Verfahren zum Herstellen mehrerer verschiedener Strömungswandler und Verwendung von mindestens zwei solchen Strömungswandlern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum vor teilhaften und besonders wirtschaftlichen Herstellen von mehreren verschiedenen Strömungswandlern mit je unterschiedlichen Drehzahl-und(oder Drehmoment übersetzungen. (Unter Drehzahlübersetzung soll das Drehzahlverhältnis bei optimalem Wirkungsgrad verstanden werden.) Ferner wird noch eine sehr zweckmässige Verwendung von mindestens zwei sol chen Strömungswandlern in einem Strömungsgetriebe vorgeschlagen.
Auf zahlreichen Gebieten der Technik ist bereits ein einfaches und wirtschaftliches Herstellen von Ma schinen oder dergleichen sowie eine Verringerung der zugehörigen Ersatzteilhaltung dadurch angestrebt und auch mit gutem Erfolg erreicht worden, dass bei den verschiedenen, zu einer Typenreihe gehörigen, Typen der gleichen Maschinenart zum Teil gleiche Bauelemente verwendet werden.
Dieses sogenannte Baukastenprinzip hat jedoch im Strömungswandler- bau bislang kaum Eingang gefunden, da die zahl losen und sehr verschiedenen Verwendungsarten der Wandler, das Anpassen an die geforderten unter schiedlichen Drehzahl- und Drehmomentübersetzun- gen, ferner die vielen möglichen Beschaufelungsarten, die Zahl und Anordnung der Schaufelkränze u. a. m. eine Vielzahl von Wandlerbauarten mit abweichen den Formen und Abmessungen ergeben.
Erschwerend kommt noch hinzu, dass die Strömungsvorgänge in Wandlern sehr verwickelt und schwer zu erfassen sind und die sonst üblichen Strömungsmessverfahren in dem geschlossenen Wandlerkreislauf nicht ohne weiteres benutzt werden können.
Durch die Erfindung soll nun ein vorteilhafter Weg gewiesen werden, wie das Prinzip der Bau kastenbauweise mit seinen Vorteilen auch im Strö- mungswandlerbau angewandt werden kann, ohne dass dabei nachteilige Auswirkungen auf das Be triebsverhalten der Wandler, insbesondere auf deren Wirkungsgrade, in Kauf genommen werden muss.
Das erfindungsgemässe Verfahren betrifft das Herstellen mehrerer verschiedener Typen einer Typenreihe von Strömungswandlern von gleicher Grösse sowie mit annähernd gleicher Leistungs- aufnahme bei gleicher Primärdrehzahl, mit denen je unterschiedliche Drehzahl- und/oder Drehmoment übersetzungen erzielt werden sollen. Gerade diese Eigenschaften sind nänflich in vielen Fällen beson ders wichtig, z. B. dann, wenn die Wandler für die verschiedenen Gangbereiche eines Störungsgetriebes vorgesehen sind.
Das erfindungsgemässe Herstellungs verfahren besteht darin, dass bei allen Wandlertypen der gleichen Typenreihe für sämtliche einander ent sprechenden Bauteile mit Ausnahme der Turbinen- beschaufelung und/oder der Leitradbeschaufelung mindestens annähernd gleiche Bauteile verwendet werden, denen dann bei jedem einzelnen Wandlertyg eine andere, entsprechend seiner übersetzung aus gelegte Turbinenbeschaufelung und/bzw. Leitradbe- schaufelung hinzugefügt wird.
Dieses Verfahren hat sich von allen Möglich keiten als ganz besonders geeignet erwiesen, das. Übersetzungsverhältnis sei es der Drehzahlen oder der Drehmomente eines Strömungswandlers zu ver ändern. Dabei werden in erwünschter Weise die übrigen Eigenschaften der Wandler, insbesondere ihre Leistungsaufnahme, der Wirkungsgrad und die sogenannte Völligkeit der Wirkungsgradkurve, nicht oder höchstens unwesentlich beeinträchtigt.
