DE3531520C1

DE3531520C1 - Speiche eines Antriebsspeichenrades eines mit Leistungsteilung arbeitenden hydrodynamischen Drehmomentwandlers

Info

Publication number: DE3531520C1
Application number: DE3531520A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl-Ing Froetschner; Otto Woerner
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1985-09-04
Filing date: 1985-09-04
Publication date: 1987-05-21
Also published as: FR2586778B1; GB2180326B; GB8620912D0; FR2586778A1; GB2180326A; JPS6256663A; US4704864A

Description

Bekannte Speichen dieser Art (US-PS'en 29 19 607, 34 25 295, 31 88 887) sind so ausgebildet, daß der Strömung im Arbeits kreislauf möglichst wenig Widerstand entgegengesetzt wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht im wesentlichen darin, eine Speiche nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 so auszubilden, daß die Beanspruchungen aus übertragenem Moment und den Fliehkräften so klein wie möglich gehalten werden können.

Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Die Unteransprüche 2 und 3 haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Speiche nach der Erfindung zum Gegenstand, durch die sich die ergebenden Beanspruchungen gegenseitig bei kleinst möglichen Strömungsverlusten ausgleichen.

Die Unteransprüche 4 bis 7 haben vorteilhafte Ausgestal tungen der Speiche nach der Erfindung zum Gegenstand, um zu erreichen, daß sich ein geringster Strömungswiderstand über dem gesamten Drehzahlverhältnis des Wandlers ergibt. Diese zusätzlichen Maßnahmen tragen aber auch dazu bei, die Beanspruchungen des Speichenquerschnittes so gering wie möglich zu halten, denn eine strömungsgünstige Aus bildung des Speichenquerschnittes reduziert nicht nur den Strömungswiderstand desselben und verbessert dadurch den Wirkungsgrad des Aggregates. Es wird dadurch auch die mechanische Beanspruchung des Speichenquerschnittes verringert, so daß ein vergrößertes Widerstandsmoment des letzteren ermöglicht ist.

Die Unteransprüche 8 bis 12 haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Speiche nach der Erfindung zum Gegenstand, um die Strömungs verluste durch eine besondere Schneidenform gering zu halten.

Die Unteransprüche 13 und 14 haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Speiche nach der Erfindung zum Gegenstand, um die Hand habung bei der Montage nicht durch eine zu starke Anschärfung der Profilenden zu gefährden.

Durch die Ausgestaltung nach Patentanspruch 15 ist der Stör einfluß der Speiche nach der Erfindung auf die Durchströmung des Antriebsspeichenrades auf ein vertretbares Maß begrenzt.

Durch die Ausgestaltung nach Patentanspruch 16 ergeben sich hohe Festigkeit und Steifigkeit an den Anschlußstellen des mit Speichen nach der Erfindung versehenen Antriebsspeichenrades für die Ankopplung des letzteren an das Pumpenrad des Dreh momentwandlers.

Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. In der Zeichnung bedeutet

Fig. 1 einen die Wandlerdrehachse enthaltenden Schnitt durch einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem Antriebsspeichenrad mit Speichen gemäß der Erfindung in verkleinertem Maßstab,

Fig. 2 eine Stirnansicht - zur Hälfte - des Antriebsspeichen rades von Fig. 1 in Pfeilrichtung II,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine der Speichen des An triebsspeichenrades von Fig. 1 nach Linie III-III in Fig. 2, jedoch senkrecht zur Linie IIIA-IIIA in Fig. 4, und

Fig. 4 einen Schnitt durch das Antriebsspeichenrad - hälftig - von Fig. 1 nach Linie IV-IV in Fig. 2.

Ein hydrodynamischer Drehmomentwandler 9 weist ein zu seiner Drehachse 13-13 zentrisches Pumpenrad 31, ein zentrisches Tur binenrad 32, ein zentrisches Leitrad 33 sowie ein zwischen letzterem und dem Turbinenrad 32 angeordnetes Antriebsspeichen rad 8 auf.

