Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von
wenigstens zwei Komponenten eines Drehmomentwandlers.
Drehmomentwandler, welche im allgemeinen in Kraftfahrzeugen zwischen
einem Antriebsaggregat, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, und
einem Getriebe, beispielsweise einem Automatikgetriebe, angeordnet
werden, sind aus einer Vielzahl von Komponenten aufgebaut. Die meisten
dieser Komponenten sind Metallteile, welche mit anderen Metallteilen durch
Verschweißen miteinander verbunden werden. Hierzu ist es bekannt, als
Schweißverfahren sogenannte Schutzgas-Schweißverfahren, auch MAG-Schweiß
verfahren genannt, einzusetzen. Bei derartigen Schutzgas-Schweiß
verfahren wird im miteinander zu verbindenden Bereich der beiden
Komponenten ein zusätzlicher Materialauftrag durch Abschmelzen eines
Schweißdrahts erzeugt.
Derartige Verfahren haben sich im Stand der Technik bewährt, da sie sehr
ökonomisch durchzuführen sind und mit diesen im allgemeinen eine
ausreichende Verbindungsfestigkeit zwischen den einzelnen Komponenten
erreicht wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verbinden
von wenigstens zwei Komponenten eines Drehmomentwandlers vorzusehen,
welches bei vereinfachter Durchführbarkeit die Herstellung von Produkten
mit erhöhter Qualität ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Verbinden
von wenigstens zwei Komponenten eines Drehmomentwandlers gelöst, bei
welchem Verfahren ein Schritt a) zum Verbinden der wenigstens zwei
Komponenten durch einen Laser-Schweißvorgang vorgesehen ist.
Durch Heranziehung eines Laser-Schweißvorgangs zum Verbinden von
Drehmomentwandler-Komponenten wird einerseits ein einfach durchzu
führendes Schweißverfahren verwendet, bei dem beispielsweise auf jegliche
Zufuhr von Schutzgas oder eines zum Abschmelzen vorgesehenen
Schweißdrahts verzichtet werden kann. Die Heranziehung eines Laser-Schweiß
vorgangs hat jedoch ferner folgenden Vorteil: Die Erfinder der
vorliegenden Anmeldung haben erkannt, daß bei Heranziehung eines Laser-Schweiß
vorgangs der beim Verschweißen auftretende Wärmeeintrag in die
miteinander zu verschweißenden Wandlerkomponenten verringert werden
kann. Dies wiederum hat zur Folge, daß die einzelnen miteinander zu
verschweißenden Komponenten ihre vor der Durchführung des Schweißvor
gangs vorliegende Teileform nahezu unverändert beibehalten, so daß nach
Durchführung des Schweißvorgangs weitere Bearbeitungsvorgänge an sich
nicht erforderlich sind. Ferner wird ermöglicht, daß verschiedene Bear
beitungsvorgänge, wie z. B. das Fein-Abdrehen, Schleifen oder Härten
bereits vor dem Schweißvorgang durchgeführt werden, so daß dieser oder
diese Bearbeitungsvorgänge nicht nachdem die einzelnen Komponenten
bereits miteinander verbunden worden sind vorgenommen werden müssen.
Um die einzelnen Komponenten in geeigneter Weise miteinander verbinden
zu können, wird vorgeschlagen, daß vor dem Schritt a) eine der Kompo
nenten mit einer im wesentlichen radial gerichteten und sich im wesentli
chen axial erstreckenden Verbindungsfläche versehen wird und eine weitere
Komponente mit einer im wesentlichen radial gerichteten und sich im
wesentlichen axial erstreckenden komplementären Verbindungsfläche zur
Schweißverbindung mit der Verbindungsfläche versehen wird.
Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die Verbindungsfläche
oder/und die komplementäre Verbindungsfläche jeweils durch einen
bezüglich einer Grund-Radialfläche versetzten Flächenbereich der einen
Komponente beziehungsweise der weiteren Komponente gebildet werden.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, daß vor dem Schritt a) eine der
Komponenten mit einer im wesentlichen axial gerichteten und sich im
wesentlichen radial erstreckenden Verbindungsfläche versehen wird und
eine weitere Komponente mit einer im wesentlichen axial gerichteten und
sich im wesentlichen radial erstreckenden komplementären Verbindungs
fläche zur Schweißverbindung mit der Verbindungsfläche versehen wird.
Auch hier kann es wieder von Vorteil sein, wenn die Verbindungsfläche
oder/und die komplementäre Verbindungsfläche jeweils durch einen
bezüglich einer Grund-Axialfläche versetzten Flächenbereich der einen
Komponente bzw. der weiteren Komponente gebildet werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren
beispielsweise zur Verbindung einer Pumpenschale des Drehmomentwand
lers als eine der Komponenten und einer Pumpennabe des Drehmo
mentwandlers als eine weitere Komponente herangezogen werden.
In diesem Falle kann dann vorgesehen sein, daß das Verfahren vor dem
Schritt a) umfaßt:
- - einen Schritt b) zum Härten der Pumpennabe oder/und
- - einen Schritt c) zur Drehbearbeitung der Pumpennabe oder/und
- - einen Schritt d) zum Schleifen der Pumpennabe oder/und
- - einen Schritt e) zum Drehbearbeiten der Pumpenschale.
Wie bereits angesprochen, vereinfacht dies die Herstellung des Dreh
momentwandlers, da die Durchführung dieser Schritte an den einzelnen
voneinander noch getrennten Komponenten einfacher ist als dann, wenn die
Komponenten bereits miteinander verbunden sind.
Eine besonders gute Verbindungsfestigkeit zwischen Pumpennabe und
Pumpenschale kann erhalten werden, wenn das Verfahren vor dem Schritt
a) einen Schritt f) umfaßt zum Ausbilden der Pumpennabe mit einer
kegelstumpfartigen Verbindungsfläche in ihrem mit der Pumpenschale zu
verbindenden Bereich und zum Ausbilden der Pumpenschale mit einer
komplementären kegelstumpfartigen Verbindungsfläche in ihrem mit der
Pumpennabe zu verbindenden Bereich.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die kegelstumpfartige Verbindungsfläche und
die komplementäre kegelstumpfartige Verbindungsfläche derart aufeinander
abgestimmt werden, daß bei gegenseitiger Anlage der beiden Verbindungs
flächen im wesentlichen keine der Verbindungsflächen über die jeweils
andere Verbindungsfläche hervorsteht. Es kann auf diese Weise sicherge
stellt werden, daß angrenzend an den miteinander zu verbindenden Bereich
keine Einkerbungen oder Nuten im Verbindungsbereich geschaffen werden,
welche möglicherweise eine Schwächung der miteinander zu verbindenden
oder verbundenen Komponenten erzeugen können. Das heißt, es ist hier
vorteilhaft, wenn die kegelstumpfartige Verbindungsfläche und die
komplementäre kegelstumpfartige Verbindungsfläche im wesentlichen den
gleichen Flächeninhalt aufweisen.
Alternativ ist es möglich, daß das Verfahren vor dem Schritt a) einen Schritt
g) umfaßt zum Ausbilden der Pumpennabe mit einer im wesentlichen axial
gerichteten und sich im wesentlichen radial erstreckenden Verbindungs
fläche und zum Ausbilden der Pumpenschale mit einer im wesentlichen axial
gerichteten und sich im wesentlichen radial erstreckenden komplementären
Verbindungsfläche, wobei vorzugsweise die Verbindungsfläche und die
komplementäre Verbindungsfläche im wesentlichen den gleichen Flächenin
halt aufweisen. Hierzu kann beispielsweise der Schritt g) das Ausbilden der
Pumpenschale mit einem sich im wesentlichen axial erstreckenden
Ringabschnitt umfassen, wobei eine freie Endfläche des Ringabschnitts die
komplementäre Verbindungsfläche bildet.
Weiter ist es alternativ möglich, daß das Verfahren vor dem Schritt a) einen
Schritt h) umfaßt zum Ausbilden der Pumpennabe mit einer im wesentlichen
radial gerichteten und sich im wesentlichen axial erstreckenden Ver
bindungsfläche und zum Ausbilden der Pumpenschale mit einer im
wesentlichen radial gerichteten und sich im wesentlichen axial erstrecken
den komplementären Verbindungsfläche, wobei vorzugsweise die Ver
bindungsfläche und die komplementäre Verbindungsfläche im wesentlichen
den gleichen Flächeninhalt aufweisen. Hierzu kann beispielsweise vor
gesehen sein, daß der Schritt h) das Ausbilden der Verbindungsfläche an
der Pumpennabe mit einer bezüglich einer Grund-Außenoberfläche der
Pumpennabe nach radial einwärts versetzten Verbindungsfläche umfaßt,
welche durch eine im wesentlichen radial verlaufende Schulterfläche in die
Grund-Außenoberfläche übergeht.