Der Hauptvorteil des Verfahrens liegt aber vor allem auf wirtschaftlichem Gebiet und besteht insbe sondere in den nunmehr bedeutend kleineren Ferti gungskosten. Da nämlich die Anzahl der verschie- denen Bauteile einer ganzen Wandlertypenreihe sehr verringert ist, sind dementsprechend auch die Kosten für Modelle, Schablonen und sonstige Vorrichtungen, für Sondermaschinen und dergleichen erheblich niedriger als bei den bisherigen Herstellungs verfahren. Ausserdem sind nunmehr die Stückzahlen gleicher Einzelteile grösser, und die Vorratshaltung kann sowohl beim Hersteller als auch in den Zwi schen- und Auslieferungslagern kleiner gehalten werden, welche Umstände ebenfalls kostenmindernd wirken.
Auch die Verkürzung der Herstellungszeit dürfte nicht unbeachtlich sein.
Von den drei Verfahrensvarianten ist die mit einem Austausch der Turbinenbeschaufelung beson ders dann geeignet, wenn die verschiedenen Wandler- typen sowohl in der Drehzahl- als auch in der Dreh momentübersetzung Unterschiede aufweisen sollen. Ein Austausch der Leitradschaufeln empfiehlt sich dagegen, wenn - wie z. B. bei Anfahrwandlern im wesentlichen nur eine Steigerung der Moment wandlung im Anfahrbereich gewünscht wird.
Nach einer besonders günstigen Art des erfin dungsgemässen Verfahrens werden für die bei ver schiedenen Wandlertypen unterschiedlich ausgelegten Turbinen- bzw. Leitradschaufelungen zylindrische oder angenähert zylindrische Schaufeln verwendet. Diese lassen sich dann aus gezogenen oder gepressten Profilen oder aber durch Herausfräsen aus dem vollen Material herstellen; das ergibt eine hydraulisch günstige glatte Oberfläche und ist verhältnismässig billig. Auch für gegossene Schaufeln ist die zylin drische Schaufelform von Vorteil, da hierbei die Form- und Gussherstellung wesentlich erleichtert ist.
Die dadurch erzielte Fertigungsverbilligung wirkt sich deshalb ziemlich stark aus, da der verhältnis mässige Kostenanteil der bei jedem Typ verschieden artig auszuführenden Beschaufelung besonders hoch ist.
Es ist wohl bereits früher die Herstellung mehre rer Strömungswandlertypen vorgeschlagen worden, die sich lediglich durch ihre mit je anderer Beschau- felung ausgeführten Pumpenräder unterschieden. Bei einer ähnlichen vorbekannten Typenreihe wurden die Beschaufelungen des Pumpenrades sowie einer dritten Turbinenstufe je verschieden ausgeführt. Beide Herstellungsarten ermöglichen zwar ebenfalls eine Fertigungsverbilligung, hierbei ist jedoch im Ge gensatz zum Erfindungsgegenstand eine Abstufung der Aufnahmeleistung der Wandlertypen bezweckt worden.
Eine Änderung der Drehzahl- und!oder der Drehmomentübersetzungen, wie dies in der Praxis oft erforderlich ist und gemäss der Erfindung erzielt wird, wurde dagegen mit diesen älteren Vorschlägen nicht angestrebt. Ausserdem sind bei letzteren die für jeden Wandlertyp anders auszulegenden Pumpen- radbeschaufelungen - da sie fast stets räumlich ge krümmte Schaufeln aufweisen - gerade die am schwierigstan herzustellenden Bauteile, wodurch die Fertigungsverbilligung der gesamten Typenreihen wieder geschmälert wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht eine sehr wirtschaftliche Herstellung eines mehrgängigen Strömungsgetriebes, das mindestens zwei verschie denen Gangbereichen zugeordnete und wahlweise ein- und ausschaltbare Strömungswandler mit glei chen Primärdrehzahlen und annähernd gleicher Lei stungsaufnahme aufweist. Diese Bedingungen liegen nämlich bei den meisten mehrgängigen Wandler- getrieben vor, da dort zur Vereinfachung der Kon struktion die Pumpenräder aller Strömungskreisläufe auf einer gemeinsamen Primärwelle angeordnet sind.
Erfindungsgemäss wird demgemäss die Verwen dung von mindestens zwei nach dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellten Strömungswandlern in einem Strömungsgetriebe vorgeschlagen, wobei diese Wand- ler ein- und ausschaltbar und verschiedenen Gang bereichen zugeordnet sind und mit gleicher Dreh zahl angetrieben werden.
