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Die Erfindung betrifft einen
Kraftfahrzeug-Drehmomentwandler.
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Wie es in der Technik bekannt ist, ist ein Drehmomentwandler
prinzipiell so aufgebaut, dass er über drei Räder verfügt,
nämlich ein Pumpenrad, ein Turbinenrad und ein Leitrad, und
sein Inneres ist mit Öl gefüllt. Das mit einer Eingangswelle
des Drehmomentwandlers verbundene Pumpenrad setzt
Rotationskraft vom Motor in einen Ölstrom um, und das mit einer
Abtriebswelle des Wandlers verbundene Turbinenrad empfängt den
Ölstrom und setzt ihn in ein Drehmoment um. Indessen ändert
das Leitrad die Strömungsrichtung des Öls vom Turbinenrad,
um die Funktion einer Erhöhung des übertragenen Drehmoments
auszuführen.
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Da das Öl ein Übertragungsmedium ist, das zwischen der
Eingangsseite und der Ausgangsseite des Drehmomentwandlers
zirkuliert, können das Pumpenrad und das Laufrad, die mit der
Eingangs- und der Abtriebswelle des Wandlers verbunden sind,
relativ zueinander Schlupf aufweisen, um als Kupplung zu
arbeiten, was den Start des Fahrzeugs vereinfacht und Stöße
absorbiert. Dank dieser Vorteile sowie der oben
beschriebenen Funktion des Erhöhens des Drehmoments werden
Drehmomentwandler in weitem Umfang in Personenwagen und anderen Arten
von Kraftfahrzeugen verwendet. Andererseits bestand starker
Bedarf hinsichtlich einer Verringerung der Größe des
Drehmomentwandlers, um es zu ermöglichen, ihn in einem Fahrzeug
mit Frontantrieb zu installieren oder z. B. einen
Klemmkupplungsmechanismus einzubauen. Zu diesem Zweck verfügen viele
Drehmomentwandler über verringerte axiale Abmessung, und sie
nehmen im Querschnitt eine flache Form ein. So bestand der
Wunsch, die Funktion des Drehmomentwandlers zu verbessern,
während der Forderung hinsichtlich einer Größenverkleinerung
genügt ist.
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Die Fig. 13 und 14 sind schematische Ansichten, die den
Strom von Öl in einem Drehmomentwandler zeigen. Wie es in
der Fig. 13 dargestellt ist, dient ein Leitrad 53 zum Ändern
der Strömungsrichtung des Öls, um dafür zu sorgen, dass ein
Pumpenrad 51 weiter gedreht wird, um dadurch das Drehmoment
zu erhöhen, wie oben beschrieben. So kann ein großes
Drehmomentverhältnis t (= Drehmoment der Abtriebswelle/Drehmoment
der Eingangswelle) erhalten werden, wobei das
Drehzahlverhältnis der Ausgangswelle zur Eingangswelle (Drehzahl der
Ausgangswelle/Drehzahl der Eingangswelle) klein ist.
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Wenn sich das Drehzahlverhältnis dem Wert 1 annähert, bei
dem sich das Pumpenrad 51 und das Turbinenrad 52 mit im
Wesentlichen derselben Geschwindigkeit drehen, wird die
Strömungsrichtung des Öls im Leitrad 53 geändert, was zu einem
Umkehreffekt führt. In diesem Fall wird demgemäß der Stator
mittels einer unidirektionalen Kupplung in einen
Leerlaufzustand gebracht, um das Drehmomentverhältnis nicht
abzusenken. Im Ergebnis strömt das Öl im Wesentlichen in derselben
Richtung in das Leitrad 53 und aus diesem heraus, wie es in
der Fig. 14 dargestellt ist. Da das Leitrad keine Kraft zum
Ändern der Flussrichtung ausübt, führt es keine Funktion
einer Drehmomenterhöhung aus. Dieser Arbeitspunkt wird als
"Kupplungspunkt" bezeichnet.
