Die Erfindung betrifft Verbesserungen an einer Vorrichtung zur Kraftübertragung zwischen einer rotatorischen Antriebseinheit (zum Beispiel dem Motor eines Motorfahrzeugs) und einer rotatorisch angetriebenen Einheit (zum Beispiel dem Automatikgetriebe im Motorfahrzeug). Insbesondere betrifft die Erfindung eine Statorschaufelbaugruppe mit separat gebildeten extrudierten Schaufeln und ein Verfahren zur Bildung einer Statorschaufelbaugruppe mit extrudierten Statorschaufeln.

1 veranschaulicht in einem allgemeinen Blockschaubild die Beziehung zwischen dem Motor 7, dem Drehmomentwandler 10, dem Getriebe 8 und der Differenzial/Achsbaugruppe 9 in einem typischen Fahrzeug. Ein Drehmomentwandler wird bekanntlich zur Übertragung eines Drehmoments von einem Motor zu einem Getriebe eines Motorfahrzeugs verwendet.

Die drei Hauptkomponenten des Drehmomentwandlers sind die Pumpe 37, die Turbine 38 und der Stator 39. Wenn die Pumpe an den Deckel 11 angeschweißt wird, wird der Drehmomentwandler zu einer abgeschlossenen Kammer. Der Deckel ist mit der Wandlermitnehmerscheibe 41 (flexplate) verbunden, die wiederum mit der Kurbelwelle 42 des Motors 7 verschraubt ist. Der Deckel kann unter Verwendung von Stegen oder Zapfen mit der Wandlermitnehmerscheibe verbunden sein, die an den Deckel angeschweißt sind. Die Schweißverbindung zwischen der Pumpe und dem Deckel überträgt das Motordrehmoment zur Pumpe. Deshalb dreht sich die Pumpe immer mit der Motordrehzahl. Die Funktion der Pumpe besteht darin, unter Verwendung dieser Drehbewegung die Flüssigkeit in radialer Richtung nach außen und in axialer Richtung zur Turbine zu befördern. Deshalb dient als Pumpe eine Kreiselpumpe, welche die Flüssigkeit von einem kleinen radialen Einlass zu einem großen radialen Auslass befördert und so die Energie der Flüssigkeit erhöht. Der Druck zum Einkuppeln der Getriebekupplungen und der Wandlerkupplung wird durch eine zusätzliche Pumpe im Getriebe erzeugt, die durch die Pumpennabe angetrieben wird.

Im Drehmomentwandler 10 wird durch die Pumpe (mitunter auch als Laufrad bezeichnet), die Turbine und den Stator (mitunter auch als Reaktor bezeichnet) ein Flüssigkeitskreislauf gebildet. Durch den Flüssigkeitskreislauf kann der Motor weiter laufen, wenn das Fahrzeug anhält, und das Fahrzeug wieder beschleunigen, wenn das durch einen Fahrer gewünscht wird. Ähnlich wie bei einer Getriebeuntersetzung unterstützt der Drehmomentwandler das Motordrehmoment durch ein Drehmomentverhältnis. Das Drehmomentverhältnis ist das Verhältnis von Abtriebsdrehmoment zu Antriebsdrehmoment. Das Drehmomentverhältnis ist am höchsten, wenn die Drehzahl der Turbine niedrig oder gleich null ist (auch als Abwürgen bezeichnet). Die Drehmomentverhältnisse beim Abwürgen liegen üblicherweise im Bereich von 1,8 bis 2,2. Das bedeutet, dass das Abtriebsdrehmoment des Drehmomentwandlers 1,8- bis 2,2-mal so groß ist wie das Antriebsdrehmoment. Die Abtriebsdrehzahl hingegen ist wesentlich niedriger als die Antriebsdrehzahl, da die Turbine mit der Abtriebsseite verbunden ist und sich nicht dreht, während die Antriebsseite mit der Motordrehzahl läuft.

Die Turbine 38 nutzt die mit der Flüssigkeit von der Pumpe 37 aufgenommene Energie zum Antreiben des Fahrzeugs. Das Turbinengehäuse 22 ist mit der Turbinennabe 19 verbunden. Die Turbinennabe 19 überträgt das Drehmoment der Turbine mittels einer Keilnutverbindung auf die Antriebswelle 43 des Getriebes. Die Antriebswelle ist über Zahnräder und Wellen im Getriebe 8 sowie ein Achsdifferenzial 9 mit den Rädern des Fahrzeugs verbunden. Die auf die Turbinenschaufeln einwirkende Kraft der Flüssigkeit wird von der Turbine in Form eines Drehmoments abgegeben. Axiale Drucklager 31 nehmen die durch die Flüssigkeit auf die Komponenten einwirkenden axialen Kräfte auf. Sobald das Abtriebsdrehmoment zur Überwindung der Trägheit des stehenden Fahrzeugs ausreicht, setzt sich das Fahrzeug in Bewegung.

Nachdem die Energie der Flüssigkeit durch die Turbine in ein Drehmoment umgesetzt wurde, enthält die Flüssigkeit noch restliche Energie. Die aus der kleinen radialen Auslassöffnung 44 austretende Flüssigkeit tritt normalerweise so in die Pumpe ein, dass sie der Drehung der Pumpe entgegenwirkt. Der Stator 39 dient zum Umlenken der Flüssigkeit, um zur Beschleunigung der Pumpe beizutragen und dadurch das Drehmomentverhältnis zu erhöhen. Der Stator 39 ist durch einen Freilauf 46 mit der Statorwelle 45 verbunden. Die Statorwelle ist mit dem Getriebegehäuse 47 verbunden und dreht sich nicht. Der Freilauf 46 verhindert, dass sich der Stator 39 bei niedrigen Drehzahlverhältnissen dreht (wenn sich die Pumpe schneller dreht als die Turbine). Die vom Turbinenauslass 44 in den Stator 39 eintretende Flüssigkeit wird durch die Statorschaufeln 48 umgelenkt, sodass sie in Drehrichtung in die Pumpe 37 eintritt.