Ein solches Strömungsgetriebe weist also min destens zwei Wandler mit verschiedenen Drehzahl undjoder Drehmomentübersetzungen, jedoch mit gleicher Primärdrehzahl und annähernd gleicher Leistungsaufnahme und von gleicher Grösse auf. Diese Ausbildung bietet dann im wesentlichen die gleichen Vorteile, wie sie für das neue Herstellungs verfahren beschrieben wurden, nämlich kleinere Her stellungskosten, Verringerung der Ersatzteilhaltung und der Fertigungszeiten. Ausserdem wird dadurch die Konstruktion neuer Getriebe erleichtert und das hierbei stets in Kauf zu nehmende Entwicklungs risiko vermindert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nach stehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen Fig. 1 ein Strömungsgetriebe mit drei entleer- baren Strömungskreisläufen, von denen zwei als zur gleichen Typenreihe gehörende Wandler mit unter schiedlichen Turbinenbeschaufelungen ausgebildet sind, Fig.2 in grösserem Massstab einen Axialschnitt durch das Turbinenrad der Wandler des vorgenann ten Strömungsgetriebes, Fig. 3 und 4 einen achssenkrechten Schnitt nach <B><I>A -A</I></B> durch die Turbinenbeschaufelung des Wandlers 1 bzw.
2, Fig. 5 ein Vergleichsdiagramm mit den wichtig sten Kennlinien der Wandler 1 und 2, Fig. 6 einen Axialschnitt durch das Leitrad zweier anderer Strömungswandler einer gleichen Typenreihe, jedoch mit verschiedenen Leitrad- beschaufelungen, Fig.7 und 8 je einen achssenkrechten Schnitt nach B-B durch die Leitradbeschaufelungen dieser Wandler und Fig. 9 ein Vergleichsdiagramm mit den wichtig sten Kennlinien dieser zwei Wandler.
Das in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Strö mungsgetriebe weist einen Wandler 1 zum Anfahren und einen Wandler 2 für den mittleren Geschwin- digkeitsbereich auf. Zusätzlich ist noch eine Strö mungskupplung 3 für den obersten Gangbereich vorgesehen. Das Einschalten jedes Ganges erfolgt durch Füllen des zugehörigen Strömungskreislaufes und Entleeren der übrigen Kreisläufe über die ange deuteten Füll- und Entleerleitungen 4, 5 und 6.
Der nur teilweise dargestellte Antriebsmotor 7 gibt seine Leistung über die Getriebeeingangswelle 8 und den ins Schnelle übersetzenden Zahnradhochgang 9, 10 an die Primärwelle 11 ab, auf der die Pumpenräder 12, 13 und 14 sämtlicher Strömungskreisläufe be festigt sind. Bei eingeschaltetem, das heisst also ge fülltem Anfahrwandler 1, wird dann die Leistung von dem Turbinenrad 16 über das Zahnräderpaar 17, 18 auf die Abtriebswelle 19 weiter übertragen.
Im zweiten Gang ist lediglich der Wandler 2 gefüllt und der Kraftfluss verläuft von dem Turbinenrad 21 über die Kupplungsschale 22, das Kupplungs- turbinenrad 23 und das Zahnräderpaar 24, 25 wie derum zur Abtriebswelle 19. Im obersten Gang bereich ist schliesslich die Strömungskupplung 3 ge füllt, wobei deren Turbinenrad 23 die Leistung an die Welle 19 abgibt, und zwar ebenfalls über das Zahnräderpaar 24, 25.
Da die Pumpenräder der beiden Strömungs- wandler 1 und 2 auf einer gemeinsamen Primär welle 11 sitzen, sind ihre Drehzahlbereiche gleich. Damit ferner in jedem Gang die volle Motorleistung übertragen werden kann, müssen die Wandler auch für annähernd gleiche Leistungsaufnahme ausgelegt sein. Beide Wandler sind nun erfindungsgemäss als Wandler der gleichen Typenreihe und mit verschie dener Drehzahl- und Drehmomentübersetzung aus gebildet.
Es sind somit das Gehäuse 27 des Wand- lers 1 sowie seine Leitradbeschaufelung 28, das Pumpenrad 12 und dessen Beschaufelung mit je glei cher Grösse und Gestalt ausgeführt wie die entspre chenden Bauelemente 27' bzw. 28' und 13 des Wandlers 2. Lediglich die Beschaufelung der Turbi nenräder 16 und 21 ist bei beiden Wandlern ver schieden ausgelegt, um den gewünschten Unterschied in der Drehzahl- und Drehmomentübersetzung zu erzeugen. Weitere Einzelheiten der Turbinenrad ausbildung sind aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich.
