DE19805798A1 - Herstellungsverfahren für ein ringförmiges Element eines Drehmomentwandlers - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein ringförmiges Element eines Drehmomentwandlers und insbesondere ein Verfahren zum Herstellen des ringförmigen Elementes, indem ein flaches plattenförmiges Material oder Werkstück ringförmig gebogen wird.

Ein Drehmomentwandler stellt eine Einrichtung dar, welche drei Arten von Schaufelrädern (Laufrad, Turbinenrad und Leitrad) aufweist und ein Drehmoment durch ein Arbeitsfluid übertragen kann, welches den Innenraum des Drehmomentwand­ lers füllt. Das Laufrad ist an einer vorderen Abdeckung be­ festigt, welche mit einem Antriebsdrehelement gekoppelt ist, und überträgt ein Drehmoment an ein Abtriebselement durch das Arbeitsfluid, welches vom Laufrad zum Turbinenrad strömt. Ein im Drehmomentwandler aufgenommener Über­ brückungsdämpfer ist zwischen dem Turbinenrad und der vorderen Abdeckung angeordnet und koppelt mechanisch die vordere Ab­ deckung und das Turbinenrad miteinander, um hierdurch das Drehmoment von der vorderen Abdeckung direkt auf das Ab­ triebselement zu übertragen. Der Überbrückungsdämpfer umfaßt einen gegen die vordere Abdeckung zu drückenden Kolben, eine am Kolben befestigte Halteplatte, durch die Halteplatte ge­ tragene Torsionsfedern sowie eine angetriebene Platte, wel­ che in Drehrichtung mit dem Kolben durch die Torsionsfedern elastisch gekoppelt ist. Die angetriebene Platte ist an dem mit dem Abtriebselement gekoppelten Turbinenrad befestigt.

Der Drehmomentwandler stellt einen Rotationsmechanismus dar und viele von dessen Bauteilen sind ringförmig. Beispiels­ weise stellt eine in Fig. 1 dargestellte angetriebene Platte 20 ein ringförmiges Element dar und umfaßt einen ringförmi­ gen Befestigungsbereich 20b, welcher eine Form aufweist, die entlang der äußeren Umfangsfläche des Turbinenrades 5 ver­ läuft. Zudem umfaßt die angetriebene Platte 20 mehrere Klau­ en 20a, die sich vom Befestigungsbereich 20b zum (nicht dar­ gestellten) Motor erstrecken. Beim Stand der Technik wird das ringförmige Element durch die Verformung einer kreisför­ migen Platte ausgebildet, welche zuerst vorbereitet wird, indem ein ringförmiges Werkstück ausgeschnitten und Öffnun­ gen an dessen innerem Umfangsbereich ausgestaltet werden.

Jedoch ist die komplette Ausbeute bei Rohstoffen, welche zum Herstellen derartiger ringförmiger Werkstücke verwendet wer­ den, niedrig, wenn die angetriebene Platte 20 und weitere ringförmige Elemente aus ringförmigen Werkstücken mit einem Außenumfang hergestellt werden, der dem Befestigungsbereich 20b oder dergleichen entspricht, wenn derartige ringförmige Werkstücke durch das Ausschneiden eines ringförmigen Werk­ stücks aus flachem Material vorbereitet werden. Mit anderen Worten, stellt das Ausschneiden ringförmiger Werkstücke aus flachen Rohstoffen eine ineffiziente Verwendung von Material dar, da eine große Menge an Ausschuß oder Restmaterial re­ sultiert, welches nach dem Schneidevorgang übrigbleibt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein ringförmiges Element eines Drehmomentwandlers aus einem länglichen recht­ eckförmigen Plattenelement zu bilden, indem das Plattenele­ ment zu einer Ringform gewickelt und die Enden derart mit­ einander verbunden werden, daß die Herstellungsschritte und Herstellungskosten vermindert werden, wobei das ringförmige Element eine geeignete bzw. gute Rotationswuchtung aufweist.

Die Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche haben bevorzugte Ausgestal­ tungsformen der Erfindung zum Inhalt.

Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für ein ringförmiges Element eines Drehmomentwandlers mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Schritt geschaffen. Im ersten Schritt wird ein fla­ ches Plattenelement in eine vorgegebene Form geschnitten. Im zweiten Schritt wird das Plattenelement gewunden oder defor­ miert, um ein ringförmiges Element auszubilden, wobei die Enden des ringförmigen Elementes einander um eine kleine vorgegebene Länge überlappen. Im dritten Schritt wird ein Widerstandsschweißvorgang an den überlappenden Enden des ringförmigen Elementes durchgeführt und hierbei die gegen­ überliegenden Endbereiche miteinander verbunden, um ein fortlaufendes ringförmiges Element mit einer im wesentlichen gleichförmigen Dicke auszubilden.

