DE102008034805B3 - Coupling device for transmitting a rotary movement with spring element - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung (1) zur Übertragung einer Drehbewegung, mit einem ersten Kupplungsteil (10), das eine Verzahnung (11) aufweist, mit einem zweiten, koaxial angeordneten Kupplungsteil (20), das eine mit der Verzahnung (11) des ersten Kupplungsteils (10) zusammenwirkende weitere Verzahnung (21) aufweist, mit wenigstens einem Federelement (30) zur Verspannung zwischen den beiden Kupplungsteilen (20, 23) in Umfangsrichtung, und mit einem Druckkörper (40), der mit einer Zahnflanke (24) wenigstens eines Zahnes (22) der Verzahnung (21) des zweiten Kupplungsteils (20) eine Keilverbindung bildet, wobei der Druckkörper (40) mit einer in radialer Richtung wirkenden Radialfederkraft FR des Federelementes (30) gegen die Zahnflanke (24) drückt und dabei eine in Umfangsrichtung wirkende Verspannungskraft FU erzeugt wird. Die Kupplungsvorrichtung (1) zeichnet sich dadurch aus, dass das Federelement (30) die Position des Druckkörpers (40) in Umfangsrichtung festlegt.The invention relates to a coupling device (1) for transmitting a rotary movement, with a first coupling part (10) having a toothing (11) with a second, coaxially arranged coupling part (20), one with the toothing (11) of the first Coupling part (10) cooperating further toothing (21), with at least one spring element (30) for clamping between the two coupling parts (20, 23) in the circumferential direction, and with a pressure body (40) having a tooth flank (24) at least one Tooth (22) of the toothing (21) of the second coupling part (20) forms a splined connection, wherein the pressure body (40) with a radially acting radial spring force F R of the spring element (30) presses against the tooth flank (24) and thereby a in Circumferentially acting tensioning force F U is generated. The coupling device (1) is characterized in that the spring element (30) defines the position of the pressure body (40) in the circumferential direction.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung zur Übertragung einer Drehbewegung, mit einem ersten Kupplungsteil, das eine Verzahnung aufweist, mit einem zweiten, koaxial zum ersten Kupplungsteil angeordneten Kupplungsteil, das eine mit der Verzahnung des ersten Kupplungsteils zusammen wirkende weitere Verzahnung aufweist, und mit wenigstens einem Federelement zur Verspannung der beiden Kupplungsteile in Umfangsrichtung.The The invention relates to a coupling device for transmission a rotational movement, with a first coupling part, a toothing has, with a second, arranged coaxially with the first coupling part Coupling part, the one with the teeth of the first coupling part has cooperating further teeth, and at least a spring element for clamping the two coupling parts in Circumferential direction.
Eine derartige Kupplungsvorrichtung wird beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt, um einen Verbrennungsmotor mit einem Getriebe des Kraftfahrzeugs zu verbinden. Das erste Kupplungsteil kann dabei als Nabe mit einer Innenverzahnung ausgebildet sein, während das zweite Kupplungsteil eine Welle mit einer Außenverzahnung darstellt, wobei sich die Welle mit der Außenverzahnung in die Innenverzahnung der Nabe axial verschieben lässt. Durch das Federelement, die die Kupplungsteile in Umfangsrichtung verspannt, sollen unerwünschte Geräusche vermieden werden, die bei Schwingungsanregungen durch den Verbrennungsmotor in der Kupplungsvorrichtung entstehen können (z. B. das Klackern der Zähne durch Hin- und Herbewegung innerhalb des Zahnspiels, insbesondere im Leerlauf).A Such coupling device is used for example in a motor vehicle used to drive an internal combustion engine with a transmission of the motor vehicle connect to. The first coupling part can be used as a hub with a Internal teeth are formed while the second coupling part a Shaft with an external toothing represents, wherein the shaft with the external teeth in the internal toothing the hub can be moved axially. By the spring element which clamps the coupling parts in the circumferential direction, should avoid unwanted noise which are caused by vibration excitations by the internal combustion engine may arise in the coupling device (eg the clacking of the Teeth through Back and forth movement within the backlash, especially at idle).
Aus
der
Der
Aufbau der Kupplungsvorrichtung der
Die
Die
Die
Die
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsvorrichtung mit zwei Kupplungsteilen und mit Federelement bereit zu stellen, die insbesondere in einem Kraftfahrzeug zur Verbindung von Motor und Getriebe einsetzbar ist, die in einem beschränkten Bauraum untergebracht werden kann, eine Geräuschentwicklung der Kupplungsvorrichtung durch Schwingungen des Motors möglichst vermeidet, einfach aufgebaut und leicht zu montieren ist.The invention is based on the object, a coupling device with two coupling parts and provide with spring element to provide, which can be used in particular in a motor vehicle for connecting engine and transmission, which can be housed in a limited space, a noise of the coupling device by vibrations of the engine as possible avoids, is simple and easy to assemble.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit der Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele können den Unteransprüchen entnommen werden.The The object underlying the invention is with the feature combination according to claim 1 solved. Preferred embodiments can the dependent claims be removed.
