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    • 专利摘要:

    公开号:WO1979000088A1
    申请号:PCT/DE1978/000011
    申请日:1978-07-17
    公开日:1979-02-22
    发明作者:E Floegel
    申请人:E Floegel；
    IPC主号:F16H61-00
    专利说明:
    [0001] Hydrodynamischer Drehmomentwandler
    [0002] Die Erfindung bezieht sich auf einen hydrodynamischen Drehmomentwandler und insbesondere auf Wandler in Trilok-Bauweise, mit einer von der Antriebswelle angetriebenen Pumpe, einer mit der Abtriebswelle verbundenen Turbine und einem zwischen der Pumpe und der Turbine liegenden Leitrad, welches über eine Freilaufkupplung in der einen Drehrichtung gehäusefest abgestützt ist.
    [0003] Bekannt sind geteilte Leiträder und Leiträder mit drehbaren Schaufeln. Im ersten Falle wird der Wirkungsgrad im Kupplungsbereich durch die Stoßverluste des schnell umlaufenden ersten Leitrades beeinträchtigt. Ein Leitrad mit ausschließlich drehbaren Schaufeln hat den Nachteil, daß die maximale Anfahrwandlung nicht gesteigert wird. Die bekannte Ausführung mit festen Schaufeln und vorgelagerten drehbaren Schaufeln (z.B. US- Patentschrift 2 190 830) hat gegenüber geteilten Leiträdern insgesamt keine Vorteile.
    [0004] Die Erfindung geht von der Überlegung aus, diesen bekannten Drehmomentwandler so zu verbessern, daß die Stoßverluste insbesondere am Leitradeintritt weitgehend vermieden werden und somit der Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers gesteigert wird
    [0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß den festen Schaufeln eines Rades - insbesondere eines Leitrades - drehba-e Schaufeln vorgelagert sind, die aus einem elastisch flexiblen Material bestehen. Diese Schaufeln sind so um eine Achse drehbar gelagert, daß sie von der strömenden Arbeitsflüssigkeit in die Strömungsrichtung gedreht werden. Dabei sind sie jeweils so zwischen zwei nachfolgenden festen Schaufeln angeordnet , daß ihr Drehwinkel in beiden Eichtungen durc h diese festen Schaufeln begrenzt wird (Fig. 2-4). Diese Begrenzung des Drehwinkels führt dazu, daß die Schaufeln unter bestimmten Arbeitsbedingungen des Wandlers schräg angeströmt werden. Das flexible Material der Schaufeln gibt jedoch dem Druck der Arbeitsflüssigkeit nach, d.h. die Schaufeln biegen sich durch und richten ihre Stoßkante in die Strömungsrichtung. Die Stoßverluste können dadurch bei entsprechender Abstimmung der Konstruktion minimiert werden.
    [0006] Dieser allgemeine Gedanke kann sich in den verschiedensten praktischen Verwirklichungsformen darstellen. Nach einer sehr zweckmäßigen Ausführungsform bestehen die drehbaren Schaufeln aus einem einzigen Stück Federstahlblech.