Bei diesem Aspekt werden die gegenüberliegenden Endbereiche des ringförmigen Elementes im dritten Schritt miteinander überlappt und dadurch ein ausreichendes Volumen für den Schmelzvorgang durch das Widerstandsschweißen sicherge­ stellt, so daß eine übermäßige Reduktion der Dicke an den Verbindungsbereichen unterdrückt wird. Hierdurch kann ein Arbeitsvorgang unterbleiben, bei welchem durch das Schweißen ausgebildete abstehende Teile abgeschnitten werden, und zu­ sätzlich kann eine ausreichende Schweißfestigkeit beibehal­ ten werden. Da der Widerstandsschweißvorgang eine Steuerung bzw. Regelung der Wärmezuführung im Gegensatz zum herkömmli­ chen Schweißen ermöglicht, kann das Schweißen und Ausglühen gleichzeitig durchgeführt werden, so daß ein herkömmlicher Schritt, das Ausglühen betreffend, vermeidbar ist. Somit können die Anzahl der Herstellungsschritte und die Produk­ tionskosten vermindert werden. Eine geeignete Rotationswuch­ tung bzw. -balance kann bezüglich der Achse des Drehmoment­ wandlers beibehalten werden, ohne daß eine zusätzliche Bear­ beitung der Verbindungsbereiche erforderlich ist.

Vorzugsweise weist das Herstellungsverfahren zudem einen vierten Schritt auf. Im vierten Schritt wird das fortlaufen­ de ringförmige Element mit einem Prägestempel gepreßt, um das Element in eine konische Form zu gestalten.

Wenn zum Verbinden der überlappenden Enden im dritten Schritt ein Elektroschweißverfahren eingesetzt wird, resultieren abstehende Teile an der Schweißverbindung und ein weiterer Herstellungsschritt ist erforderlich, um die abstehenden Teile zu entfernen, so daß das Element für die nachfolgende Verwendung in einem rotierenden Drehmoment­ wandler ausgewuchtet bzw. in Balance ist.

Entsprechend obigen Aspekten entstehen keine abstehenden Teile bzw. aufgetragenes Schweißgut aufgrund der vorgegebe­ nen Überlappungslänge sowie aufgrund der Verwendung des Widerstandsschweißverfahrens zum Verbinden der Enden des ringförmigen Elementes, so daß die Herstellungseffizienz er­ höht und die Produktionskosten gesenkt werden.

Vorzugsweise stellt sich der dritte Schritt des Herstel­ lungsverfahrens der vorliegenden Erfindung derart dar, daß das Volumen des ringförmigen Elementes, welches in der Nähe der Verbindungsbereiche durch den Widerstandsschweißvorgang verringert ist, dem Volumen gleich ist, welches der Größe der überlappten Bereiche des ringförmigen Elementes ent­ spricht.

Da die Größe der überlappten Enden des ringförmigen Elemen­ tes vorgegeben sind, weisen die verbundenen Enden nach dem Schweißvorgang eine Dicke auf, welche im wesentlichen der Dicke des Restes des ringförmigen Elementes entspricht.

Vorzugsweise wird während des Widerstandsschweißschrittes der Ausglühvorgang an den verbundenen Bereichen des ringför­ migen Elementes im dritten Schritt durchgeführt. Demgemäß wird die Wärmezuführung während des Widerstandsschweißvor­ ganges derart gesteuert bzw. geregelt, daß gleichzeitig der Schweißvorgang zum Verbinden der gegenüberliegenden Enden des ringförmigen Elementes und der Ausglühvorgang der ver­ bundenen Enden in einem einzigen Schritt durchgeführt wer­ den. Folglich kann ein herkömmlicher Ausglühschritt vermie­ den und die Produktionskosten aufgrund der Verminderung der Schritteanzahl reduziert werden.