Auch hier ist es vorteilhaft, wenn die Axialerstreckung der versetzten
Verbindungsfläche im wesentlichen einer Axialerstreckung der kom
plementären Verbindungsfläche an der Pumpenschale entspricht.
Wenn der Schritt h) das Vorsehen eines sich im wesentlichen radial
erstreckenden Flansches an der Pumpennabe umfaßt, wobei eine Außen
umfangsfläche des Flansches die Verbindungsfläche bildet, dann kann der
Verbindungsbereich zwischen Pumpennabe und Pumpenschale nach radial
außen verlagert werden, was aufgrund der dann zur Verfügung stehenden
größeren Verbindungsflächen und günstigerer Hebelverhältnisse zu einer
stärkeren Belastbarkeit führt.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
ferner vorgesehen sein, daß eine der Komponenten eine Pumpenschale
umfaßt und eine weitere Komponente einen Deckel eines Wandlergehäuses
umfaßt und daß das Verfahren vor dem Schritt a) einen Schritt i) zum
Vorsehen jeweiliger Verbindungsflächen bzw. komplementärer Verbindungs
flächen an der Pumpenschale beziehungsweise an dem Deckel in dem
miteinander zu verschweißenden Bereich des Deckels und der Pumpen
schale umfaßt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren eine der Komponenten eine Turbinenschale
umfaßt und eine weitere Komponente eine Turbinennabe umfaßt und daß
das Verfahren vor dem Schritt a) einen Schritt k) zum Vorsehen jeweiliger
Verbindungsflächen bzw. komplementärer Verbindungsflächen an der
Turbinenschale beziehungsweise der Turbinennabe in dem miteinander zu
verschweißenden Bereich der Turbinenschale beziehungsweise der
Turbinennabe umfaßt.
Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren bei der Verbindung einer
Pumpenschale als eine der Komponenten und eines Anlasserzahnkranzes als
eine weitere Komponente herangezogen werden. Dabei ist es dann
vorteilhaft, daß die Pumpenschale und der Anlasserzahnkranz angrenzend
an ihre miteinander zu verschweißenden Bereiche mit im Wesentlichen spitz
aufeinander zu laufenden Flächenbereichen ausgebildet werden. Dies führt
dazu, daß in dem zu verbindenden Bereich für die Bestrahlung mit dem
Laser durch die im wesentlichen spitz aufeinander zulaufenden Flächenbe
reiche eine Strahlenfalle gebildet wird, so daß die durch den Laser
eingestrahlte Energie in erhöhtem Ausmaß zur Verbindung der Komponenten
genutzt werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung vor, daß das Verfahren
bei der Verbindung einer Deckelnabe eines Wandlergehäuses als eine der
Komponenten und eines Mitnehmerelements einer Überbrückungskupplung
als eine weitere Komponente herangezogen wird.
Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Drehmomentwand
ler durchgeführt werden, der eine Überbrückungskupplung mit einer über
einen Torsionsschwingungsdämpfer an eine Turbinenschale ankoppelbaren
Kupplungsscheibe aufweist. In diesem Falle bildet ein Eingangs- beziehungs
weise Ausgangselement des Torsionsschwingungsdämpfers eine der
Komponenten und die Turbinenschale bildet eine weitere Komponente.
Da, wie bereits angesprochen, durch Heranziehung des Laser-Schweißvor
gangs der Wärmeeintrag in die einzelnen Komponenten geringer ist und die
Formstabilität der einzelnen Komponenten bei Durchführung des Schweiß
vorgangs größer ist, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren ferner, daß
vor dem Schritt a) ein Schritt l) zum Anbringen von Turbinenschaufeln an
der Turbinenschale durchgeführt wird.
Auch dabei ist es dann vorteilhaft, wenn das Eingangs- bzw. Ausgangs
element des Torsionsschwingungsdämpfers und die Turbinenschale
angrenzend an ihre miteinander zu verschweißenden Bereiche mit aufein
ander im wesentlichen spitz zulaufenden Flächenbereichen ausgebildet
werden, welche dann, wie bereits vorangehend angesprochen, eine
Strahlenfalle für das eingestrahlte Laserlicht bilden.
Zur Erhöhung der Verbindungsstabilität zwischen den einzelnen miteinander
zu verbindenden Komponenten ist es bevorzugt, daß bei dem erfindungs
gemäßen Verfahren die miteinander zu verschweißenden Komponenten im
Bereich ihrer Verbindungsflächen beziehungsweise komplementären
Verbindungsflächen im wesentlichen vollflächig miteinander verschweißt
werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorzugsweise auch vorgesehen
sein, daß die miteinander zu verschweißenden Komponenten in ihren
miteinander zu verbindenden Bereichen zueinander winkelmäßig angeordnet
sind und mit jeweiligen Gehrungsflächen aneinander anliegen, wobei die
aneinander anliegenden Gehrungsflächen die Verbindungsfläche beziehungs
weise die komplementäre Verbindungsfläche bilden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner zum Verbinden eines Deckels
des Wandlergehäuses mit einer Deckelnabe herangezogen werden.
Weiter ist die Verwendung des Verfahrens zur Verbindung eines Kolbens
einer Überbrückungskupplung und der Deckelnabe möglich.
Bei bekannten Drehmomentwandlern wird im allgemeinen der Kolben über
Tangentialblattfedern oder dergleichen mit einer Deckelnabe oder der
gleichen verbunden. Eine derartige Anordnung hat jedoch das Problem zur
Folge, daß die Festigkeit der Federn exakt eingestellt werden muß, da eine
zu hohe Federfestigkeit zu einem Schleppmoment und zu einer erhöhten
Reaktionszeit führen kann. Erfindungsgemäß wird daher ferner vorge
schlagen, daß der Kolben in einem Bereich zwischen der Verbindung mit der
Deckelnabe und einem radial außen liegenden Reibflächenbereich wenig
stens in axialer Richtung elastisch verformbar ist. Es kann somit auf das
Vorsehen von Federn oder dergleichen zum Ermöglichen der Axialver
lagerung des Kolbens verzichtet werden.
Vorzugsweise ist dabei der Kolben in dem Bereich mit geringerer Wandungs
stärke ausgebildet.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann in einfacher Weise ein
Drehmomentwandler mit präzise wirkender Überbrückungskupplung
aufgebaut werden, wenn das Verfahren das Zusammensetzen der Deckel
nabe, des Deckels und des Kolbens zu einer Baueinheit mit den folgenden
Schritten umfaßt:
- m) Verbinden einer Komponente von Deckel und Kolben mit der
Deckelnabe, vorzugsweise vermittels eines Schweißvorgangs, wie
z. B. einem Laser-Schweißvorgang, einem Kondensatorentla
dungs-Schweißvorgangs, einem Schutzgas-Schweißvorgang oder durch
Vernieten oder dergleichen,
- n) Anordnen einer Kupplungsscheibe, Kupplungslamelle oder dergleichen
in einer Einbauposition bezüglich einer der Komponenten,
- o) Positionieren der anderen Komponente von Deckel und Kolben in
einer Einbauposition derart, daß die Kupplungsscheibe, Kupplungs
lamelle oder dergleichen zwischen den beiden Komponenten mit dem
gewünschten Bewegungsspiel aufgenommen ist,
- p) Verbinden der anderen Komponente mit der Deckelnabe vermittels
eines Laser-Schweißvorgangs.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Drehmomentwandler,
insbesondere zur Anordnung zwischen einer Brennkraftmaschine und einem
Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, umfassend wenigstens zwei
Komponenten, welche einem einen Laser-Schweißvorgang enthaltenden
Verfahren miteinander verbunden worden sind.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen beschrieben. Es
zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine mit einer Pumpennabe ver
bundene Pumpenschale;
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des Verbindungsbereichs zwischen
Pumpenschale und Pumpennabe;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Pumpennabe;
Fig. 4 eine Längsschnittansicht der Pumpennabe der Fig. 3;
Fig. 5 eine obere Hälfte eines Längsschnitts, welcher eine alternative
Art der Verbindung von Pumpenschale und Pumpennabe
darstellt;
Fig. 6 eine untere Hälfte eines Längsschnitts, welcher eine weitere
alternative Art einer Verbindung zwischen Pumpenschale und
Pumpennabe darstellt;
Fig. 7 eine Tell-Längsschnittansicht, welche eine weitere alternative
Verbindungsart zwischen Pumpenschale und Pumpennabe
darstellt;
Fig. 8, 9 jeweils einen Längsschnitt, welcher eine weitere alternative
Verbindungsart von Pumpenschale und Pumpennabe zeigt;
Fig. 10 eine Teil-Längsschnittansicht, welche die Verbindung einer
Pumpenschale mit einem Deckel eines Wandlergehäuses zeigt;
Fig. 11 eine der Fig. 10 entsprechende Ansicht, welche eine alterna
tive Verbindungsart zwischen der Pumpenschale und dem
Deckel des Wandlergehäuses zeigt;
Fig. 12, 13 jeweils einen Teil-Längsschnitt durch eine mit einer Turbinen
schale verbundene Turbinennabe;
Fig. 14, 15 jeweils einen Teil-Längsschnitt, wobei die Verbindung zwi
schen einer Pumpenschale und einem Anlasserzahnkranz
dargestellt ist;
Fig. 16, 17 jeweils eine Teil-Längsschnittansicht, welche die Verbindung
eines Mitnehmerelements einer Überbrückungskupplung mit
einer Deckelnabe des Wandlergehäuses zeigt;
Fig. 18-21 jeweils eine Längsschnittansicht, welche die Verbindung einer
Turbinenschale mit einer Eingangs- bzw. Ausgangskomponente
eines Torsionsschwingungsdämpfers zeigt;
Fig. 22 eine Teil-Längsschnittansicht, welche den allgemeinen Aufbau
eines Drehmomentwandlers zeigt; und
Fig. 23-28 verschiedene Arten der Verbindung einer Deckelnabe mit
einem Deckel des Wandlergehäuses und einem Kolben der
Überbrückungskupplung.
