DE2050137C3

DE2050137C3 - Leitrad für hydrokinetischen Drehmomentwandler

Info

Publication number: DE2050137C3
Application number: DE2050137A
Authority: DE
Inventors: Alan R. Highland Park Mich. Fisher (V.St.A.)
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1969-11-21
Filing date: 1970-10-13
Publication date: 1979-05-10
Also published as: GB1286413A; JPS505337B1; CA922207A; DE2050137A1; DE2050137B2; US3572034A

Description

Bei einem bekannten Leitrad der im Oberbegriff des Anspruches 1 aufgeführten Gattung (GB-PS 11 67 206) wird ein im Druckguß oder Spritzgußverfahren aus Aluminium oder Kunststoff hergestelltes Eintrittsteii mit einem in gleicher Weise hergestellten Austrittsteil verbunden. Diese zweigeteilte Ausführung eines Leitrades ermöglicht die Verwendung von einfacheren, axial öffnenden Druckguß- oder Spritzgußformen. Obwohl die Teilungsebene zwischen dem Eintrittsteii und dem Austrittsteil des Leitrades entsprechend den Erfordernissen der Druckguß- bzw. Spritzgußform gewählt werden kann, können damit nur Leiträderkonstruktionen hergestellt werden, bei denen sich die Eintrittskante des Eintrittsteiles nicht zu stark mit der Austrittskante des Austrittsteiles überschneidet Bei hydrokinetischen Drehmomentwandlern ändert das Leitrad die Richtung der tangentialen Komponente des axialen Strömungsgescbwindigkeitsvektors von Flüssigkeitspartikeln, die sich im Strömungskreislauf bewegen, sobald ein Drehmoment übertragen wird. Die hierbei auf das Leitrad wirkende Drehmomentreaktion ist von einer Verstärkung des Drehmoments begleitet Die maximale Drehmomentverstärkung in einem hydrokinetischen Drehmomentwandler tritt während des Anfahrbereiches auf, wenn das anfängliche Drehzahlverhältnis des hydrokinetischen Drehmomentwandlers gleich Null ist Mit ansteigendem Drehzahlverhältnis nimmt die Drehmomentverstärkung ab, bis ein Kupplungsbereich erreicht ist in dem das Leitrad frei mitläuft, da die eine Drehung in entgegengesetzter Richtung abstützende Freilaufkupplung gelöst hat

Infolge der Weitenveränderung einer Drehmomentverstärkung ist der Winkel des Strömungsgeschwindigkeitsvektors eines Flüssigkeitspartikels, das den Austrittsbereich des Turbinenrades verläßt großen Änderungen ausgesetzt Es ist daher erforderlich, daß das Leitrad mit Leitschaufeln versehen ist die an ihren Eintrittskanten einen verhältnismäßig großen Radius aufweisen, deren Hauptteil jedoch weitgehend mit ihren Austrittskanten übereinstimmt obwohl der Austrittswinkel der Austrittskanten wesentlich vom Eintrittswinkel an den Eintrittskanten abweicht. Die Länge der Leitschaufeln und die weite Veränderung der effektiven Schaufelwinkel führen mitunter zu einer großen Überschneidung der Eintrittskante des Eintrittsteiles mit der Austrittskante des Austrittsteiles, wodurch es nicht mehr möglich ist die zwei einstückig gefertigten Eintritts- und Austrittsteile des Leitrades in Druckgußoder Spritzgußformen herzustellen, die axial geöffnet werden können.

Es ist auch bereits bekannt, Laufräder für hydrokinetische Drehmomentwandler aus Blechpreßteilen herzustellen (US-PS 25 56 676, GB-PS 6 42 784 und US-PS 23 35 091), wobei zwischen inneren und äußeren Mantelwänden der Laufräder aus Blech gebogene einzelne Leitschaufeln über mechanische Befestigungsteile, wie z. B. Schlitz-Zapfen-Verbindungen, festgelegt werden. Diese Herstellungsverfahren machen jedoch eine verhältnismäßig komplizierte und teure Montage erforderlich.