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Das Funktionsvermögen des Drehmomentwandlers kann durch das
o. g. Drehzahlverhältnis e, das Drehmomentverhältnis t, den
Übertragungswirkungsgrad η (= Leistung der Abtriebswelle/-
Leistung der Eingangswelle) und das
Drehmoment-Übertragungsvermögen T (= erforderliches Drehmoment für die Drehzahl der
Eingangswelle) repräsentiert werden, wobei diese durch die
in der Fig. 15 dargestellten Betriebscharakteristik-Kurven
dargestellt sind. Wenn das Drehzahlverhältnis e in einem
Bereich unter dem Kupplungspunkt liegt, führt der
Drehmomentwandler seine das Drehmoment erhöhende Funktion aus, so
dass das Drehmomentverhältnis den Wert 1 überschreitet und
sein Maximum von ungefähr 2 bei Blockierung erreicht, wenn
die Abtriebswelle gestoppt ist. Wenn das Drehmoment so
erhöht ist, erreicht der Übertragungswirkungsgrad η sein
Maximum unmittelbar vor dem Kupplungspunkt.
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Während der normalen Fahrt des Fahrzeugs arbeitet der
Drehmomentwandler im Allgemeinen in einem Bereich, in dem das
Drehzahlverhältnis größer als am Kupplungspunkt ist. Wenn
eine große Beschleunigungskraft erforderlich ist, wie dann,
wenn das Fahrzeug gestartet wird oder beschleunigt wird, um
ein anderes Fahrzeug zu überholen, arbeitet der
Drehmomentwandler in einem Bereich, in dem das Drehzahlverhältnis
klein ist, um für die das Drehmoment erhöhende Funktion zu
sorgen. Jedoch wird die tatsächliche Häufigkeit der Nutzung
jedes Bereichs auch durch das
Drehmoment-Übertragungsvermögen beeinflusst.
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Das Drehmoment-Übertragungsvermögen repräsentiert das
Drehmoment, das bei einer bestimmten Drehzahl aufgenommen werden
kann. Wenn dieses Drehmoment-Übertragungsvermögen klein ist,
ist die Häufigkeit der Nutzung eines Bereichs mit relativ
großem Drehmomentverhältnis erhöht, mit dem Ergebnis
verbesserter Beschleunigungsfunktion, wobei jedoch die
Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauchs beeinträchtigt ist.
Wenn das Drehmoment-Übertragungsvermögen groß ist, ist
andererseits die Häufigkeit der Nutzung eines Bereichs mit
relativ hohem Übertragungswirkungsgrad erhöht, jedoch ist das
Beschleunigungsvermögen beeinträchtigt.
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Wenn der Drehmomentwandler eine flache Querschnittsform
aufweist, um so klein zu sein, wie oben beschrieben, besteht
jedoch die Tendenz, dass in Abschnitten, in denen die
Strömung des Öls die Richtung plötzlich ändert, eine
Stromteilung auftritt, wie es durch x, y in der Fig. 16 dargestellt
ist, was auch zu einer Verringerung der Effektivfläche des
Strömungspfads und zu verringertem
Drehmoment-Übertragungsvermögen führt.
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Das Dokument US-A-5522220 offenbart einen Drehmomentwandler
mit einem Pumpenrad, einem Turbinenrad und einem Leitrad zum
Erzeugen eines Öl-Zirkulationswegs und zum Übertragen eines
Drehmoments, wobei das Pumpenrad, das Turbinenrad und das
Laufrad jeweils über mehrere Schaufeln verfügen. Jede der
mehreren Schaufeln des Pumpenrads und/oder des Turbinenrads
verfügt über einen radial inneren Halbabschnitt und einen
radial äußeren Halbabschnitt. Eine allmählich ansteigende
schräge Wand trennt den radial inneren Halbabschnitt vom
radial äußeren Halbabschnitt und verstärkt die Schaufel und
führt zu einer Dimensionsstabilisierung derselben. Die
erhöhte Wand wirkt nicht so, dass sie eine Stromteilung am
radial inneren Abschnitt unterdrücken würde.
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Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen
Kraftfahrzeug-Drehmomentwandler zu schaffen, der über eine flache
Form verfügt und bei dem eine Stromteilung unterdrückt ist.