Die Ein- und Austrittswinkel der Schaufeln, die Form des Pumpen- und des Turbinengehäuses sowie der Gesamtdurchmesser des Drehmomentwandlers beeinflussen dessen Leistungsparameter. Zu den Parametern für die Konstruktion gehören das Drehmomentverhältnis, der Wirkungsgrad und die Fähigkeit des Drehmomentwandlers, ein Motordrehmoment aufzunehmen, ohne dass der Motor „durchdrehen" kann. Dazu kommt es, wenn der Drehmomentwandler zu klein ist und die Pumpe den Motor nicht abbremsen kann.

Bei niedrigen Drehzahlverhältnissen arbeitet der Drehmomentwandler zufriedenstellend, indem er den Motor laufen lässt, während das Fahrzeug steht, und das Motordrehmoment zur Leistungssteigerung unterstützt. Bei hohen Drehzahlverhältnissen ist der Drehmomentwandler weniger wirksam. Indem sich die Drehzahl der Turbine an die Drehzahl der Pumpe angleicht, geht das Drehmomentverhältnis des Drehmomentwandlers von einem hohen Wert von ungefähr 1,8 bis 2,2 auf ein Drehmomentverhältnis von ungefähr eins zurück. Das Drehmomentverhältnis von eins wird als Kupplungspunkt bezeichnet. An diesem Punkt braucht die in den Stator eintretende Flüssigkeit nicht mehr umgelenkt zu werden, und der Freilauf im Stator lässt die Drehung in derselben Richtung wie die Pumpe und die Turbine zu. Da der Stator die Flüssigkeit nicht umlenkt, ist das vom Drehmomentwandler abgegebene Drehmoment gleich dem aufgenommenen Drehmoment. Der gesamte Flüssigkeitskreislauf dreht sich als eine Einheit.

Aufgrund von Verlusten in der Flüssigkeit liegt der maximale Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers bei 92 bis 93%. Deshalb wird zur mechanischen Verbindung der Antriebsseite mit der Abtriebsseite des Drehmomentwandlers eine Drehmomentwandlerkupplung 49 eingesetzt, die den Wirkungsgrad auf nahezu 100% erhöht. Die Kupplungskolbenplatte 17 wird durch Befehle von der Getriebesteuerung hydraulisch betätigt. Die Kolbenplatte 17 ist an ihrem Innendurchmesser durch einen O-Ring 18 gegen die Turbinennabe 19 und an ihrem Außendurchmesser durch einen Ring 51 aus Reibungsmaterial gegen den Deckel 11 abgedichtet. Diese Dichtungen bilden eine Druckkammer und drücken die Kolbenplatte 17 gegen den Deckel 11. Diese mechanische Verbindung umgeht den Flüssigkeitskreislauf des Drehmomentwandlers.

Die mechanische Verbindung der Drehmomentwandlerkupplung 49 überträgt wesentlich mehr Torsionsschwankungen an den Antriebsstrang. Da der Antriebsstrang im Grunde ein Federn-Massen-System darstellt, können Torsionsschwankungen vom Motor Resonanzschwingungen des Systems anregen. Um die Resonanzschwingungen des Antriebsstrangs aus dem Fahrbereich zu entfernen, wird ein Dämpfer verwendet. Der Dämpfer beinhaltet in Reihe angeordnete Federn 15, um die wirksame Federkonstante des Systems und so die Resonanzfrequenz zu verringern.

Die Wandlerkupplung 49 umfasst im Allgemeinen vier Komponenten: eine Kolbenplatte 17, Deckplatten 12 und 16, Federn 15 und einen Flansch 13. Die Deckplatten 12 und 16 übertragen das Drehmoment von der Kolbenplatte 17 auf die Druckfedern 15. An der Deckplatte sind um die Federn 15 herum Nasen 52 gebildet, um die Federn in axialer Richtung zu haltern. Das Drehmoment wird über eine genietete Verbindung von der Kolbenplatte 17 auf die Deckplatten 12 und 16 übertragen. Die Deckplatten 12 und 16 lassen das Drehmoment durch den Kontakt mit einer Kante einer Aussparung für die Feder auf die Druckfedern 15 einwirken. Die beiden Deckplatten unterstützen gemeinsam die Feder auf beiden Seiten ihrer Mittelachse. Die Federkraft wird durch den Kontakt mit einer Kante der Aussparung für die Flanschfeder auf den Flansch 13 übertragen. Mitunter weist der Flansch auch eine drehfeste Zunge oder einen drehfesten Schlitz auf, der in einen Teil der Deckplatte eingreift, um während der Übertragung hoher Drehmomente ein zu starkes Zusammendrücken der Federn zu verhindern. Das Drehmoment wird vom Flansch 13 auf die Turbinennabe 19 und auf die Antriebswelle 43 des Getriebes übertragen.

Die Energie kann bei Bedarf durch Reibung, die mitunter auch als Hysterese bezeichnet wird, aufgenommen werden. Die Hysterese ergibt sich aus der Torsinn und der Entspannung der Dämpfungsplatten und ist somit doppelt so groß wie das eigentliche Reibungsdrehmoment. Die Hysteresebaugruppe besteht im Allgemeinen aus einer Membranfeder (oder Bellevillefeder) 14 zwischen dem Flansch 13 und einer der Deckplatten 16, um den Flansch 13 gegen die andere Deckplatte 12 zu drücken. Durch die Steuerung der auf die Membranfeder 14 ausgeübten Kraft kann auch das Reibungsdrehmoment gesteuert werden. Typische Hysteresewerte liegen im Bereich von 10 bis 30 Nm.