Es ist auch schon bekannt Laufräder für Lüfter und Turbinen aus Blechpreßteilen herzustellen (US-PS 28 06 361 und US-PS 24 32 185), wobei aus scheibenförmigen Blechpreßteilen ringsektorförmige Blechlappen freigeschnitten und in Schaufelform gebogen aus der Ebene des Blechpreßteiles herausgebogen werden. Diese Laufräder bilden jedoch keine am Innen- und Außenumfang geschlossene Radelemente, wie sie z. B. für ein Leitrad eines hydrokinetischen Drehmomentwandlers erforderlich sind.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht

darin, ein Leitrad der im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Gattung zu schaffen, dessen Verhältnisse an der Eintrittskante des Eintrittsteiles und an der Austrittskante des Austrittsteiles allein nach den hydrokinetischen Erfordernissen gewählt werden können und dessen Herstellung dennoch einfacher und billiger ist

Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Durch di-ϊ Erfindung wird eine Ausbildung der ;o Eintrittskante des Eintrittsteiles mit einem verhältnismäßig großen Radius und eine Oberschneidung der Eintrittskante mit der Austrittskante ermöglicht ohne daß hierdurch Fertigungsnachteile entstehen. Darüber hinaus wird der weitere Vorteil erzielt, daß Materialanhäufungen an der Eintrittskante des Eintrittsteiles und damit beim bekannten Verfahren auftretende Gießschwierigkeiten vermieden und verhältnismäßig teures Aluminium bzw. Kunststoffmaterial eingespart wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt Durch die Maßnahme nach Anspruch 2 wird eine einfache Montage und durch Anspruch 3 eine einfache Befestigung sichergestellt Durch Anspruch 4 wird ein unmittelbar aus dem Leitrad und der erforderlichen Freilaufkupplung gebildetes .--> vormontiertes Bauteil geschaffen.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert

F i g. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen hydrokinetischen Drehmomentwandler mit einem Leit- > <:■ rad mit dem erfindungsgemäßen Aufbau.

Fig.2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1.

F i g. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in F ig. 2. i-,

Fig.4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in F i g. 1 in vergrößerter Darstellung.

Fig.5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 4.

F i g. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 6-6 in w Fig. 1.

F i g. 7 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 7-7 in Fig. 6.

Fig.8 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 8-8 in Fig.4. 1-,

Fig.9 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 9-9 in Fig. 8.

Fig. 10 zeigt einen ähnlichen Schnitt wie Fig.8, wobei jedoch der Eintrittsteil des Leitrades vom Austrittsteil axial getrennt gezeigt ist -> <>

Fi g. 11 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 11-11 in F i g. 10. Dieser Schnitt ist ähnlich der F i g. 9, wobei der Eintrittsteil des Leitrades vom Austrittsteii axial getrennt gezeigt ist

In F i g. 1 ist ein Mantelteil des Pumpenrades eines v> hydrokinetischen Drehmomentwandlers mit 10 bezeichnet Ein zweiter Mantelteil 12 ist mit dem ersten Mantelteil 10 verschweißt und bildet das Gehäuse des Drehmomentwandlers. Der Mantelteil 12 kann in bekannter Weise über eine Antriebsscheibe mit der m> Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbunden sein. Der äußere Pumpenradmantel 10 ist mit einer Vielzahl von Leitschaufeln 14 verbunden, die wieder mit einem inneren Pumpenradmantel 16 verbunden sind.

Das Turbinenrad 18 besteht aus einem äußeren b> Turbinenradmantel 20, einem inneren Turbinenradmantel 22 und zwischen den beiden Mantelteilen angeordneten Leitschaufeln 24. Der äußere Turbinenradmantel 20 ist treibend mit der Turbinennabe 26 verbunden. Die Turbinennabe 26 weist eine innenverzahnung auf, über die sie treibend mit einer Turbinenwelle (nicht gezeigt) verbunden werden kann, die sich axial zur Achse 28 des Drehmomentwandlers erstrecken würde.

Ein beschaufeltes Leitrad 30 ist zwischen dem Austrittsbereich der Turbinenrad-Leitschaufeln 24 und dem Eintrittsbereich der Pumpenrad-Ldtschaufeln 14 angeordnet Das Leitrad 30 ist mit einer Nabe versehen, die im wesentlichen aus einer Freilaufkupplung besteht Die Freilaufkupplung besteht aus Rollen 35, die zwischen einem inneren Laufring 34 und einem äußeren mit Nockenflächen versehenen äußeren Laufring 32 angeordnet sind und die eine Drehung des Leitrades 30 in Drehrichtung des Trubinenrades ermöglichen, bei einer entgegengesetzten Drehung das Leitrad 30 jedoch abstützen. Der innere Laufring 34 ist mit einer Innenverzahnung versehen, die mit einer feststehenden Hohlwelle (nicht gezeigt) verbunden werden kann, die sich koaxial zur Turbinenwelle erstrecken würde.

Der äußere Pumpenradmantel 10 ist direkt mit einer Hohlwelle 36, die die Nabe für das Pumpenrad bildet, verbunden.