    [0007] Der Vorteil dieser Konstruktion gegenüber den bekannten drehbaren Schaufeln aus festem Material besteht darin, daß sich die erfindungsgemäßen Schaufeln in ihrem Profil den extrem unterschiedlichen Anforderungen zwischen Kupplungs- und Anfahrbereich optimal anpassen können, wodurch Stoßverluste vermieden, werden. Diese Anpassung ist bei drehbaren Schaufeln aus festem Material wegen der unveränderlichen Krümmung ihres Profiles nicht möglich. Der erfindungsgemäße Drehmomentwandler ist nachstehend anhand der Zeichnung noch etwas näher veranschaulicht. In dieser zeigen in rein schematischer Weise:
    [0008] Fig. 1 eine schematische Darstellung des Drehmomentwandlers in Trilok-Bauweise gemäß der Erfindung, wobei das Leitrad im Schnitt dargestellt ist,
    [0009] Fig. 2 - 4 Teildarstellungen (Schnitt längs des mittleren Stromfadens) zweier Schaufeln des Leitrades mit den zugeordneten drehbaren Schaufeln bei unterschiedlichen DrehzahlVerhältnissen von Turbine und Pumpe,
    [0010] Fig. 5 - 10 verschiedene Ausführungsformen der drehbaren Schaufeln mit Profil-tetück gemäß der Erfindung, Fig. 11 eine Ansicht einer drehbaren Schaufel sowie eine Teilansicht einer festen Schaufel des Drehmomentwandlers gemäß der Erfindung in vergrößertem Maßstab, wobei eine Begrenzung der Durchbiegung der drehbaren Schaufel vorgesehen ist,
    [0011] Fig. 12 eine Ansicht einer drehbaren Schaufel sowie eine Teilansicht einer festen Schaufel des Drehmomentwandlers analog Fig. 11, wobei die drehbare Schaufel eine gegenüber der Fig. 11 andere Stellung einnimmt,
    [0012] Fig. 13 eine andere Ausführungsform der Lagerung der drehbaren Schaufel in Form eines Profilstückes, wobei ein Begrenzungsanschlag für dieses Profilstück vorgesehen ist,
    [0013] Fig. 14 einen Schnitt durch eine elastisch flexible
    [0014] Schaufel gemäß der Erfindung mit variierender Materialstärke. Der Drehmomentwandler in Trilok-Bauweise besteht aus der Pumpe 1, der Turbine 2 und- dem Leitrad 3. Die Pumpe 1 steht dabei über die Schale 4 mit der Antriebswelle 5 in Verbindung, während die Abtriebswelle 6 mit der Turbine 2 verbunden ist.
    [0015] Das Leitrad 3, welches zwischen der Pumpe 1 und der Turbine 2 gelagert ist, steht über einen Freilauf 7 mit dem Gehäuse 8 in Verbindung.
    [0016] Einer jeden Schaufel des Leitrades 3 ist eine stromauf liegende drehbar gelagerte Schaufel 9 (Fig. 1) zugeordnet, welche aus einem elastisch flexiblen Werkstoff besteht. Hierfür bietet sich Federstahl an, wobei die Erfindung auf dieses besondere Material keineswegs beschränkt ist. Wesentlich ist nur, daß die erforderliche elastische Flexibilität der drehbar gelagerten Schaufeln 9 sichergestellt ist.
    [0017] Eine jede drehbare Schaufel 9 greift mit ihrem einen Ende in den Spalt zwischen zwei benachbarten Schaufeln 10 des Leitrades 3 derart ein, daß die eine der beiden benachbarten Schaufeln 10 für die jeweilige drehbare Schaufel 9 als Begrenzungs anschlag für die Schwenkbewegung dient.
    [0018] Grundsätzlich sind derartige Schaufeln 9 vor einem jeden Rad des Drehmomentwandlers denkbar. Geometrische, aber auch statische Gründe lassen jedoch die alleinige Anordnung vor dem Leitrad 3 sinnvoll erscheinen.
    [0019] Wie die Fig. 1 der Zeichnung zeigt, sind die Schaufeln 9 auf einer Achse 11 gelagert, die in dem Gehäuse des Leitrades 3 verankert ist. Die Lagerung der Schaufeln 9 ist jedoch Sache des Fachmannes und hat mit der eigentlichen Erfindung selbst nichts zu tun.
    [0020] Die Schaufeln 9 verstellen sich entsprechend der Strömungsrichtung und bilden zusammen mit den festen Schaufeln 10 des Leitrades 3 Kanäle, die eine möglichst stoßfreie Strömung der Arbeitsflüssigkeit sicherstellen. Diese weitgehende Stoßfreiheit bewirkt gegenüber dem üblichen Leitrad mit festen Schaufeln eine beträchtliche Erhöhung der Anfahrwandlung und des Wirkungsgrades im Kupplungsbereich. In den Figuren 2 - 4 der Zeichnung wird die Anpassung der elastisch flexiblen Schaufeln9 an die unterschiedlichen Strδmungsrichtungen dargestellt.
    [0021] Die Fig. 2 der Zeichnung zeigt die Lage der Schaufeln 9 relativ zu den unverdrehbaren Schaufeln 10 bei in = 0, wobei die
    [0022] Bezeichnung in gleich dem Quotienten aus der Drehzahl der Turbine 2 und der Drehzahl der Pumpe 1 des Wandlers ist.
    [0023] Die Fig. 3 zeigt die Situation bei in = 0,7 , während die Fig.