Die der gleichen Typenreihe angehörenden Wandler ergeben die bereits an früherer Stelle aus führlich erläuterten Vorteile, insbesondere eine Fertigungsverbilligung, Verringerung der Vorrats und Ersatzteilhaltung und eine Verkürzung der Her stellungszeiten. Auch die Neukonstruktion solcher Strömungsgetriebe wird durch die typisierten und bereits erprobten Wandler erleichtert und verbilligt und das Risiko vermindert.
Der Stufensprung zwischen den Wandlergängen wird nach einer günstigen Ausführungsform zu einem Teil durch die verschiedene innere hydraulische Übersetzung der Wandler 1 und 2 und zum andern Teil durch die verschiedene Untersetzung der Zahn räderpaare 17, 18 und 24, 25 bewirkt. Dadurch lassen sich die Ventilationsverluste in den jeweils entleerten Wandlern niedrig halten.
Ein weiterer Vorteil dieser Auslegung besteht darin, dass die Zahnräderuntersetzung 24, 25 noch den Erforder nissen des Kupplungsganges angepasst und dann wie dies gemäss Fig. 1 der Fall ist - für den zweiten Wandlergang und den Strömungskupplungsgang ge meinsam benutzt werden kann.
Die Fig. 2 bis 4 zeigen in gegenüber Fig. 1 ver grösserter Darstellung die Ausführung der Turbinen räder 16 und 21 der Wandler 1 und 2. Die Turbi- nenradscheibe 30, der Turbinenradring 31 und in vielen Fällen auch die Nabe 32 sind bei beiden Wandlern gleich ausgebildet, so dass zum Herstellen der Turbinenräder aller Wandler dieser Typenreihen zumindest gleiche Schmiedrohlinge oder Gussmodelle verwendbar sind.
Die Turbinenbeschaufelungen sind dagegen verschieden ausgelegt, und zwar bei dem Anfahrwandler 1 entsprechend seiner grösseren Mo mentwandlung mit ziemlich stark gekrümmten Schaufeln 33a, 33b nach Fig. 3 (beachte den Krüm- mungsradius o), bei dem Marschwandler 2 mit wesentlich flacheren Schaufeln 34a, 34b, gemäss Fig. 4.
Die Turbinenschaufeln sind ferner zylindrisch gestaltet, das heisst, sie sind einfach gekrümmt und im vorliegenden Fall durch Fräsen hergestellt, wo durch eine glatte Schaufeloberfläche mit günstigen hydraulischen Eigenschaften gewährleistet wird. Um trotz der engen Schaufelteilung hinreichend dicke Fräser verwenden zu können,
sind die Schaufeln 33a und 34a aus dem vollen Material der Turbinen scheibe 30 und die Schaufeln 33b und 34b aus dem vollen Material des Turbinenradringes 31 heraus- gefräst. Mittels angedrehter Zapfen 35 bzw. 36 sind die Schaufeln mit dem Turbinenradring 31 bzw. mit der Turbinenradscheibe 30 vernietet.
Das Diagramm nach Fig. 5 zeigt in Abhängig keit von dem auf der Abszissenachse aufgetragenen Drehzahlverhältnis
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(n1 = Primärdrehzahl, n2 = Sekundärdrehzahl) zum Vergleich die wichtigsten Kennlinien der Wand- ler 1 und 2. Die stark ausgezogene Kurve
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gibt das Verhältnis des Sekundärmomentes zum Primär moment des Wandlers an, und
EMI0003.0082
stellt die entspre chende Kurve für den Wandler 2 dar.
Die Grenz werte dieser Kurven für den Betriebszustand h2 = 0 (festgebremstes Turbinenrad), das sind also die Strecken 0-38 und 0-39, werden als Mass für die Drehmomentübersetzung des zugehörigen Wandlers angesehen. Der Drehmomentübersetzungswert 0-38 des Anfahrwandlers 1 ist somit auf Grund der unter schiedlich ausgelegten Turbinenradbeschaufelung wesentlich grösser als der entsprechende Wert 0-39 des Marschwandlers 2. Die strichlinierten Kurven il und yj geben den Wirkungsgradverlauf für den Wandler 1 bzw. 2 an.