Das Pumpenrad 31 weist zur Halterung seiner Pumpenradschaufeln 34 eine Außenschale 42 mit einer Nabe 43 und eine Innenschale 44 auf. Die Außenschale 42 ist an ihrem radial äußeren Ende mit einem Anschlußflansch 38 versehen, der mittels einer Schweiß verbindung 40 mit einer das Turbinenrad 32 übergreifenden Antriebsschale 39 drehfest und druckdicht verschweißt ist, welches zu ihrer drehfesten Verbindung mit einer Antriebswelle - beispielsweise mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine - mit Befestigungsaugen 41 versehen ist.

Das Turbinenrad 32 weist zur Halterung seiner Turbinenradschau feln 35 eine Innenschale 47 und eine Außenschale 51 auf. Die Außenschale 51 ist mittels einer Schweißverbindung 55 mit einer Turbinenradnabe 45 drehfest verbunden, die mittels einer Keilnutenverzahnung 46 mit einer ersten Ausgangswelle des Dreh momentwandlers 9 kuppelbar ist.

Das Leitrad 33 weist zur Halterung seiner Leitradschaufeln 36 eine Leitradnabe 52 auf, welche über eine Freilaufkupplung 53 mit einer Statornabe 54 verbunden ist, die über eine Stator welle in bekannter Weise nach Gehäuse undrehbar festlegbar ist.

Das Antriebsspeichenrad 8 ist mit Strömungsdurchtritten 37 für das Arbeitsmittel des hydrodynamischen Arbeitskreislaufes so wie mit einem Innenflansch 48 versehen, der mittels einer Schweißverbindung 49 mit einer Radnabe 6 drehfest verbunden ist, die mittels einer Keilnutenverzahnung 50 mit einer zweiten Ausgangswelle des Drehmomentwandlers 9 drehfest verbunden wer den kann.

Die Innenschalen 44 und 47 sowie die Außenkanten der Leitrad schaufeln 36 schließen einen Innentorus 61 ein, in dem ein Außenring 7 des Antriebsspeichenrades 8, ein zur Drehachse 13-13 zentrischer Mitnehmerring 56 und eine lediglich ange deutete drehfedernde Verbindung 60 zwischen Außenring 7 und Mitnehmerring 56 angeordnet sind.

Außenring 7 und Innenflansch 48 sind durch acht die Strömungsdurch tritte 37 in den Umfangsrichtungen begrenzende Speichen 5 mit einander verbunden. Der Mitnehmerring 56 ist mit dem radialen inneren Ende der Innenschale 44 bei 57 drehfest verschweißt und mit einer axialen Keilnutenverzahnung 58 versehen.

Der Außenring 7 ist mit vier jeweils im Bereich des radial äußeren Speichenendes 17 einer der Speichen 5 liegenden Be festigungsaugen 30 versehen, mit denen jeweils ein Lagerbolzen 59 bewegungsfest vernietet ist.

Die Position 58 bildet den mit dem Pumpenrad 31 verbundenen schwingungserregenden Teil und die Position 59 bildet den mit dem Antriebsspeichenrad 8 verbundenen, von den Schwingungen ab zukoppelnden Teil der drehfedernden Verbindung 60.

Jede Speiche 5 hat eine gradlinige Stabform, liegt also mit ihrem Querschnitt 10 in Form eines Tragflügelprofiles 12 (Fig. 3) über ihre gesamte Länge 28 zwischen ihrem radial äußeren Spei chenende 17 und ihrem radial inneren Speichenende 18 mittig zu ihrer Speichenachse 19-19. Außenring 7 und Innenflansch 48 sind in den Richtungen der Drehachse 13-13 gegeneinander versetzt, so daß jede Speichenachse 19-19 auf einem Kegelmantel mit dem Kegelwinkel 62 von 20 Grad liegt. Die Speichenachse 19-19 ist gegenüber der durch das innere Speichenende 18 gelegten Radialen 21 in der Antriebsdrehrichtung 22 um einen Rückstellwinkel 20 von 35 Grad geneigt.