Die vorgenannte und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfol­ genden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit der bei­ gefügten Zeichnung ersichtlich. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Drehmoment­ wandlers mit einer angetriebenen Platte, welche durch ein Verfahren entsprechend einem Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung herstellbar ist;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer länglichen Platte, welche entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren in eine Form geschnitten wurde;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines ringförmigen Elementes, welches durch das Winden des Plattenelementes von Fig. 2 in eine Ringform entsprechend dem erfindungs­ gemäßen Verfahren verformt wurde;

Fig. 4 eine Bodenansicht des ringförmigen Elementes von Fig. 3, wobei die Enden des Plattenelementes erfin­ dungsgemäß miteinander verbunden sind;

Fig. 5 eine Bodenansicht des ringförmigen Elementes von Fig. 4, nachdem die Enden des Plattenelementes ent­ sprechend der vorliegenden Erfindung verbunden wur­ den;

Fig. 6 eine Seitenansicht des ringförmigen Elementes von Fig. 5; und

Fig. 7 eine Seitenansicht einer angetriebenen Platte, wel­ che aus dem ringförmigen Element von Fig. 6 herge­ stellt wurde.

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Drehmo­ mentwandlers 1 mit einer angetriebenen Platte 20, welche durch ein Herstellungsverfahren entsprechend einem Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgebildet wurde. Obgleich nicht dargestellt, ist ein (nicht dargestellter) Motor auf der linken Seite von Fig. 1 sowie ein (nicht dar­ gestelltes) Getriebe auf der rechten Seite von Fig. 1 ange­ ordnet.

Der Drehmomentwandler 1 stellt einen Mechanismus zum Über­ tragen eines Drehmomentes von einer Motorkurbelwelle auf eine Hauptantriebswelle eines Getriebes dar. Der Drehmoment­ wandler 1 besteht hauptsächlich aus einer vorderen Abdeckung 3, welche mit der Motorkurbelwelle durch eine flexible Plat­ te koppelbar ist, aus einem Laufrad 4, aus einem Turbinenrad 5, welches mit der Hauptantriebswelle des Getriebes, aus einem Leitrad 6 und aus einer Überbrückungskupplung 2.

Die Überbrückungskupplung 2 ist axial zwischen der vorderen Abdeckung 3 und dem Turbinenrad 5 angeordnet. Die Über­ brückungskupplung 2 besteht hauptsächlich aus einem Kolben 17, einer Halteplatte 19, einer angetriebenen Platte 20 und Tor­ sionsfedern 21.

Die angetriebene Platte 20 ist ringförmig, wie in den Fig. 1 und 7 dargestellt, und weist einen Befestigungsbereich 20b, der an einer Seite des Turbinenrades 5 gegenüberliegend dem Motor befestigt ist, sowie mehrere gebogene Klauen 20a auf, die in Umfangsrichtung in gegenüberliegenden Enden der Tor­ sionsfeder 21 eingreifen.

Das Herstellungsverfahren der angetriebenen Platte 20 wird nachfolgend erläutert.

In einem ersten Schritt wird ein flaches Plattenmaterial derart beschnitten, daß eine Platte 10 mit der in Fig. 2 dargestellten Form geschaffen wird, d. h. ein längliches rechteckförmiges Plattenelement mit mehreren hineingeschnit­ tenen Vorsprungsbereichen. In einem zweiten Schritt wird die geschnittene Platte 10 ringförmig gewickelt, um ein in Fig. 3 dargestelltes ringförmiges Element 11 zu bilden, wobei ein schmaler Bereich jedes Endes der geschnittenen Platte 10 das andere Ende um eine Länge t, wie in Fig. 4 dargestellt, überlappt.