Bekanntlich werden Schaufelbaugruppen für einen Stator als Gussteile hergestellt. Schaufeln in Gussbaugruppen können in einer Vielfalt wünschenswerter Strömungsprofile hergestellt werden. Leider ist die Herstellung einer Schaufelbaugruppe durch Gießen aufwändig. Durch die Anforderungen von Seiten der Gießformen sind auch die Ausrichtung und die Form der Schaufeln beschränkt. Ferner sind gegossene Komponenten für die weitere Formgestaltung weniger geeignet.

Somit besteht seit langem ein Bedarf an einer Statorschaufelbaugruppe mit Schaufeln mit wünschenswerten Strömungsprofilen, die ohne die Kosten für monolithische Fertigungsprozesse auskommen.

Die vorliegende Erfindung umfasst im Allgemeinen eine Statorschaufelbaugruppe für einen Stator in einem Drehmomentwandler, die einen Innenring mit einer Vielzahl erster Öffnungen, einen Außenring mit einer Vielzahl zweiter Öffnungen und eine Vielzahl extrudierter Schaufeln mit entsprechenden ersten und zweiten Enden beinhaltet. Das erste Ende jeder Schaufel aus der Vielzahl der Schaufeln ist in eine entsprechende erste Öffnung gesteckt und so angeordnet, dass es in einer ersten radialen Richtung in Bezug auf den Innenring fixiert ist. Das zweite Ende ist in eine entsprechende zweite Öffnung gesteckt und so angeordnet, dass es in einer zweiten radialen Richtung in Bezug auf den Außenring fixiert ist. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet der Innenring eine radiale Innenfläche, und ein Teil des ersten Endes ragt radial nach innen über die Innenfläche hinaus und liegt an der Innenfläche an. Gemäß einigen Aspekten ist der erste Teil kalt gestaucht oder gewalzt, damit er an der radialen Innenfläche anliegt. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das erste Ende eine Kerbe, und die Baugruppe beinhaltet eine Zunge, die in die Kerbe gesteckt und zur radialen Innenfläche hin abgekantet ist.

Gemäß einigen Aspekten beinhaltet der Außenring eine radiale Außenfläche, und ein Teil des zweiten Endes ragt radial nach außen über die Außenfläche hinaus und liegt an der radialen Außenfläche an. Gemäß einigen Aspekten ist der Teil so gewalzt, dass er an der radialen Außenfläche anliegt. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das zweite Ende eine Kerbe, und die Baugruppe beinhaltet eine Zunge, die in die Kerbe gesteckt und zur radialen Außenfläche hin abgekantet ist. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet mindestens eine erste Schaufel aus der Vielzahl der Schaufeln einen massiven Querschnitt oder einen zumindest teilweise hohlen Querschnitt. Gemäß einigen Aspekten bildet das erste Ende eine Presspassung in der entsprechenden ersten Öffnung, und das zweite Ende bildet eine Presspassung in der entsprechenden zweiten Öffnung, oder das erste Ende füllt die entsprechende erste Öffnung aus und das zweite Ende füllt die entsprechende zweite Öffnung aus.

Ferner umfasst die vorliegende Erfindung einen Stator für einen Drehmomentwandler, wobei der Stator Folgendes beinhaltet: einen Innenring mit einer Vielzahl erster Öffnungen, der drehfest mit einem Freilauf des Stators verbunden ist; einen Außenring mit einer Vielzahl zweiter Öffnungen; und eine Vielzahl extrudierter Schaufeln mit einem entsprechenden ersten und zweiten Ende. Für jede Schaufel aus der Vielzahl der Schaufeln ist das erste Ende in eine entsprechende erste Öffnung gesteckt und so angeordnet, dass jede Schaufel in einer ersten radialen Richtung in Bezug auf den Innenring fixiert ist. Das zweite Ende ist in eine entsprechende zweite Öffnung gesteckt und so angeordnet, dass jede Schaufel in einer zweiten radialen Richtung in Bezug auf den Außenring fixiert ist. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet der Innenring eine innere Umfangsfläche, und ein Teil des ersten Endes ragt radial nach innen bis über die Innenfläche hinaus und ist so geformt, dass er an der Innenfläche anliegt.

Gemäß einigen Aspekten beinhaltet der Außenring eine äußere Umfangsfläche, und ein Teil des zweiten Endes ragt radial nach außen über die Außenfläche hinaus und ist so geformt, dass er an der Außenfläche anliegt. Gemäß einigen Aspekten ist der Freilauf ein Rollenfreilauf mit einem äußeren Laufring, und der Innenring ist drehfest mit dem äußeren Laufring verbunden, oder der Freilauf ist ein Klinkenfreilauf mit einer radial angeordneten Platte, und der Innenring ist drehfest mit der Platte verbunden. Gemäß einigen Aspekten sind die Platte und der Innenring aus einem Stück gebildet.

