DE10122585B4

DE10122585B4 - Einrichtung zur Drehmomentübertragung mit Spielausgleich

Info

Publication number: DE10122585B4
Application number: DE10122585A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Dipl.-Ing. Gehring; Stefan Dipl.-Ing. Bender
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2001-05-10
Publication date: 2010-07-29
Anticipated expiration: 2021-05-11
Also published as: DE10122585A1; US6835159B2; US20020169050A1

Abstract

Einrichtung zur Drehmomentübertragung und axialen Sicherung eines ersten (30) und eines zweiten (40) drehmomentführenden Bauteils, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (40) mit auf seinem Umfang verteilten Aussparungen (42) derart auf axiale Vorsprünge (33) des ersten Bauteils (30) aufgesetzt werden kann, dass die Vorsprünge (33) des ersten Bauteils (30) aus den Aussparungen (42) des zweiten Bauteils (40) axial hervorstehen und dass auf die hervorstehenden Vorsprünge (33) des ersten Bauteils (30) ein kreisringförmiges Bauteil (20) derart in axialer Richtung aufgesetzt werden kann, dass das erste Bauteil (30) mit dem kreisringförmigen Bauteil (20) an deren Berührfläche unlösbar verbunden werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Drehmomentübertragung und gleichzeitigen axialen Sicherung zweier drehmomentführender Bauteile nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Im folgenden werden die aus der älteren deutschen Patentanmeldung gemäß der nachveröffentlichten DE 199 61 988 A1 ersichtlischen Anordnungen zur Drehmomentübertragung zwischen zwei drehmomentführenden Bauteilen erläutert.
Die 1 zeigt eine bekannte Einrichtung, bei welcher der Drehmomentübertrag zwischen einem Hohlrad und einem Mitnahmeteil in der Form eines Zylinders einer Lamellenkupplung (nicht näher dargestellt) erfolgt, wobei im Zylinder in an sich bekannter Weise ein Kolben axial verschiebbar gelagert ist, der in bezug auf den Zylinder durch eine ringförmige Dichtung abgedichtet ist. Zur Drehmomentübertragung sind das Hohlrad und der Zylinderrücken des Zylinders an ihren aneinanderliegenden Flächen verschweißt. Ein Nachteil einer solchen Lösung besteht darin, dass ein Zwangslauf zwischen dem Hohlrad und dem Zylinder besteht und kein tangentialer, radialer und axialer Spielausgleich möglich ist.
Die 2 zeigt eine weitere bekannte Anordnung zur Drehmomentübertragung zwischen einem Hohlrad und einem Mitnahmeteil. Hier ist im Hohlrad, an der dem Mitnahmeteil zugewandten Seite, eine Kronenverzahnung angeordnet, in welche die Zähne des Mitnahmeteiles in axialer Richtung eingesteckt werden. In axialer Richtung wird das Mitnahme teil durch einen Sprengring in der dargestellten Weise gesichert. Eine solche Lösung bedarf erhöhten axialen Bauraum, da die Nut für den Sprengring dementsprechend lange Zähne der Kronenverzahnung benötigt. Außerdem ist ein zusätzliches Bauteil in der Form des Sprengringes erforderlich, wodurch die Herstellung der Einrichtung verteuert wird. Diese Lösung lässt jedoch in der gewünschten Weise einen gewissen tangentialen, radialen und axialen Spielausgleich zu.
3 und 4 zeigen eine Anordnung, welche aus der älteren deutschen Schrift DE 199 61 988 A1 ersichtlich ist. Hier wird mit Hilfe eines kreisringförmigen Segmentringes die Verbindung realisiert. Dieser Ring weist entlang seines Umfanges voneinander beabstandete zahnförmige Vorsprünge in axialer Richtung auf. Diese werden in die Lücken eines zweiten Bauteils so eingesetzt, dass sie eine ebene Fläche des benachbarten ersten Bauteiles berühren. An dieser Berührfläche ist der Ring an das erste Bauteil beispielsweise durch eine Verschweißung befestigbar. Dadurch wird in der gewünschten Weise ein gewisser tangentialer, radialer und axialer Spielausgleich ermöglicht. Bei dieser Bauform werden allerdings sehr hohe Ansprüche an die Schweißnaht gestellt, welche das gesamte Drehmoment übertragen muss. Der Ring ist deswegen sehr hoch beansprucht und muss eine ausreichende Dicke besitzen, um eine entsprechende Verschweißung zu ermöglichen und der auftretenden Belastung standzuhalten. Dies bedeutet wiederum, dass ein erhöhter axialer Bauraum notwendig ist.
Aus der DE 195 44 316 A1 ist eine demontierbare Anbindung eines Hohlrads an ein Abtriebszahnrad bekannt, bei der das Hohlrad mit einem innenliegenden und radial nach innen gezahnten Ring in Umfangsrichtung verschweißt ist und das Abtriebszahnrad ringförmig angeordnete axial Mitnahmezähne aufweist. Im montierten Zustand greifen diese axialen Mitnahmezähne des Abtriebszahnrades formschlüssig in die radialen Zähne des mit dem Hohlrad verschweißten Rings ein, wobei zur axialen Sicherung ein Sprengring vorgesehen ist, der in eine am Innendurchmesser der Mitnahmezähne angeordnete Innennut eingelegt ist. Als mögliche Alternative zu diesem Sprengring nennt die DE 195 44 316 A1 einen Splint. Diese Art der Axialsicherung ermöglicht die Demontierbarkeit dieser Anbindung.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Einrichtung zur gleichzeitigen Drehmomentübertragung und axialen Sicherung zweier drehmomentführender Bauteile zu schaffen, die eine relativ einfache Verbindung der beiden Bauteile ermöglicht und dabei einen tangentialen, radialen und axialen Spielausgleich zulässt. Außerdem soll der axiale Bauraum verringert werden.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Drehmomentübertragung gelöst, die neben den Merkmalen des Oberbegriffs auch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches aufweist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mittels eines noch näher zu beschreibenden kreisringförmigen Elementes dadurch gelöst, dass dieses so auf eine vorhandene Kronenverzahnung eines ersten Bauteiles aufgesetzt wird, dass die durch die Lücken eines zweiten Bauteiles herausragenden Zähne der Kronenverzahnung des ersten Bauteiles von dem kreisringförmigen Element berührt werden. An dieser Berührfläche kann das kreisringförmige Element mit einem ersten Bauteil vorzugsweise durch eine Verschweißung verbunden werden. Dadurch wird erreicht, dass einerseits das gewünschte Drehmoment übertragen werden kann und andererseits ein definiertes Spiel in radialer, axialer und tangentialer Richtung ermöglicht wird. Es besteht außerdem keine Gefahr, dass sich ein für die Verbindung notwendiger Sprengring lösen kann. Da keine Nut für einen Sprengring eingearbeitet werden muss, kann die Höhe der Zähne und somit der benötigte axiale Bauraum verringert werden, da nur die Dicke des zweiten Bauteiles sowie das definierte axiale Spiel berücksichtigt werden muss.