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Durch die Erfindung ist ein Fahrzeug-Drehmomentwandler mit
einem Pumpenrad, einem Turbinenrad und einem Leitrad
geschaffen, die einen Öl-Zirkulationsweg bilden und ein
Drehmoment übertragen, und wobei das Pumpenrad, Turbinenrad und
Leitrad jeweils mehrere Schaufeln aufweisen, wobei
mindestens entweder jede Pumpenrad- oder Turbinenradschaufel
bezüglich der Radialrichtung des Öl-Zirkulationswegs einen
radial inneren Abschnitt, einen radial äußeren Abschnitt und
eine Übergangsbegrenzung aufweist, die in einem Abstand zur
entsprechenden angrenzenden Schaufel angeordnet ist, um den
radialen Ölstrom zwischen dem radial inneren Abschnitt und
dem radial äußeren Abschnitt jeder Schaufel zu ermöglichen,
und die Übergangsbegrenzung dabei so angepasst ist, dass sie
den Ölstrom so reguliert, dass keine Stromteilung am radial
inneren Abschnitt auftritt.
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Vorzugsweise erstreckt sich die Übergangsbegrenzung entlang
dem Zirkulationsweg und trennt den radial inneren Abschnitt
vom radial äußeren Abschnitt.
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Vorzugsweise ist die Übergangsbegrenzung als gestufter
Übergangsabschnitt ausgebildet, der so vom radial inneren
Abschnitt jeder Schaufel zum radial äußeren Abschnitt
verläuft, dass der radial äußere Abschnitt vom radial inneren
Abschnitt abgesetzt ist.
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Um die Erfindung gut verständlich zu machen, werden nun
einige Ausführungsformen derselben, die nur beispielhaft
angegeben werden, unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt, der den Aufbau einer
Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht von Leitradschaufeln,
gesehen in der Richtung von Pfeilen A-A;
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Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die einen gestuften
Begrenzungsabschnitt einer Pumpenradschaufel zeigt;
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Fig. 4 ist eine erläuternde Ansicht, die den Zustand eines
Ölstroms auf eine Leitradschaufel zeigt;
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Fig. 5 ist ein Kurvenbild, das Betriebscharakteristik-Kurven
der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
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Fig. 6 ist ein Kurvenbild, das Betriebscharakteristik-Kurven
eines bekannten Beispiels zeigt, bei dem eine vollständige
Schaufel dieselbe Form wie der radial äußere Halbabschnitt
der Schaufel der vorliegenden Ausführungsform hat;
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Fig. 7 ist ein Kurvenbild, das Betriebscharakteristik-Kurven
eines anderen bekannten Beispiels zeigt, bei dem eine
gesamte Schaufel in der Umfangsrichtung eines Zirkulationswegs
liegt;
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Fig. 8 ist ein Kurvenbild, das Betriebscharakteristik-Kurven
der vorliegenden Ausführungsform und bekannter Beispiele zum
Vergleich zeigt;
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Fig. 9 ist ein Vertikalschnitt, der den Aufbau der zweiten
Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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Fig. 10 ist eine Ansicht, die ein modifiziertes Beispiel der
zweiten Ausführungsform zeigt;
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Fig. 11 ist eine vergrößerte Ansicht von Leitradschaufeln,
gesehen in der Richtung von Pfeilen B-B in der Fig. 10,
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Fig. 12 ist eine Ansicht, die ein modifiziertes Beispiel des
Leitrads zeigt;
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Fig. 13 ist eine Ansicht, die den Zustand eines Ölstroms in
einem Bereich mit vergrößertem Drehmoment zeigt;
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Fig. 14 ist eine Ansicht, die den Zustand eines Ölstroms
zeigt, wenn das Drehzahlverhältnis ungefähr 1 beträgt;
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Fig. 15 ist eine Ansicht, die ein Beispiel von
Betriebscharakteristik-Kurven eines Drehmomentwandlers zeigt; und
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Fig. 16 ist eine Ansicht, die Änderungen eines Ölstroms auf
eine Leitradschaufel zeigt.
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Die Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt, der den Aufbau einer
Ausführungsform der Erfindung zeigt. Ein Wandlermantel 11
ist drehbar durch eine Lagerachse 18 gelagert, die an der
Seite eines Getriebegehäuses vorhanden ist, und am
Wandlermantel 11 ist ein Pumpenrad 12 befestigt. Die Abtriebskraft
eines Motors (nicht dargestellt) wird an eine Eingangswelle
13 des Wandlermantels 11 übertragen. Im Wandlermantel 11 ist
auch ein Turbinenrad 14 so angeordnet, dass seine
Öleinlassseite der Ölauslassseite des Pumpenrads 12 im radial äußeren
Abschnitt des Wandlermantels 11 zugewandt ist. Dieses
Turbinenrad 14 ist mit einer Eingangswelle 16 eines Getriebes
verbunden, und sie dient als Abtriebswelle des
Drehmomentwandlers.