Ferner umfasst die vorliegende Erfindung im Allgemeinen ein Verfahren zum Montieren einer Statorschaufelbaugruppe für einen Drehmomentwandler, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Einsetzen eines ersten Endes jedes Schaufelsegments aus einer Vielzahl von extrudierten Schaufelsegmenten in eine entsprechende Öffnung in einem Innenring des Stators; Einsetzen eines zweiten Endes jeder Schaufel in eine entsprechende Öffnung in einem Außenring des Stators; Bearbeiten des ersten Endes jedes Schaufelsegments in der Weise, dass jedes Schaufelsegment und der Innenring in einer ersten radialen Richtung miteinander verbunden sind; und Bearbeiten des zweiten Endes jedes Schaufelsegments in der Weise, dass jedes Schaufelsegment und der Außenring in einer zweiten radialen Richtung fest miteinander verbunden sind. Gemäß einigen Aspekten umfasst die entsprechende Öffnung im Innenring einen Rand, und das Bearbeiten eines ersten Endes jedes Schaufelsegments beinhaltet das Bearbeiten des ersten Endes in der Weise, dass das erste Ende auf dem Umfang über den Rand hinausragt. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Bearbeiten eines ersten Endes jedes Schaufelsegments das Kaltstauchen des ersten Endes. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Verfahren das Einsetzen jeder Schaufel durch die entsprechende Öffnung im Innenring.

Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das erste Ende einen Teil, der radial nach innen über den Innenring hinausragt, und das Bearbeiten des ersten Endes in der Weise, dass das erste Ende auf dem Umfang über den Rand hinausragt, beinhaltet Folgendes: Drehen des Innenrings um eine Längsachse der Baugruppe; Aufsetzen einer Rolle auf den ersten Teil; und Bewegen der Rolle zum Innenring. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das erste Ende eine Kerbe, und der Innenring umfasst eine innere Umfangsfläche, und das Bearbeiten eines ersten Endes jeder Schaufel beinhaltet das Einsetzen einer Zunge in die erste Kerbe und das Abkanten der Zunge zur inneren Umfangsfläche hin.

Gemäß einigen Aspekten umfasst die entsprechende Öffnung im Außenring einen Rand, und das Bearbeiten eines zweiten Endes jedes Schaufelsegments beinhaltet das Bearbeiten des zweiten Endes in der Weise, dass das zweite Ende auf dem Umfang über den Rand hinausragt. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das zweite Ende einen Teil, der radial nach außen über den Außenring hinausragt. Dann beinhaltet das Bearbeiten des zweiten Endes in der Weise, dass das zweite Ende auf dem Umfang über den Rand hinausragt, folgende Schritte: Drehen des Außenrings um eine Längsachse der Baugruppe; Aufsetzen einer Rolle auf den Teil; und Bewegen der Rolle zum Außenring. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das zweite Ende eine Kerbe, und der Außenring umfasst eine äußere Umfangsfläche, und das Bearbeiten eines zweiten Endes jeder Schaufel beinhaltet das Einsetzen einer Zunge in die Kerbe und das Abkanten der Zunge zur äußeren Umfangsfläche hin.

Gemäß einigen Aspekten beinhaltet der Innenring einen Streifen mit Längsenden, und das Verfahren beinhaltet das Aufwickeln des Streifens in der Weise, dass die Längsenden einander überlappen, und das Befestigen der Längsenden. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet der Außenring einen Streifen mit Längsenden, und das Anbringen eines zweiten Endes jeder Schaufel in einer entsprechenden Öffnung in einem Außenring des Stators beinhaltet das Aufwickeln des Streifens in der Weise, dass das zweite Ende durch die entsprechende Öffnung im Außenring verläuft; das Überlappen der Längsenden; und das Befestigen der Längsenden. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Verfahren eine Presspassung des ersten Endes in der entsprechenden Öffnung im Innenring und eine Presspassung des zweiten Endes in der entsprechenden Öffnung im Außenring oder das Ausfüllen der entsprechenden ersten Öffnung durch das erste Ende und das Ausfüllen der entsprechenden zweiten Öffnung durch das zweite Ende.

Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Stator mit extrudierten Schaufeln für einen Drehmomentwandler bereitzustellen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Bildung eines Stators für einen Drehmomentwandler unter Verwendung extrudierter Schaufeln bereitzustellen.

Diese sowie weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsarten der Erfindung und aus den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen klar.

Das Wesen und die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung werden nun in der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben, wobei:

1 ein allgemeines Blockschaubild zur Veranschaulichung des Kraftflusses in einem Motorfahrzeug ist, das der Erläuterung der Beziehung und der Funktion eines Drehmomentwandlers in dessen Antriebsstrang dient;

2 eine Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers nach dem Stand der Technik ist, der an einem Motor eines Motorfahrzeugs angebracht ist;

3 eine Ansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers von der linken Seite in Richtung der Linie 3-3 in 2 ist;

4 eine Querschnittsansicht des in den 2 und 3 gezeigten Drehmomentwandlers entlang der Schnittlinie 4-4 in 3 ist;

5 eine erste Ansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers in Explosionsdarstellung aus der Sicht eines Betrachters des Drehmomentwandlers in Explosionsdarstellung von der linken Seite ist;

6 eine zweite Ansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers in Explosionsdarstellung aus der Sicht eines Betrachters des Drehmomentwandlers in Explosionsdarstellung von der rechten Seite ist;

7A eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems ist, das die in der vorliegenden Anmeldung verwendeten räumlichen Begriffe darstellt;

7B eine perspektivische Ansicht eines Objekts im Zylinderkoordinatensystem von 7A ist, das die in der vorliegenden Anmeldung verwendeten räumlichen Begriffe darstellt;

8 eine Teilquerschnittsansicht einer Statorschaufelbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung ist, die einen Gesamtquerschnitt einer Schaufel gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet;

9 eine Teilquerschnittsansicht der in 8 gezeigten Statorschaufelbaugruppe zwischen den Schaufeln der Baugruppe ist;

10A eine teilweise Draufsicht auf den Bereich 10A in 9 ist;