Es wird zunächst mit Bezug auf die Fig. 22 allgemein der Aufbau eines
Drehmomentwandlers beschrieben. Der in Fig. 22 erkennbare Drehmo
mentwandler 10 umfaßt ein Wandlergehäuse 12, welches im wesentlichen
aus einem Deckel 14 des Wandlergehäuses und einer Pumpenschale 16
aufgebaut ist. In einem radial äußeren Bereich sind der Deckel 14 und die
Pumpenschale 16, wie nachfolgend detaillierter beschrieben, miteinander
verbunden. Radial innen sind sowohl die Pumpenschale 16 als auch der
Deckel 14 mit entsprechenden Naben 18, 20 verbunden. In dem Innenraum
22 des Wandlergehäuses 12 ist ferner eine Turbinenschale 24 eines
Turbinenrads 25 vorgesehen, welche mit einer Turbinennabe 26 drehfest
verbunden ist. Die Pumpenschale 18 und die Turbinenschale 24 tragen
Pumpenschaufeln 28 bzw. Turbinenschaufeln 30, durch welche unter
Zwischenwirkung eines im Innenraum 22 angeordneten Arbeitsfluids eine
Drehmomentübertragungswechselwirkung erzeugt wird. Ferner ist im
Innenraum 22 ein mit Leitschaufeln 32 versehenes Leitrad 34 vorgesehen,
welches über einen allgemein mit 36 bezeichneten Freilauf auf einer
Leitradnabe 38 geführt ist.
Der Drehmomentwandler 10 weist ferner eine Überbrückungskupplung 40
auf, welche zur drehfesten Verbindung des Wandlergehäuses 12 und des
Turbinenrads 25 in einen eingerückten Zustand gebracht werden kann. Die
Überbrückungskupplung 40 wirkt zwischen dem Wandlergehäuse 12 und
der Turbinenschale 24 über einen allgemein mit 144 bezeichneten Torsions
schwingungsdämpfer. Der Torsionsschwingungsdämpfer 144 weist in
Umfangsrichtung bezüglich einander unter Zwischenwirkung von Dämp
fungsfedern 44 verdrehbare Komponenten 46, 48 auf, wobei die Kom
ponente 46 mit der Überbrückungskupplung 40 fest verbunden ist und die
Komponente 48 mit der Pumpenschale 24 fest verbunden ist. Je nach
Drehmomentübertragungsrichtung bildet jeweils eine der Komponenten 46,
48 ein Eingangselement des Drehmomentwandlers 144 und die jeweils
andere Komponente bildet das Ausgangselement.
Ferner sind am Deckel 14 an der einer Maschine zugewandten Seite in
Umfangsrichtung verteilt mehrere Ankoppelelemente 50 vorgesehen, durch
welche das Wandlergehäuse 12 an eine Kurbelwelle, eine Flexplatte oder
dergleichen angebunden werden kann.
Es wird darauf hingewiesen, daß der in Fig. 22 erkennbare Drehmoment
wandler von seinem Aufbau her an sich bekannt ist und nur eine spezifische
Ausgestaltungsart darstellt. Die verschiedenen Komponenten, wie z. B.
Überbrückungskupplung, Torsionsschwingungsdämpfer, Turbinen- und
Pumpenschale bzw. Rad, Leitrad und dergleichen können in verschiedenen
Ausgestaltungsarten ausgebildet werden.
Nachfolgend werden mit Bezug auf die Fig. 1 bis 9 verschiedene Möglichkei
ten beschrieben, wie vermittels eines Laser-Schweißvorgangs die Pumpen
schale 16 und die Pumpennabe 18 miteinander verbunden werden können.
Eine erste dieser Verbindungsmöglichkeiten wird mit Bezug auf die Fig. 1 bis
4 beschrieben.
Wie man insbesondere in den Fig. 2 und 4 erkennt, ist die im wesentlichen
hohlzylindrisch ausgebildete Pumpennabe 18 in ihrem zur Verbindung mit
der Pumpenschale 16 vorgesehenen Bereich mit einer kegelstumpfartigen
Verbindungsfläche 54 ausgebildet. Die Pumpenschale 16 weist in ihrem
radial inneren Bereich eine komplementäre kegelstumpfartige Verbindungs
fläche 56 auf. Dabei ist der Kegelwinkel dieser beiden Flächen derart
gewählt, daß beide Flächen 54, 56 den gleichen Flächeninhalt aufweisen
und vollflächig aneinander anliegen, d. h. keine der Fläche über die andere
Fläche hin aussteht. Es kann somit im Verbindungsbereich die Bildung
irgendwelcher Nuten oder Kerben, welche eine Schwächung der Kom
ponenten oder der miteinander verbundenen Komponenten zur Folge hat,
vermieden werden. Der Kegelwinkel α der Pumpennabe 18 und der in den
dargestellten Ausführungsbeispiel den Winkel α zu 90° ergänzende
Kegelwinkel der komplementären Verbindungsfläche 56 an der Pumpen
schale 16 sind dabei in Abhängigkeit vom Verhältnis der Wandungsdicke
der Pumpennabe 18 bzw. der Pumpenschale 16 in dem miteinander zu
verbindenden Bereich auszubilden. Das heißt, je dicker die Pumpennabe 18
im Verhältnis zum Pumpenschale 16 wird, desto größer wird der Kegelwinkel
α und desto kleiner wird der Kegelwinkel β der komplementären Ver
bindungsfläche 56. Im dargestellten Beispiel liegt der Winkel α bei ca. 53°
Es wird darauf hingewiesen, daß die Winkel α und β auch jeweils zu
anderen axial oder radial stehenden Linien gemessen werden können und
die Fig. 2 lediglich ein darstellendes Beispiel angibt. Auch ist es möglich,
daß im Bereich der Verbindung dieser beiden Komponenten die Pumpen
schale 16 sich nicht genau radial erstreckt, wobei dann eine entsprechend
andere Bemessung der Winkel vorzunehmen ist.
Zur Verbindung der beiden Komponenten 16, 18 wird parallel zu den
Verbindungsflächen beziehungsweise komplementären Verbindungsflächen
54, 56 Laserlicht eingestrahlt, so daß, wie durch den schraffierten Bereich
in Fig. 2 und den dunkel erkennbaren Bereich in Fig. 1 gezeigt, eine über die
gesamten Verbindungsflächen bzw. komplementären Verbindungsflächen
54, 56 hinwegreichende, d. h. vollflächige, Schweißverbindung erzeugt
wird. Wie in Fig. 2 bei 58 gezeigt, kann nach dem Verschweißen die
Pumpenschale 16 in ihrem zum Gehäuseinneren weisenden Bereich in einem
geringen Ausmaß abgedreht werden, um hier eine glatte Oberfläche für ein
das Leitrad 34 axial abstützendes Nadellager oder dergleichen zu bilden.
Durch die Heranziehung des Laser-Schweißvorgangs wird der Wärmeeintrag
in die einzelnen Komponenten hinsichtlich eines Schutzgasschweißvorgangs
deutlich verringert. Dies hat zur Folge, daß die einzelnen Komponenten ihre
Form beim Laser-Schweißvorgang nahezu unverändert beibehalten. Es kann
somit beispielsweise die Pumpennabe 18 bereits vor dem Verschweißen mit
der Pumpenschale 16 auf ihre endgültige Form abgedreht, geschliffen und
gehärtet werden. Dieser Vorgang konnte bisher erst nach Vollendung des
Schutzgasschweißvorgangs vorgenommen werden, so daß zum Härten der
Pumpennabe die Pumpennabe und die Pumpenschale in eine entsprechende
Apparatur eingebracht werden müssen, was oftmals zur folge hatte, daß die
Pumpennabe nicht in ihrem gesamten Oberflächenbereich gehärtet werden
konnte.