Ihre optimalen Wirkungsgrade r7ont und ij.Pt, sind dabei praktisch gleich gross. Die ihnen zugeordneten Drehzahlverhältnisse fpo±,t und W opt gelten, wie ein gangs erwähnt, als Masse für die Drehzahlübersetzung der Wandler. Sie ist also beim Marschwandler 2 grösser als beim Anfahrwandler 1.
In dem Diagramm sind ausserdem noch die punk tierten Kurven K und K' für die spezifische Lei stungsaufnahme des Wandlers 1 bzw. 2 eingetragen. Hiernach ist die Leistungsaufnahme in dem für eine Benutzung in Frage kommenden Betriebsbereich bei beiden Wandlern wie erwünscht fast gleich.
Ins gesamt lässt also das Kurvenschaubild deutlich er kennen, dass das Austauschen lediglich der Turbinen- beschaufelung eines Wandlers besonders vorteilhaft dazu geeignet ist, bei fast gleichbleibender Leistungs aufnahme die Drehzahlübersetzung zu vergrössern und die Drehmomentübersetzung zu verkleinern und umgekehrt.
Die Fig. 6 bis 9 zeigen Einzelheiten zweier Wandler einer andern Typenreihe, bei der die Leit- radbeschaufelungen je verschieden ausgelegt sind, während die Pumpen- und Turbinenradbeschaufelun- gen, ferner das Wandlergehäuse 48 sowie auch die übrigen Bauteile dieser Wandler je gleiche Ausbil dung besitzen.
Die Leitschaufeln 42 und 41 sind in diesem Falle beispielsweise aus gezogenen Profilen hergestellt und durch Zapfen 43, 44, 45 und 46 mit dem flanschartigen Leitradträger 47 sowie mit dem Leitradring 49 vernietet. Der Leitradträger 47 ist in dem Wandlergehäuse 48 eingesetzt und hieran in nicht dargestellter Weise festgeschraubt.
Die Leitschaufeln 41 des einen Wandlertyps (s. Fig. 7) sind ziemlich flach, die Leitschaufeln 42 des andern Typs (s. Fig. 8) dagegen anders geformt, vor allem stärker gekrümmt. Der Leitradträger 47 und der Leitradring 49 können bei beiden Wandlern gleich oder zumindest so ähnlich ausgebildet sein, dass hierfür wiederum gleiche Rohlinge, Dreh schablonen usw. verwendbar sind.
In dem Kurvenschaubild nach Fig. 9 sind in gleicher Weise wie in Fig. 5 die wichtigsten Kenn linien der beiden Wandlertypen zum Vergleich dar gestellt. Der stark ausgezogene Linienzug zeigt den Verlauf der Drehmomentverhältnisse
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für den Wandler mit einer Beschaufelung nach Fig. 8, die punktierte Linie e gibt den zugehörigen Wirkungs grad wieder.
Die entsprechenden Kurven
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und r@' gehören zu der Beschaufelung nach Fig. 7. Die spezifische Leistungsaufnahme K und K' ist in die sem Diagramm nicht dargestellt worden, da sie ähn lich wie nach Fig. 5 bei beiden Wandlertypen fast gleich ist.
Das Schaubild lässt erkennen, dass sich das Austauschen lediglich der Leitradbeschaufelung besonders dazu eignet, die Drehmomentwandlung hauptsächlich im Anfahrbereich zu verändern, da gegen die Momentwandlung im obern Drehzahlbe reich des Wandlers, ferner den gesamten Wirkungs gradverlauf f7 bzw. fj und die Drehzahlübersetzung Vopt bzw. fF@'"F,t sowie die spezifische Leistungs aufnahme K bzw. K' unverändert oder fast unver ändert zu belassen.
Der Wandlertyp mit der Kurve
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kann somit als besonders anfahrfreudig be zeichnet werden und eignet sich vor allem für einen Anfahrgang.
Das beschriebene Herstellungsverfahren kann bei Bedarf noch in der Weise erweitert werden, dass man die beiden Verfahrensvarianten - Austausch entweder der Turbinenbeschaufelung oder der Leit- radbeschaufelung - miteinander kombiniert. Aus gehend von einem bestimmten Wandlergrundtyp, können hiernach entweder die Turbinenbeschaufe- lung oder die Leitradbeschaufelung oder aber beide ausgetauscht werden. Man erhält dann eine ver grösserte Typenreihe, die z.