10B eine Querschnittsansicht der extrudierten Statorschaufel entlang der Linie 10B in 9 ist;

10C eine Querschnittsansicht der extrudierten Statorschaufel und des Außenrings entlang der Linie 10C in 8 ist;

11 eine perspektivische Seitenansicht einer extrudierten Statorschaufel gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

12 eine Rückansicht der in 11 gezeigten extrudierten Statorschaufel ist;

13A eine Querschnittsansicht der in 11 gezeigten extrudierten Statorschaufel entlang der Linie 13A/B in 12 ist, die einen massiven Querschnitt veranschaulicht;

13B eine Querschnittsansicht der in 11 gezeigten extrudierten Statorschaufel entlang der Linie 13A/B in 12 ist, die einen teilweise hohlen Querschnitt veranschaulicht;

14 eine Draufsicht auf die in 11 gezeigte extrudierte Statorschaufel ist; und

15 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Montieren einer Statorschaufelbaugruppe für einen Drehmomentwandler veranschaulicht.

Von vornherein sollte klar sein, dass gleiche Bezugsnummern in verschiedenen Zeichnungsansichten identische oder funktionell ähnliche Strukturelemente der Erfindung bezeichnen. Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezug auf die gegenwärtig als bevorzugt angesehenen Aspekte beschrieben wird, sollte klar sein, dass die beanspruchte Erfindung nicht auf die beschriebenen Aspekte beschränkt ist.

Außerdem ist klar, dass diese Erfindung nicht auf die bestimmten beschriebenen Verfahren, Materialien und Modifikationen beschränkt ist und insofern natürlich variieren kann. Ferner ist klar, dass die hier gebrauchten Begriffe nur zur Beschreibung bestimmter Aspekte dienen und nicht als Einschränkung des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung zu verstehen sind, der nur durch die angehängten Ansprüche eingeschränkt wird.

Sofern nicht anderweitig definiert, haben alle hier gebrauchten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselbe Bedeutung, wie sie einem Fachmann geläufig ist, an den sich diese Erfindung richtet. Obwohl zum Durchführen oder Testen der Erfindung beliebige Verfahren, Einrichtungen oder Materialien verwendet werden können, die den hier beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind, werden im Folgenden die bevorzugten Verfahren, Einrichtungen und Materialien beschrieben.

7A ist eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems 80, das die in der vorliegenden Anmeldung verwendete räumliche Bezeichnungsweise darstellt. Die vorliegende Erfindung wird zumindest teilweise in Verbindung mit einem Zylinderkoordinatensystem beschrieben. Das System 80 weist eine Längsachse 81 auf, die als Bezug für die folgenden Richtungs- und räumlichen Begriffe dient. Die Attribute „axial", „radial" und „Umfangs-" beziehen sich auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82 (der senkrecht zur Achse 81 ist) bzw. zum Umfang 83. Die Attribute „axial", „radial" und „Umfangs" beziehen sich auf eine Ausrichtung parallel zu entsprechenden Flächen. Zur Erläuterung der Lage der verschiedenen Flächen dienen die Objekte 84, 85 und 86. Die Fläche 87 des Objekts 84 bildet eine axiale Ebene. Das heißt, die Achse 81 bildet eine Linie entlang der Fläche. Die Fläche 88 des Objekts 85 bildet eine radiale Ebene. Das heißt, der Radius 82 bildet eine Linie entlang der Fläche. Die Fläche 89 des Objekts 86 bildet eine Umfangsfläche. Das heißt, der Umfang 83 bildet eine Linie entlang der Fläche. Gemäß einem weiteren Beispiel verläuft eine axiale Bewegung oder Lage parallel zur Achse 81, eine radiale Bewegung oder Lage verläuft parallel zum Radius 82, und eine Umfangsbewegung oder -tage verläuft parallel zum Umfang 83. Eine Drehung erfolgt um die Achse 81.

Die Attribute „axial", „radial" und „Umfangs-" beziehen sich auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82 bzw. zum Umfang 83. Die Attribute „axial", „radial" und „Umfangs" beziehen sich auf eine Ausrichtung parallel zu entsprechenden Flächen.

7B ist eine perspektivische Ansicht des Objekts 90 im Zylinderkoordinatensystem 80 von 7A, welche die in der vorliegenden Anmeldung gebrauchte räumliche Bezeichnungsweise darstellt. Das zylindrische Objekt 90 stellt ein zylindrisches Objekt in einem Zylinderkoordinatensystem dar und ist keineswegs als Einschränkung der vorliegenden Erfindung zu verstehen. Das Objekt 90 beinhaltet eine axiale Fläche 91, eine radiale Fläche 92 und eine Umfangsfläche 93. Die Fläche 91 ist Teil einer axialen Ebene, die Fläche 92 ist Teil einer radialen Ebene, und die Fläche 93 ist Teil einer Umfangsfläche.

8 ist eine Teilquerschnittsansicht einer Statorschaufelbaugruppe 100 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem massiven Querschnitt der Schaufel 102 gemäß der vorliegenden Erfindung.

9 ist eine Teilquerschnittsansicht der in 8 gezeigten Statorschaufelbaugruppe 100 zwischen den Schaufeln der Baugruppe.