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Jede Schaufel 12A, 14A des Pumpenrads 12 und des Laufrads 14
verfügt über einen gestuften Übergangsabschnitt 22, 24, der
sich in der Richtung des Ölflusses, im Wesentlichen entlang
der Mittellinie des Öl-Zirkulationswegs im Vertikalschnitt
der Fig. 1, erstreckt. Wie es in der Fig. 3 dargestellt ist,
verfügt jede Schaufel des Pumpenrads 12 und des Turbinenrads
14 über einen radial inneren Halbabschnitt oder radial
inneren Abschnitt 26, 28, von dem ausgehend der gestufte
Übergangsabschnitt 22, 24 an der Vorderseite (konkave Seite) der
Schaufel bis zu einem radial äußeren Halbabschnitt oder
radial äußeren Abschnitt 27, 29 ansteigt, weswegen der
gestufte Abschnitt 22, 24 von einer jeweils benachbarten Schaufel
12A, 14A beabstandet ist. Der Abstand erlaubt einen radialen
Ölstrom zwischen dem radial inneren Abschnitt 26, 28 und dem
radial äußeren Abschnitt 27, 29 jeder Schaufel 12A, 14A. So
wirkt der gestufte Abschnitt 22, 24 als Übergangsbegrenzung
zum Absetzen des radial äußeren Halbabschnitts 27, 29 in
Bezug auf den radial inneren Halbabschnitt 26, 28 im
Zirkulationsweg 20. Derartige gestufte Übergangsabschnitte 22, 24
werden erzeugt, wenn das Pumpenrad 12 und das Turbinenrad
durch Stanzen hergestellt werden. Radial betrifft in diesem
Zusammenhang eine radiale Richtung des Öl-Zirkulationswegs
20.
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Ferner ist im radial inneren Abschnitt des Wandlermantels 11
ein Leitrad 15 zwischen der Ölauslassseite des Turbinenrads
14 und der Öleinlassseite des Pumpenrads 12 angeordnet. Das
Leitrad 15 wird durch die Lagerachse 18 über eine
unidirektionale Kupplung 17 gehalten. Die Schaufeln des Pumpenrads
12, des Turbinenrads 14 und des Leitrads 15 verfügen über im
Wesentlichen dreidimensionale Formen, wie sie in der Technik
bekannt sind. So wird ein Zirkulationsweg erzeugt, durch den
Öl in der Richtung von Pfeilen in der Fig. 1 strömt, wenn
das Pumpenrad 12 gedreht wird.
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Am Pumpenrad 12 und am Turbinenrad 14 sind Kerne 21 bzw. 25
befestigt, um die Stabilität zu erhöhen, mit der jedes
Schaufelarray montiert ist, und sie bilden teilweise den Öl-
Zirkulationsweg 20. Bei der Ausführungsform der Fig. 1 ist
im Wandlermantel 11 ein Klemmkupplungsmechanismus 19
vorhanden. Das Pumpenrad 12 und das Turbinenrad 14 sind mit
flacher Form ausgebildet, so dass die Klemmkupplung 19 im
Wandlermantel 11 untergebracht werden kann, ohne dass die axiale
Länge des Drehmomentwandlers vergrößert wird.
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Jede Schaufel 15A des Leitrads 15 ist in ihrer radialen
Richtung (d. h. in der radialen Richtung des
Zirkulationswegs) in zwei Abschnitte mit jeweils ungefähr der halben
Größe der Schaufel unterteilt. Diese zwei Abschnitte werden
als radial innerer Halbabschnitt 30 und radial äußerer
Halbabschnitt 40, gesehen in der Umfangsrichtung des
Öl-Zirkulationswegs, bezeichnet. Die Grenze zwischen dem radial inneren
Halbabschnitt 30 und dem radial äußeren Halbabschnitt 40
ist als gekrümmte Fläche ausgebildet, die sich im
Wesentlichen entlang der Mittellinie des Öl-Zirkulationswegs
erstreckt, wie im Vertikalschnitt der Fig. 1 dargestellt.