Die Verwendung des Laser-Schweißvorgangs führt zu einer äußerst festen
Verbindung der einzelnen Komponenten, was insbesondere im Bereich der
Verbindung zwischen Pumpenschale und Pumpennabe von Bedeutung ist,
da eine völlig versatzfreie Montage des Wandlers zwischen der Brenn
kraftmaschine und dem Getriebe praktisch nicht möglich ist und daher auf
die Verbindung verschiedener Komponenten eine Biegebelastung ausgeübt
werden kann. Auch stellt die Heranziehung des Laser-Schweißvorgangs
sicher, daß durch das Aufschmelzen der Teile in ihren jeweiligen Ver
bindungsflächen und die dadurch erzeugte materialschlüssige Verbindung
eine dichte Verbindung geschaffen wird. Da die einzelnen Komponenten bei
der Durchführung des Schweißvorgangs ihre Form nahezu unverändert
beibehalten und da vor der Durchführung des Schweißvorgangs die
voneinander getrennten Komponenten mit erhöhter Genauigkeit fein
bearbeitet werden können, wird ein Endprodukt erhalten, welches eine
deutlich erhöhte Fertigungsgenauigkeit aufweist, was insbesondere im
Bereich der Pumpennabe und der Pumpenschale, welche jeweilige Lager
flächen, beispielsweise für das Axiallager des Leitrads beziehungsweise
einen Radialwellendichtring, bilden, von Vorteil ist.
Es wird darauf hingewiesen, daß die winkelmäßige Ausgestaltung der
Verbindungsflächen, wie sie in den Fig. 1 bis 4 erkennbar ist, auch bei
Teilen verwendet werden kann, die zu einer Drehachse nicht punkt- oder
rotationssymmetrisch verlaufen. Das heißt, es können Teile mit im
wesentlichen geradlinig verlaufenden Gehrungsflächen durch das Laser-Schweiß
verfahren im Bereich der dann aneinander anliegenden Gehrungs
flächen verschweißt werden.
Die Fig. 5 zeigt eine alternative Art der Verbindung der Pumpenschale 16
mit der Pumpennabe 18. In Fig. 5 weist die Pumpenschale 16 in ihrem radial
inneren Bereich einen sich im wesentlichen axial erstreckenden Ring
abschnitt 60 auf, der als die komplementäre Verbindungsfläche eine axiale
Stirnfläche 62 aufweist, die mit der Verbindungsfläche 64 der Nabe 18
verbunden wird. Dabei weist die Pumpennabe 18 dann die Verbindungs
fläche 64 als im wesentlichen axial gerichtete Endfläche auf. Der Ring
abschnitt 60 kann bei dem Formungsvorgang zum Herstellen der Pumpen
nabe 16, welche im allgemeinen aus einem Blechteil gepreßt wird, integral
mit dieser hergestellt werden.
In der Fig. 6 ist eine Verbindungsart dargestellt, bei welcher ein mit der
Pumpenschale 16 verbundener Ringabschnitt 64 der Pumpennabe 16 radial
außen überlagert ist und durch Laser-Schweißen mit dieser verbunden ist.
In Fig. 6 ist der Schweißbereich wiederum dunkel eingezeichnet. Man
erkennt, daß durch die bezüglich der Außenoberfläche der Pumpennabe 16
schräge Einstrahlung des Laserlichts der durch das Laserlicht durchsetzte
Volumenbereich ebenfalls schräg liegt. Dies trifft auch für die Ausgestaltung
der Fig. 5 zu, in welcher, ebenso wie in Fig. 6, die Einstrahlung aufgrund
der Ausbauchung der Pumpenschale 16 schräg und nicht orthogonal zur
Oberfläche der jeweiligen Verbindungsflächen erfolgt.
Hier bilden eine radial nach innen liegende Oberfläche 66 des Ringabschnitts
64 und eine Außenoberfläche 68 der Pumpennabe 16 die komplementäre
Verbindungsfläche bzw. die Verbindungsfläche.
Die Fig. 7 zeigt eine weitere Ausgestaltungsart, bei welcher die Pumpen
schale 16 und die Pumpennabe 18 durch Laser-Schweißen miteinander
verbunden sind. Die Fig. 7 zeigt, daß bei dieser Ausgestaltungsart die
Pumpennabe 18 einen Radialflansch 72 aufweist, dessen nach radial außen
weisende und sich im wesentlichen axial erstreckende Außenumfangsfläche
74 die Verbindungsfläche der Pumpennabe 18 bildet. In entsprechender
Weise weist die Pumpenschale 16 an ihrem radial innen liegenden Bereich
eine im wesentlichen radial gerichtete und sich axial erstreckende Fläche 76
als komplementäre Verbindungsfläche auf. Diese beiden Flächen 74, 76
werden durch das schematisch angedeutete Einstrahlen von fokussiertem
Laserlicht L parallel zu den jeweiligen Oberflächen stumpf miteinander und
vorzugsweise vollflächig verschweißt.
Diese Ausgestaltung hat einerseits den Vorteil, daß der Verbindungsbereich
zwischen Pumpenschale und Pumpennabe nach radial außen verlagert wird,
so daß durch die Vergrößerung der Umfangserstreckung der sich ergeben
den Schweißverbindung eine erhöhte Festigkeit erhalten wird, was
zusätzlich durch günstigere Hebelverhältnisse durch den größeren Abstand
von der Drehachse begünstigt wird. Andererseits weist die Ausgestaltungs
form gemäß Fig. 7 den Vorteil auf, daß an dem Radialflansch 72 der
Pumpennabe 18 eine Anlagefläche 78 für ein Nadellager 70 gebildet wird,
über welches das Leitrad 34 beziehungsweise eine diesem zugeordnete
Komponente in axialer Richtung abgestützt werden kann. Da bei Durch
führung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits vor dem Verschweißen
eine sehr präzise Feinbearbeitung der Pumpennabe möglich wird, kann die
Fläche 78 mit hoher Präzision ausgebildet werden, ohne diese Präzision
durch den Schweißvorgang nachfolgend zu beeinträchtigen.
Es wird darauf hingewiesen, daß in Fig. 7 die Einstrahlung des Laserlichts
von beiden axialen Seiten her möglich ist.
Die Fig. 8 und 9 zeigen eine weitere Art der Verbindung der Pumpenschale
16 mit der Pumpennabe 18 durch einen Laser-Schweißvorgang. Man
erkennt in diesen Figuren, daß an einem axialen Ende, an dem die Pumpen
nabe 18 mit der Pumpenschale 16 zu verbinden ist, eine bezüglich der
Außenoberfläche 68 der Pumpennabe 18 radial zurückversetzte Fläche 80
als Verbindungsfläche ausgebildet ist. Die Verbindungsfläche 80 geht über
eine Schulter 82, welche sich im wesentlichen radial erstreckt, in die
Außenoberfläche 68 über. Die Breite oder Axialerstreckung der Ver
bindungsfläche 80 entspricht dabei im wesentlichen der Dicke der
Pumpenschale 16 in ihrem radial inneren Bereich und somit im wesentlichen
der Axialerstreckung der komplementären Verbindungsfläche 84 an der
Pumpenschale 16. Bei dieser Ausgestaltungsform wird zur Herstellung der
Schweißverbindung das Laserlicht in der Darstellung von links und im
wesentlichen parallel zu den Flächen 84, 80 eingestrahlt. Dies hat in
Verbindung mit dem Vorsehen der Schulter 82 den Vorteil, daß bei
Durchführung des Schweißvorgangs keine Schweißspritzer auf die
Außenoberfläche 68 der Pumpennabe gelangen können, so daß diese der
Lagerung verschiedener Dichtungskomponenten dienende Oberfläche 68 mit
unverminderter Qualität erhalten bleibt.
Bei allen vorangehend mit Bezug auf die Fig. 1 bis 9 beschriebenen Arten
der Verbindung zwischen Pumpennabe und Pumpenschale ergeben sich die
deutlichen Vorteile, daß aufgrund der Verwendung eines Laser-Schweißvor
gangs zum Verbinden der Teile die Form der Teile nicht beeinträchtigt wird.
