitrad-Segmentnabe 58 entsteht.
Da die Leitrad-Kranzsegmente 38 aufgrund des Deckbandes 39 ohnehin
miteinander verbunden sind, und gemeinsam mit der Leitrad-Segmentnabe 58 die
Leitradschaufeln 17 in jeweils vorbestimmter, definierter
Position halten, ist demnach der Schaufelbereich 96 des
Leitrades 7 fertiggestellt. War die ursprüngliche
Platine 32 dermaßen
bemessen, dass der Schaufelbereich 96 den Außenumfang 100 einer in 7 schematisch dargestellten
Grundkörpernabe 60 völlig umschließt, wird
einerseits die Leitrad-Segmentnabe 58 durch Schweißpunkte 98,
alternativ aber auch durch Löt- oder Klebepunkte,
am Außenumfang 100 der
Grundkörpernabe 60 befestigt, und
andererseits werden die beiden Enden 112, 114 des
Schaufelbereiches 96 vorzugs weise ebenfalls durch Schweißpunkte 99 (vgl. 5), alternativ aber auch
durch Löt- oder Klebepunkte,
miteinander verbunden, indem die in 2 gezeigten,
hierfür
vorgesehenen Stoßenden 62, 64 des
Leitradkranzes 19 sowie die Stoßenden 65, 67 der
Leitrad-Segmentnabe 54 an den beiden umfangsseitigen Enden 112, 114 von
Leitradkranz 19 und Leitrad-Segmentnabe 58 miteinander
verbunden werden. Der in 5 gezeigte
Ausschnitt zeigt diese Verbindungsstellen der Enden 112 und 114 miteinander
im Einzelnen.
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Noch bessere fertigungstechnische
Voraussetzungen bieten sich, wenn sich der Schaufelbereich 96 nicht über einen
Winkel von 360° erstreckt, sondern
lediglich über
einen Teil hiervon, wie beispielsweise über einen Winkel von 120°. Die einzelnen
Schaufelbereiche 96 sind dann fertigungstechnisch einfacher
herzustellen und werden anschließend bei Herstellung der Verbindung
mit der Grundkörpernabe 60 auch
untereinander verbunden, wofür in
bereits erläuterter
Weise sowohl die Stoßenden 65, 67 der
einzelnen Abschnitte der Leitrad-Segmentnabe 58 als auch
die Stoßenden 62, 64 der
einzelnen Abschnitte des Leitradkranzes 19 durch Schweißpunkte 99 (oder
Löt- bzw.
Klebepunkte) miteinander und durch Schweißpunkte 98 (oder Löt- bzw.
Klebepunkte) jeweils mit der Grundkörpernabe 60 verbunden
werden.
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8a zeigt
einen Blick auf die Grundkörpernabe 60 von
radial außen,
und zwar ohne aufgesetzten Schaufelbereich 96. Abweichend
von der konstruktiven Ausbildung gemäß 7 ist der radiale Außenumfang 100 der
Grundkörpernabe 60 mit
einer Sicherung 61 in Form einer Profilnut 102 ausgebildet,
in welche die Leitrad-Segmentnabe 58 (vgl. 8b) eingesetzt wird, wobei
die Letztgenannte, wie ein Blick von radial außen zeigt, bezüglich des Verlaufs
ihrer beiden Segment-Nabenabschlüsse 108, 110 an
die Geometrie der Axialränder 104 der Profilnut 102 angepasst
ist. Aufgrund einer derartigen Ausbildung sowohl des Außenumfanges 100 der Grundkörpernabe 60 als
auch der Leitrad-Segmentnabe 58 entsteht eine formschlüssige Sicherung 61, die
eine Relativbewegung der Leitrad-Segmentnabe 58 gegenüber der
Grundkörpernabe 60 sowohl
in Achsrichtung als auch in Umfangsrichtung vermeidet. Bei dieser
konstruktiven Ausbildung kann auf die in 7 gezeigten Schweißpunkte 98 (oder Löt- bzw. Klebepunkte)
zwischen Leitrad- Segmentnabe 58 und Grundkörpernabe 60 verzichtet
werden, sodass für die
Herstellung des Leitrades 7 allein noch die umfangsseitige
Verbindung der einzelnen Schaufelbereiche 96 untereinander
in der bereits beschriebenen Weise erfolgen muss.
-
- 1.
- Pumpenschale
- 2.
- Pumpenrad
- 3.
- Turbinenrad
- 4.
- Turbinennabe
- 5.
- Verzahnung
- 6.
- Pumpennabe
- 7.
- Leitrad
- 8.
- erste
Axiallager
- 9.
- Freilauf
- 10.
- zweites
Axiallager
- 11,
12
- Nutung
- 15.
- Leitradnabe
- 17.
- Leitradschaufeln
- 19.
- Leitradkranz
- 23.
- Freilaufaußenring
- 25.
- Klemmkörper
- 27.
- Freilaufinnenring
- 29.
- Verzahnung
- 30.
- Leitradelemente
- 32.
- Platine
- 33.
- Platinensegmente
- 34.
- Leitrad-Elementengruppen
- 36.
- Leitrad-Nabensegmente
- 38.
- Leitrad-Kranzsegmente
- 39.
- Deckband
- 40.
- ursprüngliche
Platinenebene
- 42,
44, 46
- neue
Erstreckungsebene
- 48.
- Mittenachse
- 50,
52
- Krümmungslinien
- 53.
- Aussparungen
- 54,56
- Stoßenden der
Leitrad-Nabensegmente
- 58.
- Leitrad-Segmentnabe
- 60.
- Grundkörpernabe
- 61.
- Sicherung
- 62,
64
- Stoßenden des
Leitradkranzes
- 65,
67
- Stoßenden der
Leitrad-Segmentnabe
- 66.
- Umfangshintergreifung
- 68.
- Aufnahmebereich
- 70.
- Ausgleichsaussparung
- 72.
- Eingriffsvorsprung
- 74.
- erste
Biegelinie
- 76.
- zweite
Biegelinie
- 78.
- Trennlinie
- 79.
- Abstützung
- 80.
- Überlappungsbereich
- 81.
- Strömungseintritt
- 82.
- Strömungseintrittskante
- 83.
- Strömungsaustritt
- 84.
- Strömungsaustrittskante
- 86,
88
- Umformwerkzeuge
- 90.
- Werkstückträger
- 92.
- Aufnahmebett
- 94.
- Pressstempel
- 96.
- Schaufelbereich
- 98,
99.
- Schweißpunkte
- 100.
- Außenumfang
- 102.
- Profilnut
- 104.
- Axialränder
- 106.
- Wandlerkreis
- 108,
110
- Segment-Nabenschlüsse
- 112,
114
- umfangsseitige
Enden