B. bei Verwendung von zwei verschiedenen Turbinenbeschaufelungen und zwei verschiedenen Leitradbeschaufelungen vier Wandlertypen pro Grundtyp umfasst. Die Betriebs verhältnisse lassen sich dadurch noch mehr variieren als bei den eingangs beschriebenen Typenreihen. Desgleichen dürften sich dann auch die Vorteile der Verminderung der Fertigungskosten, der Vorrats haltung usw. noch mehr auswirken.
Method for producing several different flow converters and using at least two such flow converters The invention relates to a method for the advantageous and particularly economical production of several different flow converters each with different speed and (or torque ratios. (Speed ratio is understood to mean the speed ratio with optimal efficiency .) Furthermore, a very expedient use of at least two such flow converters in a fluid transmission is proposed.
In numerous areas of technology, a simple and economical production of Ma machines or the like and a reduction in the associated spare parts inventory has already been sought and achieved with good success that the different types belonging to a series, types of the same type of machine are partly the same Components are used.
However, this so-called modular principle has hardly found its way into flow converter construction so far, because the countless and very different types of use of the converters, the adaptation to the different speed and torque ratios required, as well as the many possible types of blading, the number and arrangement of the Blade rings u. a. m. a variety of converter types with different shapes and dimensions result.
To make matters worse, the flow processes in converters are very complex and difficult to record and the otherwise usual flow measurement methods in the closed converter circuit cannot easily be used.
The invention is now intended to show an advantageous way of how the principle of the modular construction with its advantages can also be used in flow converter construction without adverse effects on the operating behavior of the converters, in particular on their efficiency, being accepted got to.
The method according to the invention relates to the production of several different types of a series of flow converters of the same size and with approximately the same power consumption at the same primary speed, with which different speed and / or torque ratios are to be achieved. It is precisely these properties that are particularly important in many cases, e.g. B. when the converters are provided for the various gear ranges of a fault transmission.
The manufacturing method according to the invention consists in that at least approximately the same components are used for all converter types of the same type series for all corresponding components with the exception of the turbine blading and / or the stator blading, which are then different for each individual converter type, according to its translation laid out turbine blading and / or. Diffuser is added.
This method has proven to be particularly suitable of all the possibilities for changing the transmission ratio, be it the speeds or the torques of a flow converter. Desirably, the other properties of the converters, in particular their power consumption, the efficiency and the so-called completeness of the efficiency curve, are not or at most insignificantly impaired.
The main advantage of the method is mainly in the economic field and consists in particular in the now significantly lower production costs. Since the number of different components of an entire series of transducers is very reduced, the costs for models, templates and other devices, for special machines and the like are accordingly considerably lower than with previous manufacturing processes. In addition, the number of items of the same item is now greater, and stocks can be kept smaller both at the manufacturer and in the intermediate and delivery warehouses, which circumstances also reduce costs.
The shortening of the production time should also not be negligible.
Of the three process variants, the one with replacement of the turbine blades is particularly suitable when the various converter types are to have differences in both the speed and torque transmission. An exchange of the stator blades is recommended, however, if - such. B. with starting converters essentially only an increase in the torque conversion in the starting area is desired.
According to a particularly advantageous type of the method according to the invention, cylindrical or approximately cylindrical blades are used for the differently designed turbine or stator blades for different converter types. These can then be made from drawn or pressed profiles or by milling out of the solid material; this gives a hydraulically favorable smooth surface and is relatively cheap. The cylindrical shovel shape is also advantageous for cast blades, as it makes molding and casting much easier.
The resulting production reduction has a rather strong effect, since the relative cost share of the blading, which has to be carried out differently for each type, is particularly high.
The manufacture of several types of flow converters has probably already been proposed earlier, which differ only in their pump wheels, each with different blading. In a similar previously known series, the blading of the impeller and a third turbine stage were each designed differently. Although both types of production also enable production to be cheaper, in contrast to the subject matter of the invention, the aim here is to graduate the input power of the converter types.
A change in the speed and / or torque ratios, as is often required in practice and is achieved according to the invention, was not aimed at with these older proposals. In addition, with the latter, the impeller blades, which have to be designed differently for each converter type - since they almost always have spatially curved blades - are precisely the components that are difficult to manufacture, which reduces the production cost of the entire series again.