Das heißt, es wird die Verbindung der Teile in ihrer letztendlich zum Einbau
vorgesehenen und bearbeiteten Konfiguration ermöglicht. Dies wiederum
ermöglicht, daß aufgrund der leichten Zugänglichkeit die Nabe als separates
Bauteil vollständig bearbeitet und gehärtet werden kann, ohne dabei durch
eine bereits fest mit dieser verbundene Komponente, wie z. B. die
Pumpenschale, behindert zu werden, wie dies beim Stand der Technik der
Fall ist. Ferner führt der Laser-Schweißvorgang im Bereich der miteinander
zu verbindenden Verbindungsflächen bzw. komplementären Verbindungs
flächen zu einem Aufschmelzen dieser Flächen und somit einer über die
gesamten Flächen hinweg materialschlüssigen Verbindung der Teile mit
hoher Festigkeit und Dichtigkeit, ohne zusätzliches Material auftragen zu
müssen, wie dies beim Schutzgasschweißen der Fall ist.
Die Fig. 10 und 11 zeigen eine Verbindung zwischen dem Deckel 14 des
Wandlergehäuses 12 und der Pumpenschale 18 in deren radial äußeren
Bereich. Dabei zeigt die Fig. 10 eine Ausgestaltung, bei welcher eine axiale
Stirnfläche der Pumpenschale 18 eine Verbindungsfläche 86 bildet und eine
axiale Stirnfläche des Deckels 14 eine komplementäre Verbindungsfläche 88
bildet. In Fig. 10 ist dunkel wieder der sich durch Verschweißen der beiden
Komponenten vermittels Laserlichteinfall parallel zu den jeweiligen
Verbindungsflächen ergebende Schweißbereich eingezeichnet. Man erkennt,
daß an dem Deckel 14 die komplementäre Verbindungsfläche 88 eine
bezüglich einer Grund-Axialfläche 90 des Deckels 14 zurückversetzte Fläche
ist. Dies führt zu folgendem Vorteil. Die zwischen dem Deckel 14 und der
Pumpenschale 18 zu bildende Schweißnaht ist die letzte Verbindung, die
beim Zusammenbau des Drehmomentwandlers hergestellt wird. Nach
diesem Verbindungsvorgang ist der Innenraum 22 des Wandlers nicht mehr
frei zugänglich, d. h. es kann kein Schmutz entfernt werden und es können
Axial- oder Radialspiele nicht mehr eingestellt werden. Die zwischen der
zurückversetzten komplementären Verbindungsfläche 88 und der Grund-Axi
alfläche 90 gebildete Schulter 92 verhindert, daß bei Durchführung des
Schweißvorgangs irgendwelche Schweißspritzer ins Innere des Wandlers
gelangen können. In gleicher Weise wäre es auch denkbar, daß eine
entsprechende Stufe an der Stirnfläche der Pumpenschale 18 gebildet ist.
Auch hier ist wieder von wesentlichem Vorteil, daß bei Durchführung des
Laser-Schweißvorgangs die Komponenten ihre ursprüngliche Form nahezu
unverändert beibehalten, so daß das Vorhalten entsprechender Toleranzma
ße, wie es beim Stand der Technik der Fall war, hier nicht mehr erforderlich
ist. Dies ermöglicht es, die einzelnen Teile mit äußerst genauer Passung und
möglichst geringem Zwischenraum bezüglich einander anzuordnen, so daß
der vorhandene Bauraum besser genutzt werden kann bzw. insgesamt
Bauraum eingespart werden kann. Insbesondere die Zentrierungen und
Aufnahmen für Lager oder ähnliche Bauteile können axial kürzer ausgebildet
werden.
Man erkennt in Fig. 10 ferner, daß die Radialerstreckung der zurückver
setzten komplementären Verbindungsfläche 88 im wesentlichen der Dicke
D der Pumpenschale 18 in ihrem axialen Endbereich entspricht.
Die Fig. 10 zeigt eine Art der Verbindung, bei welcher an der Pumpenschale
16 als Verbindungsfläche ein sich im wesentlichen axial erstreckender und
nach radial außen weisender Verbindungsflächenbereich 94 vorgesehen ist
und am Deckel 14 ein bezüglich einer Grund-Innenumfangsfläche 100
zurückversetzter, d. h. nach radial außen verlagerter Flächenbereich eine
komplementäre Verbindungsfläche 96 bildet. Die komplementäre Verbin
dungsfläche 96 geht in die Grund-Innenumfangsfläche durch eine Radial
schulter 98 über. Die Breite B, d. h. Axialerstreckung, der komplementären
Verbindungsfläche 96 entspricht dabei im wesentlichen der Axialerstreckung
desjenigen Bereichs an der Pumpenschale 18, welcher die Verbindungs
fläche 94 bildet. Das Laserlicht L wird hier wieder näherungsweise parallel
zu den Verbindungsflächen, d. h. in Achsrichtung eingestrahlt. Auch hier
kann durch das Vorsehen der Radialschulter 98 wieder verhindert werden,
daß beim Schweißvorgang Schweißspritzer oder anderes Material in das
Pumpeninnere gelangen. Diese Verbindung kann auch derart ausgeführt
werden, daß die Radialschulter 98 weggelassen wird, so daß der axiale
Überlapp des Deckels 14 und der Pumpenschale 18 nahezu beliebig
eingestellt werden kann; dies ermöglicht das Abfangen der Toleranzen
anderer Bauteile des Wandlers in axialer Richtung, was wiederum zu einem
Aufbau mit möglichst geringer Axialerstreckung führt.
Auch in den in Fig. 10 und 11 gezeigten Verbindungen wird durch die
vollflächige Schweißverbindung wieder eine hohe Festigkeit und Dichtigkeit
erhalten, die aufgrund der zwischen den Flächen auftretenden Scherbela
stung auch der Übertragung großer Drehmomente standhalten kann.
Die Fig. 12 und 13 zeigen jeweils die Verbindung der Turbinenschale 24 mit
der Turbinennabe 26.
Wie man in Fig. 12 erkennt, ist bei herkömmlichen Drehmomentwandlern
diese Verbindung durch Vernieten dieser beiden Bauteile oder durch
Bolzenverbindung oder dergleichen hergestellt worden. Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird nun auch die Verbindung zwischen diesen
beiden Teilen durch das Vorsehen einer Laser-Schweißnaht erzeugt. Dies
führt zu dem Vorteil, daß durch den Wegfall der Niet- oder Bolzenköpfe und
durch den Entfall des Überlappens der beiden Komponenten der zur Ver
bindung erforderliche axiale Bauraum deutlich verringert werden kann. Die
Pumpenschale weist wiederum eine nach radial innen weisende Verbin
dungsfläche 102 auf und die Pumpennabe weist eine näherungsweise nach
radial außen weisende und sich axial erstreckende komplementäre
Verbindungsfläche 104 auf. Das Laserlicht wird wieder näherungsweise
parallel zu der Drehachse A eingestrahlt und es wird eine vollflächige
Verbindung der beiden Bauteile geschaffen. Da sich über die komplette
Wandstärke der Turbinenschale 24 eine vollflächige Verbindung herstellen
läßt, wird einerseits eine hohe Verbindungsfestigkeit geschaffen, anderer
seits können dünnere Turbinenschalen verwendet werden, ohne dabei Risse
in der Schale zu erzeugen, die im Bereich der Schweißverbindung erzeugt
werden könnten. Es kann somit die gesamte Turbine kostengünstig und
gewichtssparend hergestellt werden. Da bei dieser Art der Verbindung ein
im wesentlicher planer Verbindungsbereich geschaffen wird, welcher nur
wenig axialen Bauraum beansprucht, kann das Spiel eines Kolbens der
Überbrückungskupplung des Drehmomentwandlers in erforderlichem
Ausmaß bereitgestellt werden.
Um den Verbindungsvorgang zu erleichtern, ist bei der Ausgestaltung
gemäß Fig. 13 die komplementäre Verbindungsfläche 104 bezüglich einer
Grund-Radialfläche oder Außenumfangsfläche 106 der Pumpennabe 26 nach
radial einwärts zurückversetzt, so daß sich ein Axialanschlag für die
Pumpenschale 24 in ihrem radial inneren Bereich ergibt.
Die Fig. 14 und 15 zeigen die Verbindung der Pumpenschale 16 mit einem
Anlasserzahnkranz 108.