    [0024] 4 die Stellung der Schaufeln 9 und 10 bei dem Wert in = 0,9 wiedergibt.
    [0025] Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 5 - 10 ist eine jede drehbare elastisch flexible Schaufel 9 an einem Profilstück 12 einseitig befestigt. An dem Arbeitsprinzip dieser Schaufeln 9 hat sich jedoch gegenüber der Ausführungsform nach den Figuren 2 - 4 nichts geändert.
    [0026] Die Figuren 11 - 13 zeigen, wie die Biegebeanspruchung der elastisch flexiblen Schaufeln 9 begrenzt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Leitrad zumindest e i n Ansatz 13 angebracht ist, welcher in eine Aussparung 14 in der zugeordneten drehbaren Schaufel 9 eingreift derart, daß die Durchbiegung der drehbaren Schaufel jeweils in der einen, quer zur Strömungsrichtung der Arbeitsflüssigkeit liegenden Richtung begrenzt wird, so daß eine übermäßige Krümmung dieser Schaufel vermieden wird.
    [0027] Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ansatz 13 an der unteren Seite der festen Schaufel 10 vorgesehen. Zusätzlich kann aber auch ein Ansatz 13' an der oberen Seite der festen Schaufel vorgesehen werden. Eine andere Art der Anbringung ist ebenfalls denkbar. Bei drehbaren Schaufeln 9 mit Profilstück 12 kann zusätzlich ein Anschlag 15 vorgesehen werden, der die Schwenkbewegung desselben in der einen Richtung begrenzt (Fig. 13). Durch die Verhinderung einer zu starken Durchbiegung der drehbaren Schaufeln 9 namentlich bei Vollast kann die Dicke dieser drehbaren Schaufeln soweit herabgesetzt werden, daß auch im Teillastbetrieb eine hinreichende Anpassung an die Strömungsrichtung der Arbeitsflüssigkeit gewährleistet ist.
    [0028] Die Fig. 14 zeigt eine einfache Maßnahme die Stabilität der elastisch flexiblen Schaufeln an den stark beanspruchten Stellen zu erhöhen.
    [0029] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die elastisch flexiblen Schaufeln 9 aus e i n e m Federstahlblech gefertigt werden, das eine variierende Blechstärke aufweist.
    [0030] Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden die elastisch flexiblen Schaufeln 9 aus einem Federstahlband ausgestanzt, das so gewalzt ist, daß es an beiden Rändern eine größere Blechstärke aufweist. Dadurch ist nach wie vor die besonders einfache Herstellung der Schaufeln aus einem einzigen Stück Stahlblech gewährleistet.
    [0031] Bei der in Fig. 14 dargestellten elastisch flexiblen Schaufel 9 wurde auf die erfindungsgemäße Weise die Lagerung um die Achse 11 und die Aussparung 14 im Schaufelende 17 verstärkt.
    [0032] Es ist klar, daß die erfindungsgemäßen drehbaren und elastisch flexiblen Schaufeln auch bei Pumpen- und Turbinenrädern angewandt und außerdem in Wandlern vorteilhaft eingesetzt werden können, welche nicht der Trilok-Bauweise entsprechen.
    [0033] Die Erfindung ist auf die beschriebenen und dargestellten Aus führungsformen keineswegs beschränkt. Es sind vielmehr noch weitere praktische Verwirklichungsformen möglich und denkbar, ohne daß hierdurch der Rahmen der Grundkonzeption gesprengt wird.
    权利要求:
    Claims P A T E N T A N SP R Ü C HE
    1. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit drehbar gelagerten Schaufeln, die den festen Schaufeln eines Rades vorgelagert sind und deren Drehwinkel durch einen Anschlag im Bereich der Schaufelenden begrenzt ist, d a du r c h g e k e nn z e i c hn e t , daß diese drehbaren Schaufeln (9) aus einem elastisch flexiblen Werkstoff bestehen derart, daß durch den Druck der strömenden Arbeitsflüssigkeit ihr Profil sich der Strδmungsrichtung anpaßt.