Durch die unlösbare Verbindung des erfindungsgemäßen Kreisringes mit der Kronenverzahnung des ersten Bauteils wird diese außerdem versteift. Dadurch kann die Verzahnung schwächer ausgelegt werden und es wird neben Material auch weiterer Bauraum gespart.
Das erfindungsgemäße kreisringförmige Bauelement ist vorteilhafterweise durch eine einfache Stanzoperation herstellbar. Dabei muss das Bauteil in einer ersten Ausführungsform bei der Montage auch nicht ausgerichtet werden. Im Vergleich mit dem Segmentring aus der älteren deutschen Schrift DE 199 61 988 A1 ist es bei der erfindungsgemäßen Lösung egal, mit welcher Seite der Kreisring an dem ersten Bauteil zur Anlage kommt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine bekannte Art der Drehmomentübertragung zwischen zwei Bauteilen, wobei die Bauteile stumpf aneinander verschweißt sind,
2 eine weitere bekannte Art der Drehmomentübertragung zwischen zwei Bauteilen, wobei das eine Bauteil in eine Kronenverzahnung des anderen Bauteils eingreift und zur axialen Sicherung ein zusätzlicher Sprengring vorgesehen ist,
3 eine weitere bekannte Art der Drehmomentübertragung zwischen zwei Bauteilen, wobei die Verbindung mittels eines Segmentringes realisiert ist,
4 eine Ansicht entsprechend der Linie I-I der 3,
5 eine perspektivische Darstellung eines vorteilhaften Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Lösung,
6 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Lösung,
7 eine Ansicht entsprechend der Linie II-II der 6,
8 eine Ansicht entsprechend der Linie III-III der 7 und
9 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung.
Wie in 5 dargestellt, besteht das erfindungsgemäße Bauteil 20 aus einem flachen Kreisring.
Das erste Bauteil 30 weist in vorteilhafter Weise die Form eines Hohlrades 30 auf, an dessen einer Seite in axialer Richtung eine Kronenverzahnung 31 angebracht ist. Die Kronenverzahnung 31 ist gemäß 5 einer Scheibe 40 als zweitem Bauteil und dem Ring 20 zugewandt.
Das zweite Bauteil 40 weist in vorteilhafter Weise die Form einer Scheibe 40 auf. Die Scheibe 40 besitzt gemäß 5 in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandete Aussparungen 42 auf. Diese Aussparungen werden vorzugsweise durch eine einfache Stanzoperation gefertigt. In diese Aussparungen 42 können die Zähne 33 der Kronenverzahnung 31 des Hohlrades 30 aufgenommen werden.
Für die erfindungsgemäße Verbindung zweier drehmomentführender Bauteile werden die Zähne 33 des Hohlrades 30 in die Aussparungen 42 der Scheibe 40 eingeführt. An die Scheibe 40 ist wie in 6 dargestellt eine Abtriebswelle 43 angebracht. Dabei wird die der Kronenverzahnung 31 zugewandte Seite der Scheibe 40 in 5 durch die Fläsche 41 dargestellt. Auf die Stirnflächen 34 der Zähne 33 des Hohlrades 30, welche aus den Aussparungen 42 der Scheibe 40 herausstehen, wird in axialer Richtung der Ring 20 angelegt. An dieser Berührfläche wird der Ring 20 mit dem Hohlrad 30 unlösbar verbunden. Dies wird in vorteilhafter Weise durch eine Schweißverbindung realisiert, was gemäß 8 durch eine Schweißnaht 24 dargestellt ist.
Das Drehmoment führende Hohlrad 30 überträgt also durch den Eingriff der Kronenverzahnung 31 in die Aussparungen 42 der Scheibe 40 das angelegte Drehmoment auf die Scheibe 40. An diese Scheibe 40 ist wie in 6 dargestellt eine Abtriebswelle 43 angebracht.
Gemäß 7 wird die Scheibe 40 auf die Zähne 33 des Hohlrades 30 aufgesetzt. Hier besteht die Möglichkeit, ein tangentiales Spiel ST sowie ein radiales Spiel SR zu berücksichtigen.
Gemäß 8 wird zur axialen Sicherung der Bauteile 30 und 40 das Bauelement 20 in axialer Richtung so auf die aneinander anliegenden Bauteile 30 und 40 aufgesetzt, dass der Ring 20 an den Stirnflächen 34 der Zähne 33 anliegt. Dabei besteht die Möglichkeit, ein axiales Spiel SA zu berücksichtigen.
Die eigentliche Befestigung des Bauelementes 20 an dem Bauteil 40 erfolgt dann durch eine unlösbare Befestigungsoperation, vorzugsweise durch Verschweißen. Insbesondere kommt dafür das kostengünstige Kondensator-Entladungsschweißen (KE-Schweißen) in Frage, wobei auch andere Schweißverfahren möglich sind. In bestimmten Anwendungsfällen ist es auch denkbar, die Befestigung durch Verkleben auszuführen.
In 9 wird eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung dargestellt. An ein kreisringförmiges Bauteil 20 sind entlang seines Umfangs in gleichmäßigem Abstand voneinander rippenförmige Erhebungen 23 ausgebildet. Diese Rippen 23 können durch eine Prägeoperation aus dem ringförmigen Bauelement 20 in axialer Richtung zu einer Seite hin ausgestellt werden. Diese Seite wird in 9 durch die Seite 21 dargestellt und ist auf das erste Bauteil 30 hin ausgerichtet. Durch die Prägung der Rippen 23 in den Ring 20 bilden sich an dem Ring 20 auf der zweiten Seite 22 Vertiefungen 25 aus. Die Rippen 23 können bei einer Schweißoperation, insbesondere bei dem Kondensator-Entladungsschweissen als Schweißmaterialvorrat verwendet werden, wobei gemäß 8 eine Schweißnaht 24 gebildet wird.