The inventive method enables a very economical production of a multi-speed flow transmission which has at least two different gear ranges assigned and optionally switched on and off flow converters with the same primary speeds and approximately the same Lei stungsaufnahme. These conditions exist in most multi-speed converter transmissions because the pump impellers of all flow circuits are arranged on a common primary shaft in order to simplify the construction.
According to the invention, the use of at least two flow converters produced according to the proposed method is accordingly proposed in a flow transmission, these converters being able to be switched on and off and assigned to different gear ranges and being driven at the same speed.
Such a fluid transmission thus has at least two converters with different speeds andjoder torque ratios, but with the same primary speed and approximately the same power consumption and of the same size. This training then offers essentially the same advantages as were described for the new manufacturing process, namely smaller manufacturing costs, reducing the need for spare parts and manufacturing times. It also facilitates the construction of new transmissions and reduces the development risk that must always be accepted.
Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. 1 shows a flow transmission with three drainable flow circuits, two of which are designed as converters belonging to the same type series with different turbine blades, FIG. 2 shows, on a larger scale, an axial section through the turbine wheel of the converter of the aforementioned flow transmission, 3 and 4 a section perpendicular to the axis according to <B> <I> A </I> </B> through the turbine blades of the converter 1 or
2, Fig. 5 is a comparison diagram with the most important characteristics of the converter 1 and 2, Fig. 6 shows an axial section through the stator of two other flow converters of the same type, but with different stator blades, Fig. 7 and 8 each a perpendicular section after BB through the stator blades of these converters and FIG. 9 is a comparison diagram with the most important characteristics of these two converters.
The flow transmission shown in longitudinal section in FIG. 1 has a converter 1 for starting and a converter 2 for the medium speed range. In addition, a Strö flow clutch 3 is provided for the top gear range. Each course is switched on by filling the associated flow circuit and emptying the remaining circuits via the indicated filling and emptying lines 4, 5 and 6.
The only partially shown drive motor 7 outputs its power via the transmission input shaft 8 and the high speed gear 9, 10 to the primary shaft 11, on which the pump wheels 12, 13 and 14 of all flow circuits are be fastened. When the start-up converter 1 is switched on, that is to say, when the starting converter 1 is full, the power from the turbine wheel 16 is then further transmitted to the output shaft 19 via the pair of gears 17, 18.
In second gear, only the converter 2 is filled and the power flow runs from the turbine wheel 21 via the clutch shell 22, the clutch turbine wheel 23 and the pair of gears 24, 25 in turn to the output shaft 19. In the top gear area, the fluid coupling 3 is finally filled , its turbine wheel 23 delivering the power to the shaft 19, also via the gear wheel pair 24, 25.
Since the pump wheels of the two flow converters 1 and 2 sit on a common primary shaft 11, their speed ranges are the same. Furthermore, so that the full engine power can be transmitted in every gear, the converters must also be designed for approximately the same power consumption. According to the invention, both converters are now formed as converters of the same series and with different speed and torque ratios.
The housing 27 of the converter 1 and its stator blading 28, the pump wheel 12 and its blading are thus designed with the same size and shape as the corresponding components 27 'or 28' and 13 of the converter 2. Only the blading the turbine wheels 16 and 21 is designed differently for the two converters in order to produce the desired difference in the speed and torque ratio. Further details of the turbine wheel training are shown in FIGS. 2 to 4.
The converters belonging to the same type series result in the advantages already explained in detail earlier, in particular a reduction in production costs, a reduction in stocks and spare parts and a reduction in production times. The redesign of such fluid transmissions is also made easier and cheaper by the standardized and already tested converters, and the risk is reduced.
According to a favorable embodiment, the increment between the converter gears is partly due to the different internal hydraulic translation of the converter 1 and 2 and partly due to the different reduction ratio of the gear pairs 17, 18 and 24, 25. In this way, the ventilation losses in the emptied converters can be kept low.
Another advantage of this design is that the gear reduction 24, 25 is still adapted to the requirements of the clutch gear and then, as is the case according to FIG. 1, can be used together for the second converter gear and the fluid clutch gear.
FIGS. 2 to 4 show, in an enlarged representation compared to FIG. 1, the design of the turbine wheels 16 and 21 of the converters 1 and 2. The turbine wheel disk 30, the turbine wheel ring 31 and in many cases also the hub 32 are in both converters designed identically, so that at least the same forged blanks or cast models can be used to manufacture the turbine wheels of all converters of this type series.