    2. Drehmomentwandler in Trilok-Bauweise, mit einer von der Antriebswelle angetriebenen Pumpe, einer mit der Abtriebswelle verbundenen Turbine und einem zwischen der Pumpe und der Turbine liegenden Leitrad, welches über eine Freilaufkupplung in der einen Drehrichtung gehäusefest abgestützt ist, wobei den festen Schaufeln des Leitrades stromauf liegende und drehbar gelagerte Schaufeln zugeordnet sind, nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jeder festen Schaufel (10) je eine drehbare Schaufel (9) so vorgelagert ist, daß sie mit ihrem einen Ende in den Spalt zwischen zwei benachbarten festen Schaufeln (10) des Leitrades (3) derart eingreift, daß ihr Drehbereich durch diese beiden festen Schaufeln (10) nach beiden Seiten begrenzt ist.
    3. Drehmomentwandler nach Anspruch 1 und 2, d adu r c h g e k e nn z e i c hn e t , daß die drehbaren Schaufeln (9) aus Federstahl bestehen.
    4. Drehmomentwandler nach Anspruch 3, d adu r c h g e k e nn z e i c hn e t , daß eine jede drehbare Schaufel (9) in einem Profilstück (12) verankert ist.
    5. Drehmomentwandler nach Anspruch 4, d a du r c h g e k e nn z e i c hn e t , daß dem Profilstück (12) zumindest e i n die Schwenkbewegung desselben begrenzender Anschlag (15) zugeordnet ist.
    6. Drehmomentwandler nach Anspruch 1 bis 5, d a d u r c h g e k e nn z e i c hn e t , daß an der nachgelagerten festen Schaufel (10) zumindest e i n Ansatz (13) angebracht ist, welcher in eine Aussparung (14) in der vorgelagerten drehbaren Schaufel (9) eingreift derart, daß die Durchbiegung der drehbaren Schaufel (9) jeweils in der einen, quer zur Strömungsrichtung der Arbeitsflüssigkeit liegenden Richtung (R) begrenzt wird.
    7. Drehmomentwandler nach Anspruch 1 bis 6, d a du r c h ge k e n n z e i c h n e t , daß das elastisch flexible Material der drehbaren Schaufeln (9) in der Stärke variiert.
    8. Drehmomentwandler nach Anspruch 7, d a d u r c h ge k e n n z e i c h n e t , daß die Schaufeln (9) jeweils aus einem einzigen Stück Stahlblech gefertigt sind, das einem Stahlband entstammt, dessen Blechstärke über die Breite des Bandes variiert.
    GEÄNDERTE ANSPRUCHE
    (beim Internationalen Büro am 27. Oktober 1978 (27.10.78) eingegangen)
    1. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit drehbar gelagerten Schaufeln, die den festen Schaufeln eines Rades vorgelagert sind und deren Drehwinkel durch einen Anschlag im Bereich der Schaufelenden begrenzt ist und die aus einem elastisch flexiblen Werkstoff bestehen derart, daß durch den Druck der strömenden Arbeitsflüssigkeit ihr Profil sich der Strömungsrichtung anpaßt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an der nachgelagerten festen Schaufel (10) zumindest e i n Ansatz (13) angebracht ist, welcher in eine Aussparung (14) in der vorgelagerten drehbaren Schaufel (9) eingreift derart, daß die Durchbiegung der drehbaren Schaufel (9) jeweils in der einen, quer zur Strömungsrichtung der Arbeitsflüssigkeit liegenden Richtung (R) begrenzt wird.
    2. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schaufeln (9) jeweils aus einem einzigen Stück Stahlblech gefertigt sind, das einem Stahlband entstammt, dessen Blechstärke über die Breite des Bandes variiert.
    IN ARTIKEL 19 GENANNTE ERKLÄRUNG
    Aufgrund des Ergebnisses der internationalen Recherche werden nur noch die Patentansprüche Nr. 6 und 8 aufrechterhalten. Die deutsche Patentanmeldung Nr. P 27 35 933.7 vom 9. August 1977 (09.08.77) wurde zurückgezogen. Damit entfällt der gleichlautende Prioritätsanspruch. Die nunmehr beanspruchte Priorität lautet: deutsche Patentanmeldung Nr. P 28 03 314.9 vom 24. Januar 1978 (24.01.78)
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1979-02-22| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): BR SU US Designated state(s): BR SU US |
    1979-02-22| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): CH FR GB SE Designated state(s): CH FR GB SE |
    1979-03-08| CR1| Correction of entry in section i|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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