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Hydrodynamischer, Drehmomentwandler Die Erfindung bezieht sich auf
einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem zweistufigen, radial einwärts
durchströmten Turbinenteil und einem zwischen dessen Turbinenstufen angeordneten
gegenläufig umlaufenden Leitrad sowie einem vom umlaufenden Gehäuse des Drehmomentwandlers
getragenen Pumpenteil, der in der der Antriebswelle abgewandten Seite des toroidalen
Kreislaufs angeordnet ist, während das Leitrad in dem der genannten Welle benachbarten
Bereich vorgesehen ist, und der Schaufelkranz der ersten Turbinenstufe von einer
mit der Abtriebswelle des Wandlers verbundenen Läuferscheibe getragen wird und mittels
einer zum Kreislaufkern gehörenden Scheibe den Schaufelkranz der zweiten Turbinenstufe
trägt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem solchen Wandler
Vorkehrungen zu treffen, daß ohne Verschlechterung des Wirkungsgrades vollkommener
Axialschubausgleich erreicht wird, so daß auch bei klein bemessenen oder sogar fehlenden
Axiallagern eine hohe Lebensdauer des Aggregats erzielt wird.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein radial nach innen gerichteter,
frei tragender Schirm mit dem Schaufelkranz der zweiten Turbinenstufe verbunden
ist und die äußere Begrenzungswand des Kreislaufs in dessen radial gesehen innerem
Teil bildet.
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Es ist bereits bekannt, bei Wandlern die zweite Turbinenstufe über
einen als Schirm ausgebildeten Wandteil des Strömungskanals mit der Abtriebswelle
zu verbinden, wobei diese zweite Turbinenstufe über ein scheibenförmiges, zum Kreislaufkern
gehörendes Glied den Schaufelkranz der ersten Turbinenstufe trägt (britische Patentschrift
700 443 und französische Patentschrift 1050 241). Bei der Ausführung nach der britischen
Patentschrift werden die auf die Turbinenstufe ausgeübten Axialkräfte von den Wellenlagern
aufgenommen. Bei der französischen Patentschrift ist mit der ersten Turbinenstufe
eine Scheibe verbunden, die ausschließlich zum Ausgleich des Axialschubs dient.
Dabei sind aber infolge der zusätzlich in der Arbeitsflüssigkeit bewegten Ausgleichsscheibe
Reibungsverluste in Kauf zu nehmen.
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Beim Erfindungsgegenstand nehmen der freitragende Schirm, die die
äußere (erste) Turbinenstufe tragende. Scheibe sowie das scheibenförmige Glied des
Kreislaufkerns resultierende Druckkräfte auf, deren Summe in einfacher Weise durch
entsprechende Bemessung dieser Glieder ohne zusätzliche Ausgleichsscheiben zu null
gemacht werden kann. Weiterhin wird das Drehmoment der nicht unmittelbar mit der
Abtriebswelle verbundenen zweiten Turbinenstufe durch die Schaufeln der ersten Turbinenstufe
auf einem größeren Radius zur Abtriebswelle. übergeleitet, wo die Schaufelzähl wie
auch das Profil der einzelnen Schaufeln größer als bei der auf kleinerem Radius
liegenden Turbinenstufe isst, - so daß die erste Turbinenstufe in stärkerem Maße
zur Hindurchleitung des Drehmoments geeignet ist. Neben besonders einfacher und
gedrängter Bauweise, wie sie insbesondere bei Kraftfahrzeugen erwünscht ist, ist
bei gleicher Lebensdauer und bei gleichem Materialaufwand eine höhere Festigkeit
und Steifigkeit vorhanden, wodurch die Spaltverluste besonders klein gemacht werden
können.