Das Tragflügelprofil 12 ist symmetrisch zu einer Profilhaupt achse 11-11 ausgebildet, die um einen spitzen Anstellwinkel 14 von 15 Grad gegenüber den Umfangsrichtungen 15-15 entgegen der Anströmrichtung 16 (Fig. 1) angestellt ist. Der Speichen querschnitt 10 weist an seinen Profilenden 25 und 26 Schneiden form auf, wobei die Seitenflächen 23 und 24 in diesen Bereichen unter einem gegenseitigen Schneidenwinkel 27 von 16 Grad ver laufen. Die Profilenden 25 und 26 sind auf eine Speichenbreite 29 von 0,8 mm abgeflacht.

Jede zweite Speiche 5 geht an ihrem radial äußeren Speichenende in ein Befestigungsauge 30 über.

Schneidenform und Anstellwinkel des Tragflügelprofils 12 bieten die Gewähr, daß der Strömungswiderstand über dem gesamten Be reich des Drehzahlverhältnisses des Drehmomentwandlers so ge ring wie möglich bleibt, wobei die aus den Schubmomenten re sultierenden Druckbeanspruchungen und die aus den Fliehkräften resultierenden Zugbeanspruchungen in den Speichen 5 sich nahe zu aufheben, wozu der Rückstellwinkel beiträgt.

Ein Anstellwinkel von 15 Grad hat sich im Zusammenhang mit einem Austrittswinkel der Turbinenschaufel von 25 Grad als vorteil haft erwiesen. Bei anderen Austrittswinkeln - die beispiels weise zwischen 20 und 40 Grad liegen können - ist es vorteil haft, den Anstellwinkel entsprechend zwischen 14 Grad und 20 Grad auszulegen.

Claims

1. Speiche zur Verbindung einer Radnabe mit einem Außen ring eines Antriebsspeichenrades für einen mit Leistungs teilung arbeitenden hydrodynamischen Drehmomentwandler, dadurch gekennzeichnet, daß die den geometrischen Ort für das in bezug auf die Raddrehachse (13-13) radial äußere und das radial innere Speichenende (17 und 18) bildende Speichenachse (19-19) um einen spitzen Rückstellwinkel (20) gegenüber der Radialen (21) entgegen der Raddrehrichtung (22) geneigt ist.

2. Speiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstellwinkel (20) kleiner als 45 Grad ist.

3. Speiche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstellwinkel (20) etwa 35 Grad beträgt.

4. Speiche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speichenquerschnitt (10) in Form eines längs einer Profilhauptachse (11-11) sich erstreckenden Flügelprofiles (12) ausgebildet ist und die Profilhauptachse (11-11) quer zur Raddrehachse (13-13) liegt.

5. Speiche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilhauptachse (11-11) um einen spitzen Anstell winkel (14) gegenüber der Umfangsrichtung (15-15) entgegen gesetzt zur Anströmrichtung (16) angestellt ist.

6. Speiche nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel (14) kleiner als 20 Grad ist.

7. Speiche nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel (14) etwa 15 Grad beträgt.

8. Speiche nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seitenflächen (23 und 24) des Speichenquerschnit tes (10) im Bereich wenigstens eines der Profilenden (25 und 26) gegenseitig unter einem spitzen Schneidenwinkel (27) verlau fen.

9. Speiche nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Speichenquerschnitt (10) symmetrisch zur Profilhaupt achse (11-11) ausgebildet ist.

10. Speiche nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Speichenquerschnitt (10) über die im wesentlichen ge samte Speichenlänge (28) mittig zur Speichenachse (19-19) liegt.

11. Speiche nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidenwinkel (27) kleiner als 20 Grad ist.

12. Speiche nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidenwinkel (27) etwa 16 Grad beträgt.

13. Speiche nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die quer zur Profilhauptachse (11-11) gemessene Speichen breite (29) an wenigstens einem der beiden Profilenden (25 und 26) kleiner als 2 mm ist.

14. Speiche nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichenbreite (29) etwa 0,8 mm beträgt.

15. Antriebsspeichenrad mit einer Speiche nach einem der An sprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Speichen (5) höchstens 8 beträgt.

16. Antriebsspeichenrad mit einer Speiche nach einem der An sprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (7) im Bereich des radial äußeren Speichen endes (17) an wenigstens einer Speiche (5) ein Befestigungsauge aufweist.