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Die Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht von Schaufeln 15A
des Leitrads 15, gesehen in der Richtung von Pfeilen A-A in
der Fig. 1. Der radial äußere Halbabschnitt 40 verfügt über
einen Vorderrand 41, der in derselben Richtung wie die
Rotationsachse R (Eingangswelle 16) des Wandlers zeigt, und eine
Hinterkante 42, die gegen die Rotationsrichtung des
Pumpenrads 12 geneigt ist. So verfügt der radial äußere
Halbabschnitt 40 über Flügelform mit einer bestimmten Wölbung zum
Ändern der Flussrichtung des Öls. Andererseits verfügt der
radial innere Halbabschnitt 30 über einen Vorderrand 31, der
gegenüber dem Vorderrand 41 des radial äußeren
Halbabschnitts 40 zurückversetzt oder nach hinten abgestuft ist,
und seine Rückseite (konvexe Seite) erstreckt sich entlang
der Kurve der Rückseite des radial äußeren Halbabschnitts.
Der radial innere Halbabschnitt 30 verfügt über kleinere
Dicke als der radial äußere Halbabschnitt 40. So bildet der
radial innere Halbabschnitt 30 einen kleineren Winkel in
Bezug auf die Umfangsrichtung des Öl-Zirkulationswegs als der
radial äußere Halbabschnitt 40. Die Schaufel 15A verfügt
auch über einen stufenförmigen Versatzabschnitt D, der an
ihrer Vorderseite (konkave Seite) ausgebildet ist.
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Nun wird der Betrieb des auf die oben beschriebene Weise
aufgebauten Drehmomentwandlers beschrieben.
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Im Pumpenrad 12 und im Turbinenrad 14 kann aufgrund ihrer
flachen Formen eine Stromteilung an den Einlassabschnitten
des Pumpenrads 12 und des Turbinenrads 14 auftreten, wo
plötzlich die Richtung des Strömungspfads geändert wird.
Selbst in diesem Fall ist verhindert, dass in der Richtung
vom radial inneren zum radial äußeren Abschnitt eine
Geschwindigkeitskomponente auftritt, und zwar dank der
Flussregulierfunktion der gestuften Übergangsabschnitte 22, 24
als Übergangsbegrenzungen, die so ausgebildet sind, dass sie
sich in der Strömungsrichtung erstrecken, um so das
Auftreten einer Stromteilung zu vermeiden. Selbst dann, wenn an
den Rändern der radial inneren Abschnitte eine Teilung
auftritt, erreicht die turbulente Strömung aufgrund einer
derartigen Teilung nicht den radial äußeren Halbabschnitt 27,
29. Demgemäß sorgen das Pumpenrad 12 und das Turbinenrad 14,
die über im Wesentlichen flache Formen verfügen, für ein
ausreichend großes Drehmomentverhältnis und ein großes
Drehmoment-Übertragungsvermögen, ohne dass die Effektivfläche
des Strömungspfads verkleinert wäre.
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Als nächstes wird die Strömungsrate des durch das Leitrad 15
zirkulierenden Öls in einem Bereich mit Drehmomenterhöhung
maximiert, insbesondere dann, wenn das Fahrzeug blockiert
ist, so dass das Drehzahlverhältnis 0 ist. Dabei ist die
Strömungsgeschwindigkeit im radial äußeren Abschnitt des
Zirkulationswegs natürlich größer, und daher bestimmt der
Fluss des Öls durch den radial äußeren Abschnitt des
Leitrads im Wesentlichen die Betriebseigenschaften. Da der
Vorderrand 41 des radial äußeren Halbabschnitts 40 jeder
Leitradschaufel 15A in die Richtung der Rotationsachse zeigt, im
Vergleich zum Vorderrand 31 des radial inneren
Halbabschnitts 30, tritt eine Stromteilung selbst dann nicht auf,
wenn das Öl vom Turbinenrad 14 unter großem Winkel relativ
zur Rotationsachse auf die Vorderseite der Schaufel 15A
strömt, wie es durch den Pfeil Ma in der Fig. 4 dargestellt
ist.