Auch bei der Verbindung des Anlasserzahnkranzes 108 mit dem Drehmo
mentwandler, beispielsweise im Bereich der Pumpenschale 16, so wie in
den Fig. 14 bis 15 dargestellt, ist es von Vorteil, ein Laser-Schweißver
fahren zu verwenden, da auch an die Formbeständigkeit und Rundlauf
genauigkeit des Anlasserzahnkranzes zum Erhalt einer hohen Lebensdauer
der Verzahnung desselben hohe Anforderungen gestellt werden. Das La
ser-Schweißverfahren ermöglicht wieder, daß die Pumpenschale 16 in ihrem
Oberflächenbereich, welcher eine Verbindungsfläche 110 bildet, mit einer
komplementären Verbindungsfläche 112 des Zahnkranzes im wesentlichen
ohne Verformung dieser Komponenten verschweißt werden kann. Man
erkennt in der Darstellung der Fig. 14 und 15 ferner, daß in demjenigen
Bereich, in dem das Laserlicht in Richtung auf die Verbindungsfläche 110
beziehungsweise komplementäre Verbindungsfläche 112 zu verläuft, die
beiden Komponenten jeweils mit Oberflächenbereichen 114, 116 bezie
hungsweise 118, 120 ausgebildet sind, die aufeinander spitz zulaufen. Es
wird dadurch eine Art Strahlenfalle für die Laserstrahlen gebildet, wodurch
die Fokussierung derselben weiter verbessert beziehungsweise unterstützt
wird und die Schweißeffizienz erhöht werden kann. Ferner ergibt sich
daraus der Vorteil, daß der Laserstrahl nicht mit hoher Präzision positioniert
werden muß, wodurch die Handhabung der Bauteile im Werkzeug der
Laserstrahlenanlage vereinfacht wird und an die Vorbereitung der Schweiß
naht keine hohen Anforderungen gestellt werden.
Bei Einsatz des Laser-Schweißverfahrens, wie es die vorliegende Erfindung
vorschlägt, kann das beim Stand der Technik bestehende Problem, daß sich
beim Schutzgas-Schweißvorgang der Zahnkranz zunächst ausdehnt und sich
dann wieder zusammenzieht, wodurch ein hochpräziser Zahneingriff des
Anlasserritzels mit dem Zahnkranz nur schwer realisierbar ist, vermieden
werden.
Die Fig. 16 und 17 zeigen die Anbindung eines Mitnahmeelements 130 an
einen Radialflansch 132 der Deckelnabe 20. Das Mitnahmeelement 130
bildet einen Mitnahmestern oder Kolben der Überbrückungskupplung 40 des
Drehmomentwandlers. Radial innen liegt das Mitnahmeelement 130 mit
einer Innenumfangsfläche 134 an einer Außenumfangsfläche 136 des
Flansches 132 auf. Um hier eine Dichtigkeit zu schaffen, ist in der
Außenumfangsfläche 136 des Flansches 132 eine Nut mit einem darin
angeordneten Dichtungs-O-Ring 138 vorgesehen. Im radial inneren Bereich
weist das Mitnahmeelement über eine Nietverbindung 140 festgelegt ein
Verbindungsteil 142 auf. Dieses Verbindungsteil 142 wird in seinem radial
inneren Bereich mit dem Flansch 132 der Deckelnabe 20 durch ein La
ser-Schweißverfahren verbunden. In der Darstellung der Fig. 16 überlappen sich
dabei der Flansch 132 und das Verbindungselement 142 in radialer Richtung
und das Laserlicht L durchstrahlt das Verbindungselement 142 nahezu
parallel zur Drehachse A, so daß im Bereich ihrer gegenseitigen Anlage das
Verbindungselement 142, welches dann eine Verbindungsfläche 144
aufweist und der Flansch 132, welcher dann eine komplementäre Ver
bindungsfläche 146 aufweist, verschweißt werden.
In der Darstellung der Fig. 17 wird das Verbindungselement 142 mit einer
Innenumfangsfläche 148, welche dann die Verbindungsfläche bildet, an die
Außenumfangsfläche 134 des Flansches 132 stumpf angeschweißt, wobei
das Laserlicht L wieder parallel zu den Flächen 148, 134 einfällt. Bei beiden
Ausgestaltungsarten kann aufgrund des geringen Wärmeeintrags bei
Durchführung des Schweißvorgangs sichergestellt werden, daß der O-Ring,
welcher vor dem Verschweißen eine sehr gute Zentrierung des Mitnahme
elements 130 bezüglich der Nabe 20 vorsieht, nicht geschmolzen wird.
Insbesondere bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 17 kann durch die
Stumpfschweißnaht ohne axialen Anschlag das Mitnahmeelement 130 axial
so geführt werden, daß die Kolbenanfederung wesentlich genauer einge
stellt werden kann, als dies bei der Ausgestaltung des Standes der Technik
der Fall war, bei der die Anbindung beispielsweise durch Verstemmen der
beiden Komponenten erzeugt wird, da axiale Toleranzen von Federn, des
Kolbens, der Lamellen, der Nabe und des Deckels nicht mehr berücksichtigt
werden müssen bzw. keine Auswirkung haben.
Durch das Verschweißen dieser beiden Komponenten kann das bisher
durchzuführende Verstemmen, welches zu großen Radialversätzen zwischen
dem Kolben und der Nabe geführt hat, so daß auch oftmals die Dichtigkeit
nicht in geeigneter Weise gewährleistet war, in dem Überlappbereich der
Komponenten vermieden werden.
Die Fig. 18 bis 21 zeigen die Anbindung eines andeutungsweise gezeigten
Torsionsschwingungsdämpfers an die Turbinenschale 24 vermittels eines
Laser-Schweißvorgangs. Wie man in Fig. 18 erkennt, weist der Torsions
schwingungsdämpfer ein Nabenteil sowie zwei seitlich des Nabenteils
liegende Deckscheibenteile mit jeweiligen Ansteuerbereichen für zwischen
dem Nabenteil und den Deckscheibenteilen wirkende Dämpfungsfedern auf.
Der Torsionsschwingungsdämpfer wirkt grundsätzlich wie an sich bekannte
Torsionsschwingungsdämpfer, indem unter Zwischenwirkung der oder
mehrerer Federn das Nabenteil und die Deckscheibenteile bezüglich einander
verlagerbar sind. Der Torsionsschwingungsdämpfer kann in verschiedensten
Arten ausgestaltet sein; maßgebend für die vorliegende Erfindung ist jedoch,
daß der Torsionsschwingungsdämpfer eine Baugruppe aufweist, welche zur
Ankopplung eine die Überbrückungskupplung vorgesehen ist, dies ist hier
das Nabenteil, und eine weitere Baugruppe aufweist, welche zur Ankopp
lung an die Pumpenschale 24 ausgebildet ist. Je nach Drehmoment
einleitungsrichtung bildet dann die eine Baugruppe das Eingangselement und
die andere Baugruppe das Ausgangselement des Drehmomentwandlers oder
umgekehrt.
Man erkennt in Fig. 18 ferner, daß die beiden Deckscheibenteile in ihrem
radial inneren Bereich mit einem im wesentlichen ringartig ausgeführten
Befestigungselement 162 durch eine Mehrzahl von Bolzen 164 fest
verbunden sind. Das Befestigungselement 162 ist dann an einer Ver
bindungsfläche 170 desselben mit einer komplementären, an einem
Oberflächenbereich der Turbinenschale 24 gebildeten Verbindungsfläche
166 durch Laser-Schweißen angeschweißt. Auch bei dieser Ausgestaltungs
art wird wieder durch die Teile hindurchgeschweißt.
Der Einsatz des Laser-Schweißverfahrens hat hier besondere Vorteile. Bisher
sind in diesem Bereich die zur Anbindung des Torsionsschwingungs
dämpfers an die Turbinenschale mit derselben zu verschweißenden
Blechteile durch Widerstandschweißen oder Schutzgasschweißen ver
schweißt worden. Das Widerstandsschweißen hat zu dem Problem geführt,
daß bei Vorsehen der Turbinenschaufeln 30 an der Turbinenschale 24 die
Positionierung von Schweißelektroden nicht möglich war und diese somit
erst nach dem Verschweißen die Schaufeln an der Turbinenschale
angebracht werden konnten. Bei diesem Vorgang war dann das an der
Turbinenschale bereits festgeschweißte Blechteil oftmals sehr hinderlich.
Beim Schutzgas-Schweißen besteht das Problem, daß aufgrund der relativ
starken Wärmeeinleitung das Verschweißen eines Blechteils mit der
Turbinenschale in dem Bereich, in dem auch die Turbinenschaufeln mit
derselben verbunden sind, bereits vor dem Verlöten der Schaufeln vor
genommen werden muß, was jedoch dann zur Folge hat, daß die gesamte
verschweißte Anordnung in den Lötofen mit eingebracht werden muß. All
diese Nachteile können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden
werden, da durch das Verwenden des Laser-Schweißvorgangs die
Turbinenschaufeln 30 bereits vor Anbinden des Befestigungselements 162
an die Turbinenschale 24 diese Turbinenschale 24 mit den einzelnen
Turbinenschaufeln 30 bestückt und mit diesen verlötet werden kann. Eine
Beeinträchtigung der Lötverbindung durch das Schweißen bzw. eine
Verformung einzelner Komponenten wird beim Laserschweißvorgang nicht
erzeugt.