10A ist eine teilweise Draufsicht auf das Gebiet 10A in 9. Die folgende Beschreibung ist in Verbindung mit den 8 bis 10A zu sehen. Die Statorschaufelbaugruppe 100 beinhaltet einen Innenring 104 mit einer Vielzahl von Öffnungen 106 und einen Außenring 108 mit einer Vielzahl von Öffnungen 110. Die Baugruppe 100 beinhaltet auch eine Vielzahl extrudierter Schaufeln 102. Jede Schaufel weist ein Ende 112 und ein entgegengesetztes Ende 114 auf. Das Ende 112 jeder Schaufel 102 steckt in einer entsprechenden Öffnung 106. Das Ende 112 ist so angeordnet, verändert oder anderweitig bearbeitet worden, dass das Ende die Schaufel in mindestens einer radialen Richtung, zum Beispiel in der Richtung 113, am Innenring 104 befestigt. Unter radialem Befestigen oder Anbringen ist zu verstehen, dass die Schaufel und der Ring so miteinander verbunden sind, dass beide in Bezug auf die Drehbewegung fest miteinander verbunden sind. Das heißt, die Schaufel und der Ring bewegen sich in radialer Richtung nicht unabhängig voneinander. Durch das radiale Befestigen der zwei Komponenten wird deren relative Beweglichkeit in anderen Richtungen nicht unbedingt eingeschränkt. Zum Beispiel können sich zwei radial befestigte Komponenten durch eine Keilnutverbindung in axialer Richtung gegeneinander bewegen. Es sollte jedoch klar sein, dass das radiale Befestigen nicht unbedingt bedeutet, dass eine Bewegung in anderen Richtungen möglich ist. Die obige Erläuterung der radialen Befestigung kann auf die folgenden Erörterungen angewendet werden.

Das Ende 114 steckt in einer entsprechenden Öffnung 110. Das Ende 114 ist so angeordnet, verändert oder anderweitig bearbeitet worden, dass das Ende die Schaufel in mindestens einer radialen Richtung, zum Beispiel in der Richtung 115 am Außenring 108 befestigt. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet der Innenring 104 eine innere Umfangsfläche 116, und ein Teil des Endes 112 ragt radial nach innen über die Fläche 116 hinaus und liegt an der Fläche, zum Beispiel im Bereich 118, an. Gemäß einigen Aspekten wird der Teil des Endes 112 vor dem Einführen der Schaufel 102 in den Ring 104 kaltgestaucht, um an der Umfangsfläche 116 anzuliegen. Gemäß einigen Aspekten wird der Teil nach dem Einführen der Schaufel in den Ring 104 gewalzt, um an der inneren Umfangsfläche anzuliegen. Gemäß einigen (nicht gezeigten) Aspekten beinhaltet das Ende 112 eine Kerbe, und die Baugruppe 100 beinhaltet eine Zunge, die in die Kerbe gesteckt und zur Fläche 116 hin abgekantet ist, um die Schaufel 102 radial in Bezug auf den Ring 104 zu fixieren.

Gemäß einigen Aspekten beinhaltet der Außenring 108 eine äußere Umfangsfläche 120, und ein Teil des Endes 114 ragt radial nach außen über die Fläche 120 hinaus und liegt an der Fläche, zum Beispiel im Bereich 122, an. Gemäß einigen Aspekten wird der Teil des Endes 114 nach dem Einführen des Endes 114 in den Ring 108 gewalzt, um an der äußeren Umfangsfläche anzuliegen. Somit verwendet die Baugruppe 100 keine gesonderten mechanischen Befestigungselemente wie beispielsweise Schrauben oder Niete zum radialen Befestigen der Schaufel 102 mit den Ringen 104 und 108, sondern die Anordnung der Enden 112 und 114. Gemäß einigen (nicht gezeigten) Aspekten beinhaltet das Ende 114 eine Zunge, die in der Kerbe steckt und zur Fläche 120 hin abgekantet ist, um die Schaufel 102 radial am Ring 108 zu befestigen.

10B ist eine Querschnittsansicht der extrudierten Statorschaufel 102 entlang der Schnittlinie 10B in 9.

10C ist eine Querschnittsansicht der extrudierten Statorschaufel 102 und des Rings 108 entlang der Schnittlinie 10C in 8. Die folgende Beschreibung ist in Verbindung mit den 8 bis 10C zu sehen. Gemäß einigen Aspekten steckt das Ende 114 mit einer Presspassung in der Öffnung 110. Gemäß einigen Aspekten füllt das Ende 114 die Öffnung 110 ganz aus, das heißt, der Umfang 123 der Schaufel stellt das Spiegelbild des Umfangs 124 der Öffnung 110 dar. Das heißt, der Umfang 123 und der Umfang 124 weisen dieselbe Form auf und liegen aneinander an. Dieser Kontakt ist so schwach, dass die Schaufel 102 und insbesondere das Ende 114 durch die Öffnung 110 geht. Die Stärke des Druckkontakts zwischen den beiden Umfangsflächen und die zum Durchführen der Schaufel durch die Öffnung erforderliche Kraft kann entsprechend den Anforderungen einer bestimmten Baugruppe festgelegt werden. Die obige Erörterung kann ebenso auf das Ende 112 und die Öffnung 106 angewendet werden.

Gemäß einigen Aspekten ist die Baugruppe 100 in einem (nicht gezeigten) Stator eines (nicht gezeigten) Drehmomentwandlers untergebracht. Gemäß einigen Aspekten ist der Ring 104 drehfest mit einem Freilauf 125 des Stators verbunden. Unter drehfest verbunden oder angebracht ist zu verstehen, dass der Ring und der Freilauf so miteinander verbunden sind, dass sich die beiden Komponenten gemeinsam drehen, das heißt, die beiden Komponenten sind bezüglich ihrer Drehung miteinander verbunden. Das drehfeste Verbinden zweier Komponenten bedeutet nicht unbedingt eine Einschränkung der relativen Beweglichkeit in anderen Richtungen. Zum Beispiel können zwei Komponenten drehfest miteinander verbunden sein, aber gleichzeitig durch eine Keilnutverbindung eine axiale Beweglichkeit aufweisen. Es sollte jedoch klar sein, dass eine drehfeste Verbindung nicht unbedingt bedeutet, dass eine Bewegung in anderen Richtungen möglich ist. zum Beispiel können zwei drehfest miteinander verbundene Komponenten axial miteinander verbunden sein. Die obige Darlegung der drehfesten Verbindung kann auf die folgenden Erörterungen angewendet werden.