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Auch ist der Vorderrand 31 des radial inneren Halbabschnitts
30 gegenüber dem Vorderrand 41 zurückversetzt, und die Dicke
dieses Abschnitts 30 ist verringert, so dass an der Grenze
zwischen dem radial inneren Halbabschnitt 30 und dem radial
äußeren Halbabschnitt 40 der gestufte Versatzabschnitt D
ausgebildet ist. So sorgt dieser gestufte Versatzabschnitt D
selbst dann, wenn es beinahe zu einer Stromteilung am radial
inneren Halbabschnitt 30 kommt, für eine Wand zum Regulieren
des Ölflusses, um dadurch die Stromteilung zu vermeiden.
Demgemäß können ein großes Drehmomentverhältnis bei Blockage
und ein großes Drehmoment-Übertragungsvermögen erzielt
werden, ohne dass die Effektivfläche des Strömungspfads
verringert wäre.
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Während der Drehmomentwandler den Kupplungspunkt erreicht,
wenn das Drehzahlverhältnis zunimmt, befindet sich der
Kupplungspunkt selbst auf der Seite höherer Drehzahl im
Vergleich zum Fall bei einem bekannten Wandler, da der radial
innere Halbabschnitt 30 der Leitradschaufel 15A einen
kleineren Winkel in Bezug auf die Umfangsrichtung bildet, was zu
einer gleichmäßigen Strömung des Öls vom Turbinenrad 14
führt, wie es durch den Pfeil Mb in der Fig. 4 angezeigt
ist, was einen verbesserten Übertragungswirkungsgrad zur
Folge hat.
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Der Drehmomentwandler der vorliegenden Ausführungsform zeigt
Betriebscharakteristik-Kurven, wie sie im Kurvenbild der
Fig. 5 dargestellt sind. Aus diesem Kurvenbild ist
erkennbar, dass verbesserter Übertragungswirkungsgrad, wie durch
Sb angezeigt, erzielt ist, während für ein ausreichend
großes Drehmomentverhältnis bei Blockage gesorgt ist, wie durch
Sa angezeigt.
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Das Kurvenbild der Fig. 6 zeigt
Betriebscharakteristik-Kurven eines bekannten Beispiels, bei dem jede Schaufel des
Leitrads als Ganzem dieselbe Form wie der radial äußere
Abschnitt der Leitradschaufel der vorliegenden Ausführungsform
hat, und die Fig. 7 zeigt Betriebscharakteristik-Kurven
eines anderen bekannten Beispiels, bei dem sich jede
Schaufel des Leitrads als Ganzem im Wesentlichen parallel zur
Umfangsrichtung des Zirkulationswegs erstreckt. Die Fig. 8
zeigt Charakteristiken für die vorliegende Ausführungsform
und die bekannten Beispiele, wobei die durchgezogenen Linien
Betriebscharakteristik-Kurven für die vorliegende
Ausführungsform sind, die strichpunktierten Linien
Betriebscharakteristik-Kurven des bekannten Beispiels sind, bei dem jede
Schaufel als Ganze im Wesentlichen in der Umfangsrichtung
liegt, während die gestrichelten Linien
Betriebscharakteristik-Kurven des bekannten Beispiels sind, bei dem jede
Schaufel als Ganze dieselbe Form wie der radial äußere Abschnitt
der Leitradschaufel der vorliegenden Ausführungsform hat.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform, die auf die oben
beschriebene Weise aufgebaut ist und bei der das Pumpenrad 12
und das Turbinenrad 14 mit den sich in der Strömungsrichtung
erstreckenden Übergangsbegrenzungen (gestufte Abschnitte)
versehen sind, ist das Auftreten einer Stromteilung in
Abschnitten verhindert, in denen sich die Richtung des
Strömungspfads plötzlich ändert, und zwar dank der
Strömungsregulierfunktion der Übergangsbegrenzungen. Demgemäß kann die
axiale Länge des Drehmomentwandlers weiter verringert
werden, während für das gewünschte Drehmomentverhältnis und das
Drehmoment-Übertragungsvermögen gesorgt ist. Ferner ist auch
die Stabilität der Schaufeln insgesamt verbessert, da die
Übergangsbegrenzungen dadurch hergestellt werden, dass die
gestuften Abschnitte durch Pressformen hergestellt werden.