Die Fig. 19 zeigt eine alternative Art der Anbindung des Torsionsschwin
gungsdämpfers an die Turbinenschale 24. Der Torsionsschwingungsdämpfer
ist in seinem Aufbau hinsichtlich der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 18 im
wesentlichen unverändert; lediglich das Deckscheibenteil 154 erstreckt sich
über die Verbindung mit den Nieten 164 hinaus nach radial einwärts und
bildet mit diesem Radialvorsprung 168 einen Befestigungsabschnitt zur
Anbringung an der Pumpenschale 24. Der Befestigungsabschnitt 168 weist
wiederum eine Verbindungsfläche 170 auf, mit welcher dieser an die
komplementäre Verbindungsfläche 166 der Pumpenschale 24 durch Laser-Schwei
ßen angebunden wird. Durch das Verzichten auf das zusätzliche
Befestigungselement 162 der Fig. 18 kann hier weiter axialer Bauraum
eingespart werden.
Die Fig. 20 zeigt eine Abwandlung, bei welcher das zentrale Teil oder
Nabenteil in Umfangsrichtung jeweils in den Bereichen, in welchen die
Deckscheibenteile n Bolzen 164 verbunden sind, Durchgangsöffnungen 176
aufweist, welche sich in Umfangsrichtung derart erstrecken, daß sie eine im
wesentlichen ungehinderte Verdrehbarkeit der beiden Deckscheibenteile
bezüglich des Nabenteils im gesamten Wirkungsbereich der Federn
ermöglichen. Gleichzeitig können die Umfangsendflächen der Öffnungen
176 Endanschläge für den Torsionsschwingungsdämpfer bilden.
Radial innen ist dann das Nabenteil an einer Verbindungsfläche 178
desselben mit der komplementären Verbindungsfläche 166 der Turbinen
schale 24 durch Laser-Schweißen verbunden.
Die Fig. 18 bis 20 zeigen eine Schweißverbindung, bei welcher der
Laserstrahl durch jeweils eine der beiden miteinander zu verschweißenden
Komponenten hindurchgerichtet wird. Es ist jedoch auch möglich, den
Laserstrahl wieder nahezu parallel zu den miteinander zu verschweißenden
Flächen einzustrahlen, wie sie in Fig. 21 dargestellt ist. Die Turbinenschale
24 und der mit dieser zu verbindende Abschnitt des Torsionsschwingungs
dämpfers, in diesem Falle der nach radial innen überstehende Abschnitt 168
des Deckscheibenteils 154, weisen angrenzend an ihre Verbindungsflächen
bzw. komplementären Verbindungsflächen 170, 166 wieder sich im
wesentlichen spitz einander annähernde Oberflächenbereiche 180, 182 auf,
welche eine Strahlenfalle bilden und somit zu einem Fokussiereffekt für die
Laserstrahlen L führen. Auch ist bei einer derartigen Ausgestaltungsart eine
hohe Positionierungsgenauigkeit zwischen der Turbinenschale 24 und dem
an dieser anzubringenden Bauteil nicht erforderlich.
Die Fig. 23 bis 28 zeigen verschiedene Möglichkeiten, in welchen ein
Kolben einer Überbrückungskupplung beziehungsweise ein Deckel des
Wandlergehäuses mit einer Deckelnabe verbunden werden können. Die
nachfolgende Beschreibung ist anhand einer Überbrückungskupplung 40
gegeben, bei welcher zwei Reibstellen vorhanden sind, nämlich einmal eine
Reibstelle einer Kupplungsscheibe 212 am Wandlergehäuse 12 und einmal
eine Reibstelle der Kupplungsscheibe 212 am Kolben 52 der Überbrückungs
kupplung 40. Es wird darauf hingewiesen, daß in gleicher Weise auch eine
Überbrückungskupplung verwendet werden könnte, welche lediglich eine
Reibstelle aufweist.
Beim Aufbau von Drehmomentwandlern, wie sie in den Fig. 23 bis 28
gezeigt sind, muß auf verschiedene Aspekte geachtet werden. So muß
beispielsweise durch den Kolben 52 das halbe Motormoment übertragen
werden können und ein ruckfreies axiales Verschieben bezüglich der
Deckelnabe gewährleistet werden. Ferner muß eine öldichte Abtrennung der
beiden an den beiden axialen Seiten des Kolbens 52 gebildeten Druckräume
geschaffen sein, wobei darauf zu achten ist, daß möglichst geringe
Axialkräfte durch den Kolben übertragen werden. Ferner muß Sorge dafür
getragen werden, daß der Kolben nicht in Kontakt mit dem Turbinenrad 25
treten kann. Im Betrieb soll die Überbrückungskupplung nahezu geräuschfrei
arbeiten, d. h. soll im ausgerückten Zustand nicht klappern.
Bei allen in den Fig. 23 bis 28 gezeigten Ausgestaltungsarten wird deshalb
ein Kolben 52 verwendet, der in einem radialen Bereich 202 mit geringerer
Wandungsstärke ausgebildet ist, und der, wie nachfolgend beschrieben, fest
mit der Deckelnabe 20 verbunden ist. Es wird somit neben der Verringerung
der Teilezahl eine leichte und exakte Einstellmöglichkeit zum Vorsehen des
gewünschten Luftspiels für den Kolben 52 geschaffen.
Wenn man dabei zunächst die Fig. 23 betrachtet, so erkennt man, daß
sowohl der Deckel 14 als auch der Kolben 52 durch einen Schweißvorgang
mit der Deckelnabe 20 verbunden ist. Die Vorgehensweise zum Aufbau ist
wie folgt: Es wird zunächst die Deckelnabe 20 mit ihrer axialen Stirnfläche
208 mit der gegenüberliegenden axialen Stirnfläche 210 des Deckels
beispielsweise vermittels eines Laser-Schweißvorgangs oder auch eines
anderen Schweißvorgangs fest verbunden. Beispielsweise kann zur
Verbindung von Deckel 14 und Deckelnabe 20 die Nabe 20 einen radial
außen vorspringenden Anschweißflansch oder dergleichen aufweisen. Es
wird hier, wie bereits vorangehend beschrieben, beispielsweise wieder
durch eine der Komponenten Deckel und Deckelnabe hindurchgeschweißt.
Nachfolgend wird eine Lamelle, Kupplungsscheibe oder dergleichen 212
radial außen dem Deckel 14 gegenüberliegend oder an diesem anliegend
angeordnet. Danach wird der Kolben 52 mit seiner radial gerichteten
Stirnfläche 206 über die in entgegengesetzter Richtung gerichtete radiale
Stirnfläche 204 der Deckelnabe 20 so weit in Drehrichtung geschoben, bis
im radial äußeren Bereich das gewünschte Luftspiel für die Lamelle 212
beziehungsweise den Kolben 52 vorgesehen ist. Es ist beispielsweise eine
derartig präzise Einstellung möglich, daß praktisch kein oder nahezu kein
Luftspiel vorhanden ist. Darauf folgend wird der Kolben 52 mit der
Deckelnabe 20 in einem Laser-Schweißvorgang mit einer Stumpfnaht
verbunden. Es kann hier wieder parallel zu den beiden Flächen 204, 206
eingestrahlt werden.
Durch das äußerst verzugsarme Laserschweißen wird verhindert, daß
nachträglich noch irgendwelche Spannung in die aus Deckel 14, Deckelnabe
20, Kolben 52 und Lamelle 212 aufgebaute Baueinheit eingebracht werden,
so daß das gewünschte und definierte Kolbenspiel nicht beeinträchtigt wird.
Das heißt, dieser Laserschweiß-Vorgang bildet beim Zusammensetzen der
vorangehend beschriebenen Baueinheit den letzten Fügevorgang, da
einerseits dann die Einstellung der gewünschten Spiele möglich ist,
andererseits dafür gesorgt wird, daß eine nachträgliche ungewünschte
Verformung vermieden wird. Es kann somit verhindert werden, daß die sich
aus den axialen Toleranzen der Bauteile Kolben, Deckel, Lamelle mit Belägen
und Deckelnabe ergebende Toleranz das Axialspiel des Kolbens 52 vorgibt.
Da der Kolben 52 somit exakt in der gewünschten axialen Lage bezüglich
der Lamelle 212 beziehungsweise Deckels 14 fixiert ist, kann das Auftreten
eines erhöhten Schleppmoments, d. h. der Kolben ist zu nahe an der
Lamelle positioniert, oder einer erhöhten Reaktionszeit beziehungsweise
verminderter Übertragungsfähigkeit, d. h. der Kolben ist von der Lamelle
212 zu weit weg positioniert, vermieden werden. Ferner kann eine sehr
breite Schweißverbindung zwischen Kolben 52 und Nabe 20 mit ent
sprechender Stabilität erzeugt werden. Durch das Vorsehen von Rippen
(strichliert eingezeichnet) kann der Kolben 52 radial außen versteift werden.