In einem dritten Schritt werden die Endbereiche 11a und 11b des ringförmigen Elementes 11, welche einander um eine vor­ gegebene Länge t, wie in Fig. 4 dargestellt, überlappen, miteinander durch einen Widerstandsschweißvorgang verbunden, um ein fortlaufendes ringförmiges Element 12 zu schaffen, wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist. In diesem Schritt wird eine Spannung an die überlappten Endbereiche 11a und 11b des ringförmigen Elementes 11 von Klemmen 31 und 32 an­ gelegt, welche als Elektroden dienen und an die Endbereiche 11a und 11b eine geeignete mechanische Last in die durch die Pfeile von Fig. 4 dargestellte Richtung aufbringen. Indem die geeignete Last aufgebracht wird, können die durch den Schweißvorgang miteinander verbundenen Endbereiche 11a und 11b eine im wesentlichen der Dicke der sich von den ge­ schweißten Bereichen unterscheidenden Bereiche aufweisen. Bei diesem Vorgang wird die überlappende Größe, d. h. die Länge t des überlappenden Bereiches, derart vorgegeben, daß die Dicke des ringförmigen Elementes vor dem Schweißvorgang gleich der Dicke nach dem Schweißvorgang bleibt. Somit wird das der überlappenden Größe des ringförmigen Elementes 11 entsprechende Volumen derart eingestellt, daß es dem Volumen des ringförmigen Elementes 11 nahe den verbundenen Bereichen entspricht, welches durch den Widerstandsschweißvorgang ver­ mindert wird. Hierdurch kann das Volumen der Endbereiche ge­ spart werden, welches durch den Schweißvorgang schmilzt und eine Verminderung der Dicke der verbundenen Bereiche wieder unterdrückt. Des weiteren kann durch die obige Vorgabe der Überlappungslänge t und dem nachfolgenden Widerstands­ schweißvorgang der Abschneideschritt für abstehendes Schweißmaterial vermieden werden, welches normalerweise etwa beim Elektroschweißen auftritt. Des weiteren kann eine aus­ reichende Schweißfestigkeit durch obigen Prozeß beibehalten werden. Im dritten Schritt werden die gegenüberliegenden Endbereiche 11a und 11b miteinander verbunden und gleichzei­ tig wird die Wärmezuführung, d. h. die Spannung, und die Zeitdauer gesteuert bzw. geregelt, so daß die verbundenen Bereiche des fortlaufenden ringförmigen Elementes 12 ausge­ glüht werden. Dies verbessert die Bearbeitbarkeit bzw. Her­ stellbarkeit des fortlaufenden ringförmigen Elementes 12 und demgemäß vereinfacht es die nachfolgende Preßbearbeitung im vierten Schritt.

Im vierten Schritt wird das fortlaufende ringförmige Element 12 in die Form der angetriebenen Platte 20 von Fig. 7 ge­ preßt (geringfügig verformt). In diesem Vorgang wird die Be­ festigungsplatte 20b der angetriebenen Platte 20 in eine ko­ nische Form gepreßt, um anschließend in das Turbinenrad 5 von Fig. 1 einzugreifen, und die Klauen 20a werden relativ zum Befestigungsbereich 20b geneigt.

Wie oben beschrieben, wird nicht das Elektroschweißen son­ dern das Widerstandsschweißen eingesetzt, um die Enden zu verbinden und hierdurch die angetriebene Platte 20 herzu­ stellen. Die Verwendung des Widerstandsschweißverfahrens bietet auch noch einen anderen Vorteil. Während des Schrit­ tes zum Einstellen der Rotationswuchtung bzw. Rotationsba­ lance relativ zur Achse des Drehmomentwandlers 1 kann die Rotationswuchtung zu einem gewissem Umfang ohne zusätzliche Herstellungsschritte an den verbundenen Bereichen ausgeführt werden, da Vorsprünge nicht in beträchtlichem Umfange an den verbundenen Bereichen im Gegensatz zu dem Prozeß ausgebildet werden, bei welchem das Elektroschweißen eingesetzt wird.

Wenn der Elektroschweißvorgang zum Verbinden der Endbereiche im dritten Schritt eingesetzt wird, müßte der vorstehende Bereich der geschweißten Bereiche entfernt oder in gewisser Form entgegengewirkt werden, indem Gewichte beim Einstell­ vorgang der Rotationswuchtung hinzugefügt werden, wenn die Fortsätze an den verbundenen Bereichen verbleiben. Demgemäß müßte ein Stempel für die Preßbearbeitung eingesetzt werden, welcher einen den verbundenen Bereichen des ringförmigen Elementes entsprechendenden Hohlraum aufweist, und die Posi­ tionierung der verbundenen Bereiche wäre beim Einsetzen des Werkstückes erforderlich. Des weiteren bestünden Schwierig­ keiten, eine geeignete Wuchtung aufgrund des vorstehenden Bereiches der geschweißten Bereiche zu erzielen und die Ein­ stellschritte für die abschließende Wuchtung würde die Ge­ samtanzahl der Schritte erhöhen. Im Gegensatz hierzu wird beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen der ange­ triebenen Platte 20 des Ausführungsbeispieles durch den Einsatz des Widerstandsschweißverfahrens zum Ausbilden des ringförmigen Elementes 11 keine Vorsprünge bzw. vorstehendes Material ausgebildet, so daß ein Positionieren der verbunde­ nen Bereiche nicht erforderlich ist, wodurch die Herstel­ lungseffizienz verbessert und die Produktionskosten gesenkt werden.