1: Hohlrad
2: Fläche
3: Mitnahmeteil
4: Fläche
5: Kolben
6: Dichtung
7: Kronenverzahnung
8: Zähne
9: Sprengring
10: Segmentring
11: Vorsprünge
12: Bauteil
13: Schweißnaht
20: Ring
21: Fläche
22: Fläche
23: Rippen
24: Schweißnaht
25: Vertiefungen
30: Hohlrad
31: Kronenverzahnung
33: Zähne
34: Fläche
40: Scheibe
41: Fläche
42: Aussparungen
43: Abtriebswelle
SR: radiales Spiel
ST: tangentiales Spiel
SA: axiales Spiel

Claims

Einrichtung zur Drehmomentübertragung und axialen Sicherung eines ersten (30) und eines zweiten (40) drehmomentführenden Bauteils, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (40) mit auf seinem Umfang verteilten Aussparungen (42) derart auf axiale Vorsprünge (33) des ersten Bauteils (30) aufgesetzt werden kann, dass die Vorsprünge (33) des ersten Bauteils (30) aus den Aussparungen (42) des zweiten Bauteils (40) axial hervorstehen und dass auf die hervorstehenden Vorsprünge (33) des ersten Bauteils (30) ein kreisringförmiges Bauteil (20) derart in axialer Richtung aufgesetzt werden kann, dass das erste Bauteil (30) mit dem kreisringförmigen Bauteil (20) an deren Berührfläche unlösbar verbunden werden kann.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (42) des zweiten Bauteils (40) sowie die Vorsprünge (33) des ersten Bauteils (30) entlang ihres Umfangs gleichmäßig voneinander entfernt sind.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das kreisringförmige Bauteil (20) in axialer Richtung ausgeprägte rippenförmige Erhebungen (23) aufweist, welche beim Anlegen an das erste Bauteil (30) die Stirnflächen der Vorsprünge (34) berühren und als Schweißmittelvorrat verwendet werden können.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (30) aus einem Hohlrad (30) besteht und an das zweite Bauteil (40) eine Abtriebswelle (43) befestigt wird.