Gemäß einigen Aspekten ist die Kupplung 125 eine Rollenkupplung, und der Ring 104 ist drehfest mit dem äußeren Laufring 126 der Kupplung verbunden. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Seitenblech 128 Finger 130, die radial durch den Laufring 126 ragen und das Seitenblech 128 drehfest mit dem Laufring 126 verbinden. Ferner sind die Finger drehfest mit dem Ring 104 und insbesondere mit dem Segment 132 des Seitenblechs verbunden. Die Zungen 134 des Rings 104 greifen auch in das Seitenblech 128 ein. Somit wird ein Drehmoment von den Schaufeln 102 durch den Ring 104 und das Seitenblech 128 zur Kupplung 125 übertragen. Gemäß einigen (nicht gezeigten) Aspekten handelt es sich bei der Kupplung 125 um einen Klinkenfreilauf mit einem radial angeordneten oder ringförmigen Blech, und der Innenring 104 ist drehfest mit dem radial angeordneten Blech verbunden. Gemäß einigen Aspekten sind der Innenring 104 und das radial angeordnete Blech aus einem Stück gebildet. Das heißt, der Ring und das Blech bestehen aus einem einzigen Materialstück.

11 ist eine perspektivische Seitenansicht einer extrudierten Statorschaufel 180 gemäß der vorliegenden Erfindung.

12 ist eine Rückansicht der in 11 gezeigten extrudierten Statorschaufel 180 gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die 13A und 13B sind Querschnittsansichten der in 11 gezeigten extrudierten Statorschaufel 180 entlang der Schnittlinie 13A/B in 12.

14 ist eine Draufsicht auf die in 11 gezeigte extrudierte Statorschaufel 180. Die folgende Beschreibung ist in Verbindung mit den 8 bis 14 zu sehen. Eine Schaufel gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch Extrudieren eines Metallhalbzeugs hergestellt, um lineare Segmente des (nicht gezeigten) Halbzeugs mit einem bestimmten Strömungsprofil, d.h. mit einer bestimmten Umfangs- oder Querschnittsform, zu bilden. Als Beispiel kann das Strömungsprofil 181 in 11 dienen. Es sollte klar sein, dass die Schaufel 180 nicht auf das gezeigte Strömungsprofil beschränkt ist und vielmehr jedes in der Technik bekannte Strömungsprofil verwendet werden kann. Im Allgemeinen wird das Strömungsprofil so gewählt, dass die Leistungsparameter eines Stators, in dem die Schaufel verwendet wird, optimal sind, jedoch können andere Parameter wie beispielsweise die Festigkeit der Schaufel oder die mit dem Extrudieren eines bestimmten Profils verbundenen Kosten in Betracht gezogen werden.

Gemäß einigen Aspekten, wie beispielsweise in 13A gezeigt, weisen die Schaufeln 180 einen massiven Querschnitt auf. Gemäß einigen Aspekten, wie beispielsweise in 13B gezeigt, weisen die Schaufeln 180 zumindest teilweise einen hohlen Querschnitt auf. Es sollte klar sein, dass die Schaufeln 180 nicht auf eine bestimmte Größe, Form, Anzahl oder Ausrichtung hoher Segmente 182 beschränkt sind. Ferner sollte klar sein, dass eine Statorschaufelbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung Kombinationen von massiven und hohlen Schaufeln beinhalten kann. Die linearen Segmente werden zu Schaufeln mit einer Länge 184 geschnitten, zum Beispiel zur Schaufel 180. Die Schaufel 180 ist nicht auf eine bestimmte Länge 184 beschränkt. Die Schaufel 180 zeigt die Form der Enden 186 und 188 vor der oben beschriebenen Bearbeitung zur radialen Befestigung der Schaufeln an den Ringen 104 und 108. Es ist zu sehen, dass zur Vorbereitung der Enden 186 und 188 für die Bearbeitung keine besonderen oder zusätzlichen Schritte erforderlich sind. Das heißt, eine Schaufel kann in ihren Zustand nach dem Abschneiden auf Länge in die Baugruppe 100 eingeführt werden.

Von Vorteil ist, dass durch das Extrudieren Schaufeln mit einer breiten Vielfalt von Strömungsprofilen gebildet werden können, die durch andere Fertigungsprozesse wie beispielsweise durch Pressen nicht hergestellt werden können oder die nur durch andere, aufwändigere Fertigungsprozesse, zum Beispiel durch Gießen, hergestellt werden können. Da die extrudierten Schaufeln ferner getrennt hergestellt und dann zu einer Statorschaufelbaugruppe zusammengebaut werden, können für andere Teile der Schaufelbaugruppe noch kostengünstigere Prozesse und Komponenten eingesetzt werden. Das heißt, die vorliegende Erfindung ermöglicht anstelle monolithischer Prozesse eine modulare Bauweise, welche die Nutzung der kostengünstigsten Aspekte verschiedener Fertigungsprozesse für Komponenten ermöglicht. Somit wird die Baugruppe 100 gemäß einigen Aspekten unter Verwendung der Kombination aus dem Extrudieren zur Bildung von Schaufeln mit erwünschten Strömungsprofilen und dem Pressen zur Bildung kostengünstiger Statorringe kostengünstig gebildet. Ferner sind extrudierte Schaufeln für weitere Verformungen geeignet. Somit können das oben erwähnte Kaltstauchen und Walzen durchgeführt werden.