Die Fig. 24 zeigt hier eine alternative Ausgestaltungsart, welche im
wesentlichen der vorangehend mit Bezug auf die Fig. 23 beschriebenen
Ausgestaltungsart entspricht, bei welcher jedoch der Deckel 14 mit der
Deckelnabe 20 durch einen anderen Schweißvorgang, z. B. einen Kon
densatorentladungs-Schweißvorgang, einen Schutzgas-Schweißvorgang
oder dergleichen, verbunden ist. Die Vorgehensweise zum Zusammensetzen
ist so wie vorangehend beschrieben, d. h. es wird zunächst der Deckel 14
mit der Deckelnabe 20 verbunden und nach Einlegen der Lamelle 212 und
definiertem Positionieren des Kolbens 52 bezüglich der Deckelnabe 20
werden diese beiden Komponenten durch einen Laser-Schweißvorgang
miteinander verbunden.
Die Fig. 25 zeigt eine Ausgestaltungsart, bei welcher die Vorgehensweise
zum Zusammensetzen der Baueinheit, bestehend aus Deckelnabe 20, Deckel
14, Kolben 52 und Lamelle 212, in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt
wird. Zunächst wird nämlich der Kolben 52 mit seiner axialen Stirnfläche
206 an eine gegenüberliegende axial gerichtete Stirnfläche 204 der
Deckelnabe 20, beispielsweise vermittels eines Laser-Schweißvorgangs,
angeschweißt. Dann wird die Lamelle 212 wiederum, so wie vorangehend
beschrieben, in den Deckel 14 eingelegt und der Deckel 14 mit seiner Fläche
208 gegenüberliegend der Fläche 210 der Deckelnabe 20 positioniert, wobei
diese beiden Flächen nunmehr radial gerichtet sind. Es kann somit der
Deckel 14 so lange axial bezüglich der Deckelnabe 20 verschoben werden,
bis wiederum das gewünschte Bewegungsspiel vorgesehen ist, d. h. Kolben
52, Lamelle 212 und Deckel 14 in der gewünschten gegenseitigen
Einbaulage sind. Danach wird der Deckel 14 mit der Deckelnabe 20 durch
einen Laserschweiß-Vorgang verbunden, wobei hier wieder parallel zu den
Flächen 208, 210 eingestrahlt werden kann. Da wieder der verzugsarme
Schweißvorgang am Ende durchgeführt wird, ist gewährleistet, daß das
einmal eingestellte Spiel für den Kolben 52 erhalten bleibt. Diese Ausgestal
tungsart hat den Vorteil, daß der Bereich 202 des Kolbens 52, in welchem
dieser verdünnt ausgebildet ist, sich nach radial innen weiter erstrecken
kann, wodurch der Kolben in axialer Richtung leichter verformbar ist.
Die Ausgestaltungsart gemäß Fig. 26 ist derart, daß sowohl die Anbindung
des Kolbens 52 an die Deckelnabe 20 als auch die Anbindung des Deckels
14 an die Deckelnabe 20 über einander gegenüberliegende und jeweils radial
gerichtete Flächen 206, 204 beziehungsweise 208, 210 vorgenommen ist.
Das heißt, es kann sowohl durch Positionierung des Deckels 14 bezüglich
der Deckelnabe 20 als auch des Kolbens 52 bezüglich der Deckelnabe 20
jeweils in axialer Richtung das gewünschte Spiel für den Kolben eingestellt
werden. Zur Anbindung beider Komponenten 14 und 52 an die Deckelnabe
20 wird dann jeweils ein Laserschweiß-Vorgang verwendet.
Die Fig. 27 zeigt eine Abwandlung der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 26,
bei welcher die Verbindung zwischen Deckel 14 und Deckelnabe 20
einerseits und Kolben 52 und Deckelnabe 20 andererseits in einen radial
weiter außen liegenden Bereich vorgenommen wird. Beide Komponenten
werden jedoch wieder vermittels eines Laser-Schweißvorgangs an die
Deckelnabe 20 angebunden. Die Vorgehensweise ist so wie vorangehend
beschrieben. Beispielsweise wird zunächst der Kolben 52 mit der Deckel
nabe 20 verschweißt, danach wird die Lamelle 212 in den Deckel 14
eingelegt und zusammen mit diesem an die Deckelnabe 20 herangeführt.
Nach Einstellen des gewünschten Bewegungsspiels für den Kolben 52 in
seinem radial äußeren Bereich wird dann auch der Deckel 14 mit der
Deckelnabe 20 verschweißt.
Die Fig. 28 zeigt wiederum eine Ausgestaltungsart, bei welcher der Kolben
52 mit der Deckelnabe 20 jeweils miteinander gegenüberliegenden axialen
Flächen 206, 204 verbunden wird. Hier wird wiederum der Deckel 14 mit
der Deckelnabe 20 an radial gerichteten Flächen verschweißt. Der Laser-Schweiß
vorgang wird zur Verbindung des Deckels 14 mit der Deckelnabe
herangezogen. Der Kolben 52 kann mit der Deckelnabe beispielsweise durch
einen Kondensatorentladungs-Schweißvorgang oder dergleichen verbunden
werden.
Bei allen vorangehend mit Bezug auf die Fig. 23 bis 28 beschriebenen
Ausgestaltungsarten ist es ein wesentlicher Aspekt, daß beim Zusammen
setzen der Baueinheit, bestehend aus Deckel, Deckelnabe, Kolben und
Lamelle der letzte Verbindungsvorgang ein Laser-Schweißvorgang ist, so daß
ein einmal eingestelltes und definiertes Bewegungsspiel für den Kolben
durch diesen letzten Fügevorgang nicht mehr beeinträchtigt wird bezie
hungsweise keine Spannungen in diese Baueinheit eingebracht werden. Im
Betrieb kann dann der bezüglich der Deckelnabe 20 festgelegte Kolben 52
in seinem Bereich mit verringerter Wandungsstärke 202 elastisch verformt
werden, so daß er im radial äußeren Bereich an die Lamelle 212 angenähert
beziehungsweise von dieser wegbewegt werden kann; die Bewegung tritt
entsprechend dem Druckverhältnis zwischen den beidseits des Kolbens 52
gebildeten Druckkammern auf. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird
eine hoch präzise Einstellung des Bewegungsspiels des Kolbens ermöglicht,
ohne durch einen nachfolgenden Verbindungsvorgang irgendwelche
ungewünschte Änderungen hervorzurufen.
Aus der vorangehenden Beschreibung verschiedener Ausgestaltungsarten,
bei welchen verschiedene Komponenten des Drehmomentwandlers jeweils
durch Laser-Schweißen miteinander verbunden werden, ist erkennbar, daß
insbesondere aufgrund der hohen Formstabilität der Komponenten bei
Durchführung eines Laser-Schweißvorgangs der gesamte Herstellungsvor
gang eines Drehmomentwandlers deutlich vereinfacht werden kann. Dies ist
einerseits dadurch bedingt, daß die sehr präzise Endbearbeitung der
verschiedenen Komponenten bereits vor Durchführung des Verbindens mit
anderen Komponenten und somit deutlich leichter durchgeführt werden
kann, und daß andererseits vor allem Turbinen- oder Pumpenschaufeln
bereits an die zugeordneten Schalen angebracht werden können, bevor die
Schalen mit anderen Komponenten verschweißt werden, was den Ver
bindungsvorgang der Turbinen oder Pumpenschaufel mit den jeweiligen
Schalen deutlich vereinfacht. Ferner hat die Heranziehung eines Laser-Schweiß
vorgangs den Vorteil, daß im Bereich der jeweiligen Verbindungs
flächen bzw. komplementären Verbindungsflächen im wesentlichen
vollflächige Schweißverbindungen geschaffen werden, die zu einer deutlich
erhöhten Verbindungsstabilität ohne dem Erfordernis eines zusätzlichen
Materialauftrags führen.
Es ist selbstverständlich, daß bei einem Drehmomentwandler nicht nur
jeweils zwei verschiedene Komponenten miteinander durch Laser-Schwei
ßen verschweißt werden können, sondern daß beliebig viele Komponenten
unter Heranziehung eines Laserschweißvorgangs miteinander verbunden
werden können; auch ist es selbstverständlich, daß Komponenten durch
Laser-Schweißen miteinander verbunden werden können, die vorangehend
nicht explizit aufgeführt worden sind. Beispielsweise kann auch der Deckel
des Wandlergehäuses an die Wandlernabe durch Laserschweißen ange
schweißt werden. Auch können die einzelnen Ankoppelelemente 50, mit
welchen der Drehmomentwandler 10 an eine Kurbelwelle angekoppelt wird,
mit dem Wandlerdeckel 14 durch Laser-Schweißen verbunden werden.