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Außerdem ist jede Schaufel des Stators 15 in den radial
inneren Halbabschnitt 30 und den radial äußeren Halbabschnitt
40 so unterteilt, dass der Vorderrand 42 des radial äußeren
Halbabschnitts 40 im Wesentlichen in derselben Richtung wie
die Rotationsachse des Wandlers, im Vergleich mit dem
Vorderrand 31 des radial inneren Halbabschnitts 30 zeigt, und
so, dass der Vorderrand 31 des radial inneren Abschnitts 30
gegenüber dem Vorderrand 41 des radial äußeren Abschnitts 40
rückversetzt ist. Auch ist die Dicke des inneren Abschnitts
30 verringert. Der Drehmomentwandler mit dem so aufgebauten
Leitrad sorgt für hohen Übertragungswirkungsgrad in einem
Bereich großer Drehzahlverhältnisse, während er für ein
großes Drehmomentverhältnis bei Blockage und ein hohes
Drehmoment-Übertragungsvermögen sorgt.
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Die Fig. 9 ist ein Vertikalschnitt, der die zweite
Ausführungsform der Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform
unterscheidet sich die Form jeder Schaufel eines Leitrads
15' von der des Leitrads 15 bei der vorigen Ausführungsform.
Genauer gesagt, ist jede Schaufel 15A' des Leitrads 15' so
geformt, dass sich die Grenze zwischen ihrem radial inneren
Halbabschnitt 30' und ihrem radial äußeren Halbabschnitt 40'
im Zirkulationsweg parallel zur Rotationsachse des Wandlers
erstreckt. Die anderen Teile dieser Ausführungsform sind auf
dieselbe Weise wie bei der in der Fig. 1 dargestellten
ersten Ausführungsform konstruiert. Das Leitrad mit den so
geformten Schaufeln 15A' kann leicht einer Form entnommen
werden, wenn es durch Formen oder Gießen von Harz hergestellt
wird.
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Während jede Schaufel des Leitrads, des Pumpenrads und des
Turbinenrads bei den dargestellten Ausführungsformen im Öl-
Zirkulationsweg in einen radial inneren Abschnitt und einen
radial äußeren Abschnitt unterteilt ist, ist die Erfindung
nicht auf diese Anordnung beschränkt, sondern jede Schaufel
kann in drei oder mehr Abschnitte unterteilt sein. Die
Fig. 10 und 11 zeigen ein modifiziertes Beispiel der zweiten
Ausführungsform, bei dem jede Schaufel in drei Abschnitte
unterteilt ist. Z. B. besteht jede Schaufel 15A" eines
Leitrads 15" aus einem radial inneren Abschnitt 30", einem
mittleren Abschnitt 50 und einem radial äußeren Abschnitt 40",
die in der radialen Richtung des Zirkulationswegs angeordnet
sind. Ein Pumpenrad 12" und ein Turbinenrad 14" sind mit
gestuften Übergangsabschnitten 22a, 22b bzw. 24a, 24b
ausgebildet. Bei dieser Anordnung ist der Öl-Zirkulationsweg in
drei Strömungspfade unterteilt, nämlich einen radial inneren
Pfad, einen mittleren Pfad und einen radial äußeren Pfad.
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Während sich die Rückseite (konvexe Seite) des radial
inneren Halbabschnitts jeder Schaufel des Leitrads bei den
dargestellten Ausführungsformen entlang der Kurve der Rückseite
des radial äußeren Halbabschnitts erstreckt, ist die
Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Z. B. kann ein
radial innerer Abschnitt 30''' der Leitradschaufel 15'''
entlang der Mittellinie 5 des radial äußeren Abschnitts 40'''
ausgebildet sein, wie es in der Fig. 12 dargestellt ist.