Erfindungsgemäß wird das ringförmige Element des Drehmoment­ wandlers aus einem gewundenen Plattenelement oder Werkstück derart ausgebildet, daß die gegenüberliegenden Endbereiche der Platte miteinander überlappen, um ein Volumen für den Schmelzvorgang während des Widerstandsschweißens zu schaf­ fen. Dies unterdrückt eine Dickenreduktion der verbundenen Bereiche durch den Schweißvorgang, so daß ein Arbeitsschritt zum Entfernen der vorstehenden Bereiche, welche bei Einsatz des Elektroschweißens entstehen würden, vermieden werden kann sowie eine geeignete Schweißfestigkeit beibehalten wird. Da der Widerstandsschweißvorgang eingesetzt wird, wel­ cher eine Steuerung bzw. Regelung der Wärmezuführung beim Verbindungsvorgang ermöglicht, kann der Verbindungsvorgang und der Ausglühvorgang gleichzeitig durchgeführt werden. Dies eliminiert wiederum eine Zunahme der Herstellungs­ schritte und vermindert die kompletten Produktionskosten. Wie oben beschrieben, kann die Anzahl der Schritte und die Produktionskosten vermindert werden sowie eine geeignete Drehwuchtung relativ zur Achse des Drehmomentwandlers bis zu einem gewissen Umfang erzielt werden, ohne daß eine zusätz­ liche Bearbeitung der verbundenen Bereiche erforderlich ist.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung ein Ver­ fahren zum Herstellen einer angetriebenen Platte 20 eines Drehmomentwandlers mit ersten, zweiten und dritten Schrit­ ten. Im ersten Schritt wird ein flaches Plattenelement 10 in eine vorgegebene Form geschnitten. Im zweiten Schritt wird das Plattenelement 10 zu einem ringförmigen Element 11 ge­ wickelt, wobei die Enden geringfügig mit einer vorgegebenen Länge t überlappen. Im dritten Schritt wird ein Widerstands­ schweißverfahren an den überlappenden Enden des ringförmigen Elementes 11 durchgeführt und hierdurch die gegenüberliegen­ den Endbereiche miteinander verbunden, so daß ein fortlau­ fendes ringförmiges Element 12 ausgebildet wird.

Verschiedene Details der vorliegenden Erfindung können ver­ ändert werden, ohne deren Schutzumfang zu verlassen. Des weiteren dient die vorhergehende Beschreibung der erfin­ dungsgemäßen Ausführungsbeispiele lediglich zur Erläuterung und nicht zur Einschränkung der Erfindung, welche durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente festgelegt ist.

Claims (4)

1. Herstellungsverfahren für ein ringförmiges Element eines Drehmomentwandlers (1):
mit einem ersten Schritt, in welchem ein flaches Plattenelement (10) in eine vorgegebene Form derart geschnitten wird, daß nach dem Schneidevorgang das Plattenelement (10) eine längliche rechteckförmige Form mit mehreren eingeschnittenen Vorsprungsbereichen aufweist;
mit einem zweiten Schritt, in welchem das Plattenelement (10) derart verformt wird, daß das Plattenelement (10) eine im wesentlichen ringförmige Gestalt annimmt und ein ringförmiges Element (11) bildet, wobei die Enden (11a, 11b) des Plattenelementes (10) einander geringfügig überlappen, um das ringförmige Element (11) zu bilden; und
mit einem dritten Schritt, bei welchem ein Widerstands­ schweißvorgang an den überlappenden Enden (11a, 11b) des ringförmigen Elementes (11) durchgeführt wird, um hier­ durch die überlappenden Enden (11a, 11b) miteinander zu verbinden, so daß ein fortlaufendes ringförmiges Element (12) gebildet wird.

2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen vierten Schritt, bei welchem eine Preßbear­ beitung an dem fortlaufenden ringförmigen Element (12) mit einem Stempel durchgeführt wird, um das fortlaufende ringförmige Element (12) in eine konische Form zu pres­ sen.

3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsschweißvorgang im dritten Schritt derart durchgeführt wird, daß das Volu­ men des ringförmigen Elementes (11), welches in der Nähe der Verbindungsbereiche durch den Widerstandsschweißvor­ gang vermindert wird, im wesentlichen dem Volumen gleicht, welches der Größe des überlappten Bereiches des ringförmiges Elementes (11) entspricht.

4. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsschweißvor­ gang zum Verbinden der gegenüberliegenden Endbereiche (11a, 11b) des ringförmigen Elementes (11) sowie ein Ausglühvorgang an den verbundenen Bereichen des ringför­ migen Elementes (11) im dritten Schritt durchgeführt wird.