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Die einzige Figur zeigt in einem abgebrochenen Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das mit 1 bezeichnete Gehäuse des hydraulischen Drehmomentwandlers
ist mit der Antriebswelle verbunden. Der toroidale Flüssigkeitskreislauf des Wandlers
enthält eine Pumpenbeschaufelung 2, in Strömungsrichtung darauffolgend eine erste
Turbinenstufe 3, ein Leitrad 4 und eine zweite Turbinenstufe 5. Das Leitrad ist
drehbar und wird von einer hohlen Welle 6 getragen. Der Schaufelkranz der ersten
Turbinenstufe 3 trägt die zweite Turbinenstufe 5 mittels eines ringförmigen, zum
Kern des Kreislaufs gehörenden Gliedes 9, das am Leitrad 4 vorbeigeht. Die zweite
Turbinenstufe 5 trägt ihrerseits einen sich radial nach innen erstreckenden Schirm
10, der einen Teil der äußeren Begrenzungswand für den Kreislauf bildet. Zum Kern
des Kreislaufs gehört weiterhin ein
mit den Pumpenschaufeln 2 verbundenes
Glied 11 mit einem gleichbleibenden Krümmungshalbmesser am radial außenliegenden
Bereich des Kreislaufs. Die Scheibe 7 der ersten Turbinenstufe 3 erstreckt sich
über den Schaufelkranz dieser letzteren hinaus und bildet eine äußere Begrenzungswand
7 a des Kreislaufs unmittelbar vor dem Einlaß zur ersten Turbinenstufe.
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Die, in radialer Richtung äußere Begrenzung des Kreislaufs ist mit
einer Verengung von 5 bis 10 % ausgeführt. Die Kanalbreite in den drei Schaufelgrenzen
3, 4, 5 nimmt fortlaufend zu, wobei sich die Sehnenlänge der Schaufeln ebenfalls
erhöht. Weiterhin ist, in radialer Richtung betrachtet, die innere Begrenzung des
Kreislaufs mit einer Verengung ausgeführt.
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Wie aus der Figur ersichtlich, ist das Glied 9 des Kernes an der zweiten
Turbinenstufe vorbei verlängert, wodurch derjenige Teil des radial inneren, gekrümmten
Begrenzungsteiles des Kreislaufs unmittelbar nach dieser zweiten Turbinenstufe durch
Wände begrenzt wird, die zusammen mit dem Schaufelkranz umlaufen. Dieser Teil ist
mit geringer oder gar keiner Verengung ausgeführt, während die gesamte Verengung
dann in den nachfolgenden Teil des Kreislaufs vor dem Eintritt in die Pumpenbeschaufelung
2 verlegt wird.
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Wegen des Druckunterschiedes zwischen den radial äußeren und inneren
Bereichen des Kreislaufs findet ständig ein gewisser Leckverlust der Arbeitsflüssigkeit
durch übertritt von dem radial äußeren zu dem radial inneren Bereich durch die Spalte
zwischen den Glieder 9 und 11 des Kernes statt. Der im radial innenliegenden Teil
liegende Spalt ist in bekannter Weise so gerichtet, daß der aus ihm in den Kreislauf
austretende Strom im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung im Kreislauf fließt.
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In dem Wandler findet weiterhin eine ständige Umwälzung der gewöhnlich
aus C51 bestehenden Arbeitsflüssigkeit statt, in dem diese durch den zwischen der
Scheibe 7 der ersten Turbinenstufe und der Scheibe des Leitrades 4 befindlichen
Spalt abfließt und dabei eine zwischen den Naben dieser beiden Scheiben vorgesehene
Druckzwischenlage 12 wirksam schmiert. Ferner tritt die Arbeitsflüssigkeit durch
den Spalt 14 im Anschluß an den Schirm 10 auch an das Axiallager 13 heran.
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Weiterhin ist eine aus und einrückbare Kupplung zwischen der Turbine
und der Motorwelle vorgesehen. Die Nabe der Scheibe 7 trägt eine lamellenartige
Scheibe 15, die unter der -Einwirkung eines ringförmigen Kolbens 16 steht. Das Druckmittel
zum Einrücken der Kupplung ist durch eine Bohrung in der Welle 6 zuführbar. Im Raum
rechts vom Kolben 16 nach der Figur herrscht derselbe Druck wie im Drehmomentwandler.
Dieser Druck dient zum Ausrücken der Kupplung, wenn die linke Seite des Kolbens
entlastet ist. Da der Druck im Drehmomentwandler beim Einrücken der Kupplung der
Kolbenkraft entgegenwirkt, erscheint es besonders bei großen Leistungen zweckmäßig,
daß der überdruck im Drehmomentwandler auf null abgesenkt wird, sobald dem Kolben
16 Druckmittel zwecks Einrücken der Kupplung zugeführt wird.
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Das Drehmoment der zweiten Turbinenstufe 5 wird über den Schaufelkranz
der ersten Turbinenstufe 3 auf die Welle 8 übertragen.