Ein erster Abstandsteil 38 trennt die Turbinennabe 26 von den Laufringen 32 und 34 der Freilaufkupplung. Ein weiteres Abstandsteil 42 trennt die Nabe des Pumpenrad-Mantelteiles 10 von den Laufringen 32 und 34 der Freilaufkupplung.

Das Leitrad 30 wird nachfolgend mit Bezug auf die weiteren Figuren näher erläutert

Das Leitrad 30 besteht aus einem Eintrittsteil 42 und einem Austrittsteil 44. Das Eintrittsteil 42 ist ein schüsseiförmiges Blechpreßteil, in dessen ringförmiger, radialer Bodenwand 46 gestanzte Eintrittsöffnungen 48 angeordnet sind. Diese Eintrittsöffnungen 48 sind im gleichmäßigen Winkelabstand um die Achse 28 angeordnet. Der zwischen zwei benachbarten Eintrittsöffnunger; 48 verbleibende Mittelsteg 50 der Bodenwand 46 bildet die Eintrittskante einer Leitschaufel des Leitrades. Der Mittelsteg bzw. die Eintrittskante 50 bleibt mit ihren radial innersten und äußersten Enden mit der Bodenwand 46 verbunden. Der radial innere Teil der ringförmigen Bodenwand 46 ist unmittelbar benachbart den Laufringen 32 und 34 der Freilaufkupplung angeordnet und ist mit dem Laufring 32 durch Schweißen verbunden. Die Eintrittsöffnungen 48 können durch einen Stempel in der Preßform während des Preßvorganges der äußeren Mantelwand 52 des schüsseiförmigen Eintrittsteiles 42 hergestellt werden. Der äußere Randbereich der Mantelwand 52 erstreckt sich radial nach außen und bildet einen Flansch 54, der gegen einen entsprechenden Flansch 56 der äußeren Mantelwand 58 des schüsseiförmigen Austrittsteiles 44 liegt.

Die Blechlappen 60 und 62, die während des Preßvorganges durch Einschnitte von der ringförmigen Bodenwand 46 getrennt werden, um die Eintrittsöffnungen 48 zu bilden, werden in der in den F i g. 3, 5, 7, 9 und 11 gezeigten Weise in Strömungsrichtung abgebogen. Der Blechlappen 60 einer Einirittsöffnung 48 wird hierbei nach einwärts gebogen und überlappt den Blechlappen 62 einer benachbarten Eintrittsöffnung 48. Die beiden Blechlappen 60 und 62 können miteinander verschweißt werden und bilden mit ihren mit der Bodenwand 46 verbundenen Mittelsteg 50 eine abgerundete Eintrittskantc 64 einer Leitschaufel.

Der schüsseiförmige Austrittsteil 44 des Leitrades kann in gleicher Weise durch einen Preßvorgang

hergestelil werden, wobei Blechlappen 72 durch Einschnitte von der ringförmigen Bodenwand 68 getrennt werden, um Austrittsöffnungen 66 zu bilden, die in F i g. 6 zu sehen sind.

Diese Austrittsöffnungen 66 sind in gleichmäßigem Winkc^:abstami um die Achse 28 angeordnet. Die Blechlappen 72 werden von ihren mit der Bodenwand 68 verbundenen Seitenstegen 70 nach einwärts in Strömungsrichlung abgebogen, wie es aus den F i g. 7, 9 und 11 zu ersehen ist. Der innere Teil der ringförmigen Bodenwand 68 ist benachbart der Laufringe 32 und 34 der Freilaufkupplung angeordnet und ist mit dem Laufring 32 durch Schweißen verbunden. Die Seitenstege 70 der ringförmigen Bodenwand 68 des Austrittsteiles 44 bilden hierbei die Austrittskanten von Leitschaufeln.

Die freien Enden der Blechlappen 72 des Austrittsteiles 44 überlappen einen Teil der Blechlappen 62 des Eintrittsteiles 42 und sind mit diesen z. B. durch Punktschweißen verbunden, um eine durchgehende Leitschaufel zu bilden.

Wird der Eintrittsteil 42 des Leitrades mit dem Austrittsteil 44 des Leitrades verschweißt, so werden die Flansche der äußeren Mantelwände und die die Eintrittskanten bildenden Blechlappen mit den die Austrittskanten bildenden Blechlappen verbunden, wodurch ein steifes, beschaufeltes Laufrad, insbesondere ein Leitrad für einen hydrokinetischen Drehmomentwandler gebildet wird.