The turbine blades, on the other hand, are designed differently, in the case of the start-up converter 1 with rather sharply curved blades 33a, 33b according to FIG. 3 (note the radius of curvature o) in accordance with its greater torque conversion, and in the case of the march converter 2 with significantly flatter blades 34a, 34b , according to Fig. 4.
The turbine blades are also cylindrical, that is, they are simply curved and, in the present case, manufactured by milling, which ensures favorable hydraulic properties by a smooth blade surface. In order to be able to use sufficiently thick milling cutters despite the narrow blade spacing,
the blades 33a and 34a are milled from the solid material of the turbine disk 30 and the blades 33b and 34b from the solid material of the turbine wheel ring 31. The blades are riveted to the turbine wheel ring 31 or to the turbine wheel disk 30 by means of turned pins 35 and 36, respectively.
The diagram according to FIG. 5 shows as a function of the speed ratio plotted on the abscissa axis
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(n1 = primary speed, n2 = secondary speed) for comparison the most important characteristics of converters 1 and 2. The strongly drawn out curve
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indicates the ratio of the secondary torque to the primary torque of the converter, and
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represents the corresponding curve for converter 2.
The limit values of these curves for the operating state h2 = 0 (locked turbine wheel), i.e. the distances 0-38 and 0-39, are regarded as a measure for the torque ratio of the associated converter. The torque ratio value 0-38 of the starting converter 1 is therefore significantly greater than the corresponding value 0-39 of the march converter 2 due to the differently designed turbine blades. The dashed curves il and yj indicate the efficiency profile for the converter 1 and 2, respectively.
Their optimal efficiencies r7ont and ij.Pt are practically the same. The speed ratios fpo ±, t and W opt assigned to them apply, as mentioned at the beginning, as the mass for the speed ratio of the converter. It is therefore greater for the march converter 2 than for the starting converter 1.
In the diagram, the dotted curves K and K 'for the specific power consumption of the converter 1 and 2 are also entered. According to this, the power consumption in the operating range in question for use is almost the same for both converters, as desired.
Overall, the curve diagram clearly shows that simply replacing the turbine blades of a converter is particularly advantageous for increasing the speed ratio and reducing the torque ratio and vice versa with almost the same power consumption.
6 to 9 show details of two converters of a different type series, in which the stator blades are each designed differently, while the pump and turbine wheel blades, furthermore the converter housing 48 as well as the other components of these converters each have the same design .
In this case, the guide vanes 42 and 41 are made, for example, from drawn profiles and riveted to the flange-like guide wheel carrier 47 and to the guide wheel ring 49 by means of pins 43, 44, 45 and 46. The stator carrier 47 is inserted in the converter housing 48 and screwed to it in a manner not shown.
The guide vanes 41 of one converter type (see FIG. 7) are fairly flat, whereas the guide vanes 42 of the other type (see FIG. 8) are shaped differently, especially more strongly curved. The stator carrier 47 and the stator ring 49 can be of the same or at least similar design in both converters so that the same blanks, rotary templates, etc. can be used for this.
In the graph according to FIG. 9, the most important characteristic lines of the two converter types are provided for comparison in the same way as in FIG. 5. The strong lines show the course of the torque ratios
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for the converter with a blading according to FIG. 8, the dotted line e shows the associated degree of effectiveness.
The corresponding curves
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and r @ 'belong to the blading according to FIG. 7. The specific power consumption K and K' has not been shown in this diagram, since it is almost the same for both converter types, similar to that shown in FIG.
The diagram shows that simply replacing the stator blades is particularly suitable for changing the torque conversion mainly in the start-up range, since the torque conversion in the upper speed range of the converter, furthermore the entire efficiency curve f7 or fj and the speed ratio Vopt or fF @ '"F, t as well as the specific power consumption K or K' remain unchanged or almost unchanged.
The converter type with the curve
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can thus be characterized as particularly easy to start and is particularly suitable for a starting gear.
The production process described can, if necessary, be expanded in such a way that the two process variants - replacement of either the turbine blades or the stator blades - are combined with one another. Based on a certain basic converter type, either the turbine blades or the stator blades or both can then be replaced. You then get a ver larger series that z.
B. when using two different turbine blades and two different stator blades includes four converter types per basic type. The operating conditions can thus be varied even more than with the type series described above. Likewise, the advantages of reducing manufacturing costs, keeping stocks, etc. should also have an even greater impact.