15 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur Bildung einer Statorschaufelbaugruppe in einem Drehmomentwandler veranschaulicht. Obwohl das Verfahren in 15 zur Verdeutlichung als eine Folge von nummerierten Schritten dargestellt ist, sollte aus der Nummerierung keine bestimmte Reihenfolge abgeleitet werden, sofern dies nicht ausdrücklich angegeben ist. Das Verfahren beginnt mit Schritt 200. In Schritt 202 wird ein erstes Ende jedes Schaufelsegments aus einer Vielzahl extrudierter Schaufelsegmente in eine entsprechende Öffnung in einem Innenring des Stators gesteckt. In Schritt 208 wird ein zweites Ende jeder Schaufel in eine entsprechende Öffnung in einem Außenring des Stators gesteckt. In Schritt 212 wird das erste Ende jedes Schaufelsegments so bearbeitet, dass jedes Schaufelsegment in einer ersten radialen Richtung in Bezug auf den Innenring fixiert ist. In Schritt 214 wird das zweite Ende jedes Schaufelsegments so bearbeitet, dass jedes Schaufelsegment in einer zweiten radialen Richtung in Bezug auf den Außenring fixiert ist.

Gemäß einigen Aspekten beinhaltet die entsprechende Öffnung im Innenring einen ersten Rand, und das Bearbeiten eines ersten Endes jedes Schaufelsegments beinhaltet das Bearbeiten des ersten Endes in der Weise, dass das erste Ende auf dem Umfang über den ersten Rand hinausragt. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Bearbeiten eines ersten Endes jedes Schaufelsegments das Kaltstauchen des ersten Endes. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das erste Ende einen ersten Teil, der radial nach innen über den Innenring hinausragt, und das Bearbeiten des ersten Endes in der Weise, dass das erste Ende auf dem Umfang über den ersten Rand hinausragt, beinhaltet folgende Schritte: Drehen des Innenrings um eine erste Längsachse der Baugruppe; Aufsetzen einer ersten Rolle auf den ersten Teil; und Bewegen der ersten Rolle in Richtung des Innenrings.

Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das erste Ende ferner eine erste Kerbe, und der Innenring beinhaltet eine innere Umfangsfläche, und das Bearbeiten eines ersten Endes jeder Schaufel beinhaltet das Einführen einer ersten Zunge in die erste Kerbe und das Abkanten der ersten Zunge zur inneren Umfangsfläche hin. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet die entsprechende Öffnung im Außenring einen zweiten Rand, und das Bearbeiten eines zweiten Endes jedes Schaufelsegments beinhaltet das Bearbeiten des zweiten Endes in der Weise, dass das zweite Ende auf dem Umfang über den zweiten Rand hinausragt. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das zweite Ende einen zweiten Teil, der radial nach außen über den Außenring hinausragt, und das Bearbeiten des zweiten Endes in der Weise, dass das zweite Ende auf dem Umfang über den zweiten Rand hinausragt, beinhaltet folgende Schritte: Drehen des Außenrings um eine zweite Längsachse der Baugruppe; Aufsetzen einer zweiten Rolle auf den zweiten Teil; und Bewegen der zweiten Rolle in Richtung des Außenrings. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das zweite Ende eine zweite Kerbe, und der Außenring beinhaltet eine äußere Umfangsfläche, und das Bearbeiten eines zweiten Endes jeder Schaufel beinhaltet das Einführen einer zweiten Zunge in die zweite Kerbe und das Abkanten der zweiten Zunge zur äußeren Umfangsfläche hin.

Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Einsetzen eines ersten Endes jeder Schaufel in eine entsprechende Öffnung eine Presspassung des ersten Endes in der entsprechenden Öffnung, und das Einsetzen eines zweiten Endes jeder Schaufel in eine entsprechende Öffnung beinhaltet eine Presspassung des zweiten Endes in der entsprechenden Öffnung. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Einsetzen eines ersten Endes jeder Schaufel in eine entsprechende Öffnung das Ausfüllen der entsprechenden ersten Öffnung durch das erste Ende, und das Einsetzen eines zweiten Endes jeder Schaufel in eine entsprechende Öffnung beinhaltet das Ausfüllen der entsprechenden zweiten Öffnung durch das zweite Ende.

In Schritt 204 wird jede Schaufel durch die entsprechende Öffnung im Innenring gesteckt. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet der Innenring einen ersten Streifen mit einem ersten und einem zweiten Längsende, und in Schritt 206 wird der erste Streifen so aufgewickelt, dass das erste und das zweite Längsende einander überlappen, und das erste und das zweite Längsende miteinander verbunden. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet der Außenring einen zweiten Streifen mit einem dritten und einem vierten Längsende, und in Schritt 210 wird der zweite Streifen so aufgewickelt, dass das zweite Ende durch die entsprechende Öffnung im Außenring verläuft, werden das dritte und das vierte Längsende überlappt und fest miteinander verbunden.

Somit ist zu erkennen, dass die Aufgaben der vorliegenden Erfindung wirksam gelöst werden, obwohl sich der Fachmann Modifikationen und Änderungen der Erfindung vorstellen kann, die in Geist und Geltungsbereich der beanspruchten Erfindung enthalten sind. Ferner ist klar, dass die obige Beschreibung zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung dient und nicht als Einschränkung zu verstehen ist. Deshalb sind andere Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung möglich, ohne von Geist und Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.