Das freie Ende des Blechlappens 62 des Eintrittsteiles 42 kann hierbei wie in der Fig.4, 5, 8 und 10 bei 74 ^r> angedeutet, ausgebildet sein, um eine einfache Punktschweißverbindung mit dem überlappenden Teil des Blechiappens 72 des Austrit tsteiies 44 zu ermöglichen.

Die Eintrittskante 64 einer jeden Leitschaufel wird nur durch die beiden nach einwärts gebogenen

t" Blechlappen 60 und 62 gebildet. Der sich anschließende Blechlappen 72 für den weiteren Teil der Leitschaufel und die Austrittskante besitzt einen gleichbleibenden Querschnitt

Aus den Fig.4 und 6 sind die Schweißpunkte zur

i^r> Verbindung der beiden Leitradteile 42 und 44 untereinander und mit dem äußeren Laufring 32 der Freilaufkupplung gezeigt. Nach dem Verschweißen der verschiedenen Bauteile kann das so gebildete Leitrad 30 durch Eintauchen oder Besprühen mit einem geeigneten

2(> Plastikmaterial überzogen werden, das für einen verlustfreien Obergang an den Ecken und Kanten der Leitschaufeln sorgt

Dieser Oberziehvorgang verhindert unerwünschte Strömungswiderstände, die sich durch Unebenheiten an

·?■> den Stoß- und Überlappungsstellen zwischen den Blechlappen des Eintrittsteiles und den Blechlappen des Austrittsteilesergeben können.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Leitrad für hydrokinetische Drehmomentwandler, das aus einem metallenen Eintrittsteil und einem in Strömungsrichtung darunterliegenden metallenen Austrittsteil zusammengesetzt ist wobei jedes Teil für sich ein aus den Leitschaufeln und den Mantelwänden einstückig gefertigtes Radelement darstellt dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsteil (42) aus einem ersten schüsselförmigen Blechpreßteil besteht dessen ringförmige, sich in Strömungsrichtung erstreckende Seitenwand (52) einen ersten Teil der äußeren Mantelwand bildet und in dessen ringförmiger etwa senkrecht zur Strömungsrichtung liegenden, radialen Bodenwand (46) ts ringsektorförmige Blechlappen (60 und 62) durch Einschnitte bis auf etwa radiale Mittelstege (50) von der Bodenwand (46) getrennt und in Strömungsrichtung derart abgebogen sind, daß Eintrittsöffnungen (48) und Eintrittskanten (64) von Leitschaufeln gebildet werden und der Austrittsteil (44) aus einem zweiten schüsseiförmigen Blechpreßteil besteht dessen ringförmige, sich in Strömungsrichtung erstreckende Seitenwand (58) einen zweiten Teil der äußeren Mantelwand bildet und in dessen ringförmiger, senkrecht zur Strömungsrichtung liegenden radialen Bodenwand (68) ringsektorförmige Blechlappen (72) durch Einschnitte bis auf etwa radiale Seitenstege (70) von der Bodenwand (68) getrennt und in Strömungsrichtung derart abgebogen sind, jo daß Austrittsöffnungen (66) und Austrittskanten (70) von Leitschaufeln gebildet werden und die beiden äußeren Mantelwandteile des Eintrittsteiles (42) und des Austrittsteiles (44) und die Eintrittskanten (64) bildenden Blechlappen (60 und 62) mit den si Austrittskanten (70) bildenden Blechlappen (72) die Leitschaufeln bildend verbunden sind.

2. Leitrad nach Anspruch I.üadurch gekennzeichnet daß die Enden der ringsektorförmigen Blechlappen (60 und 62) des Eintrittsteiles (42) derart in Strömungsrichtung abgebogen sind, daß sie Eintrittskanten (64) mit einem großen Radius bilden und einander überlappen und Auflagen (74) für die abgebogenen freien Enden der ringsektorförmigen Blechlappen (72) des Austrittsteiles (44) bilden. 4¹J

3. Leitrad nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagen (74) für die abgebogenen freien Enden der ringsektorförmigen Blechlappen (72) des Austrittsteiles (44) bildenden Enden der ringsektorförmigen Blechlappen (62) des w Eintrittsteiles (42) mit diesen und mit dem Blechlappen (60) des Eintrittsteiles (42) z. B. durch Punktschweißen verbunden sind.

4. Leitrad, insbesondere nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren « ringförmigen Teile der radialen Bodenwände (46 und 68) der schüsseiförmigen Blechpreßteile des Eintrittsteiles (42) und des Austrittsteiles (44) unmittelbar mit dem äußeren Laufring (32) einer in an sich bekannter Weise angeordneten Freilauf- w> kupplung (32,34 und 35) verbunden sind.