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Bei den in den Fig. 1 bis 12 dargestellten
Drehmomentwandlern ist jede Schaufel des Pumpenrads oder des
Turbinenrads mit einer Übergangsbegrenzung ausgebildet, die den
radial inneren und den radial äußeren Halbabschnitt
voneinander trennt. In diesem Fall kann eine Stromteilung aufgrund
der Strömungsregulierfunktion der Übergangsbegrenzung im
Wesentlichen verhindert werden, und selbst wenn Stromteilung
im radial inneren Abschnitt des Zirkulationswegs auftritt,
wo sich die Strömungsrichtung plötzlich ändert, erreicht
eine turbulente Strömung aufgrund der Stromteilung den
radial äußeren Abschnitt des Zirkulationswegs nicht. So können
das Pumpenrad und das Turbinenrad weiter verringerte axiale
Abmessungen aufweisen, ohne dass die Effektivfläche des
Strömungspfads verringert wäre, während für ein ausreichend
großes Drehmomentverhältnis und ein ausreichend großes
Drehmoment-Übertragungsvermögen gesorgt ist.
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Wenn die oben angegebene Übergangsbegrenzung als gestufter
Abschnitt ausgebildet wird, der vom radial inneren Halbabschnitt
jeder Schaufel des Pumpenrads oder des Turbinenrads
zum radial äußeren Halbabschnitt ansteigt, so dass der
radial äußere Abschnitt gegen den radial inneren Abschnitt
abgesetzt ist, können die Schaufel und die Übergangsbegrenzung
leicht durch Pressformen hergestellt werden. In diesem Fall
ist auch die Stabilität der Schaufeln in vorteilhafter Weise
verbessert.
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Zusammengefasst gesagt, verfügen die oben beschriebenen und
in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichten
Ausführungsformen über ein Pumpenrad, ein Turbinenrad und ein
Leitrad, um einen Öl-Zirkulationsweg zu bilden und ein
Drehmoment zu übertragen, wobei das Pumpenrad, das Turbinenrad
und das Leitrad jeweils mehrere Schaufeln aufweisen, wobei
jede der mehreren Schaufeln des Pumpenrads und/oder des
Turbinenrads über einen radial inneren und einen radial äußeren
Halbabschnitt verfügt, und mit einer Einrichtung zum
Regulieren eines Ölstroms, um eine Stromteilung am radial
inneren Halbabschnitt zu unterdrücken.
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Durch diese Anordnung kann eine Stromteilung im Wesentlichen
durch eine Einrichtung zum Regulieren eines Ölstroms
verhindert werden. So bleibt die Effektivfläche des Strömungspfads
erhalten und es wird ein hohes
Drehmoment-Übertragungsvermögen erzielt.
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Insbesondere verfügt jede Schaufel zumindest des Pumpenrads
und/oder des Turbinenrads über einen radial inneren
Halbabschnitt, einen radial äußeren Halbabschnitt und eine
Übergangsbegrenzung, die sich entlang dem Zirkulationsweg
erstreckt und den radial inneren und den radial äußeren
Halbabschnitt voneinander trennt.
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Ferner ist die Übergangsbegrenzung als gestufter
Übergangsabschnitt ausgebildet, der vom radial inneren Halbabschnitt
jeder Schaufel zum radial äußeren Halbabschnitt so ansteigt,
dass der radial äußere Halbabschnitt gegen den radial
inneren Halbabschnitt abgesetzt ist.
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Beim auf die oben beschriebene Weise aufgebauten
Drehmomentwandler ist jede Schaufel des Pumpenrads oder des
Turbinenrads mit einer Übergangsbegrenzung versehen, die den radial
inneren und den radial äußeren Halbabschnitt voneinander
trennt, wie oben beschrieben. Im Ergebnis kann aufgrund der
Strömungsregulierfunktion der Übergangsbegrenzung eine
Stromteilung im Wesentlichen verhindert werden, und selbst
dann, wenn eine Stromteilung im radial inneren Abschnitt des
Zirkulationswegs auftritt, wo sich die Strömungsrichtung
plötzlich ändert, erreicht die turbulente Strömung aufgrund
der Stromteilung einen radial äußeren Abschnitt des
Zirkulationswegs nicht.
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Wenn die oben beschriebene Übergangsbegrenzung als gestufter
Abschnitt ausgebildet wird, der vom radial inneren
Halbabschnitt jeder Schaufel des Pumpenrads oder des Turbinenrads
zum radial äußeren Halbabschnitt so ansteigt, dass der
radial äußere Abschnitt gegen den radial inneren Abschnitt
abgesetzt ist, kann die Übergangsbegrenzung leicht durch
Pressformen hergestellt werden. In diesem Fall ist auch die
Stabilität der Schaufeln verbessert.