Gemäß Anspruch 1 wird eine Kupplungsvorrichtung vorgeschlagen, bei der das Federelement die Position des Druckkörpers in Umfangsrichtung ohne Spiel festlegt, wobei das Federelement Radialkräfte, die auf den Druckkörper wirken, auf ein erstes Ende und ein zweites Ende aufteilt, zwischen denen in Umfangsrichtung gesehen der Druckkörper angeordnet ist. Der Druckkörper stützt sich dabei an einer zwischen den beiden Enden erstreckenden Verbindung des Federelementes ab. Das Federelement übt dabei in Umfangsrichtung auf den Druckkörper eine Umfangs- oder Tangentialfederkraft aus. Die Position des Druckkörpers ist somit in Umfangsrichtung ohne Spiel festgelegt, da es nur gegen die Tangentialfederkraft des Federelementes möglich ist, den Druckkörper in Umfangsrichtung zu verschieben. Ein spielbehafteter Sitz des Druckkörpers im ersten Kupplungsteil und somit eine etwaige Geräuschentwicklung durch das gegebene Spiel kann somit ausgeschlossen werden.According to claim 1, a coupling device is proposed in which the spring element the Position of the pressure hull sets in the circumferential direction without play, wherein the spring element radial forces, the on the pressure hull act on a first end and a second end divides, between which seen in the circumferential direction of the pressure body is arranged. The pressure body is supported doing so at a connection extending between the two ends of the spring element. The spring element exerts in the circumferential direction on the pressure hull a circumferential or tangential spring force. The position of the pressure hull is thus set in the circumferential direction without play, since it only against the tangential spring force of the spring element is possible, the pressure body in Move circumferential direction. A playful seat of the pressure hull in first coupling part and thus any noise by the given Game can thus be excluded.
Erfindungsgemäß ist eine Steifigkeit des Federelementes in Umfangsrichtung größer als eine Steifigkeit in radialer Richtung. Die Steifigkeit des Federelementes in Umfangsrichtung kann dabei mehr als zweimal oder zehnmal größer sein als die Steifigkeit in radialer Richtung. Bei Verdrehungen der Verzahnungen in Umfangsrichtung führt der Druckkörper im Wesentlichen nur eine radiale Bewegung aus.According to the invention is a Rigidity of the spring element in the circumferential direction greater than a stiffness in the radial direction. The stiffness of the spring element in the circumferential direction can be more than twice or ten times greater as the stiffness in the radial direction. For rotations of the gears leads in the circumferential direction the pressure body in Essentially only a radial movement.
Die Verzahnung des ersten Kupplungsteils kann eine Innenverzahnung sein. Entsprechend ist das zweite Kupplungsteil mit einer Außenverzahnung ausgebildet. Dabei drückt das Federelement den Druckkörper radial nach innen gegen die Außenverzahnung des zweiten Kupplungsteils. Alternativ dazu ist es möglich, dass das erste Kupplungsteil als Verzahnung eine Außenverzahnung aufweist. In diesem Fall würde der Druckkörper durch das Federelement radial nach außen gegen die Innenverzahnung des zweiten Kupplungsteils gedrückt werden.The Gearing of the first coupling part may be an internal toothing. Accordingly, the second coupling part is formed with an external toothing. It pushes the spring element the pressure body radially inward against the external teeth of the second coupling part. Alternatively, it is possible that the first coupling part as a toothing has an external toothing. In this case would the pressure body by the spring element radially outward against the internal teeth pressed the second coupling part become.
In dem Ausführungsbeispiel, in dem der Druckkörper gegen die Außenverzahnung des zweiten Kupplungsteils gedrückt wird, kann das Federelement in einer radial nach innen offenen Ausnehmung der Verzahnung der ersten Kupplungsteiles sitzen. Das erste Kupplungsteil kann dabei eine Nabe mit vollständig geschlossenem Umfang sein. Das Federelement stützt sich dabei über Wände der Ausnehmung sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung am ersten Kupplungsteil ab.In the embodiment, in which the pressure body against the external teeth pressed the second coupling part is, the spring element in a radially inwardly open recess of the To fit toothing of the first coupling parts. The first coupling part can be a hub with complete be closed scope. The spring element is supported by walls of the Recess both in the circumferential direction and in the radial direction from the first coupling part.
Das Federelement und/oder die Ausnehmung können so ausgebildet sein, dass sich das Federelement axial in die Ausnehmung einschieben lässt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass Federelement und/oder die Ausnehmung so zu gestalten, dass ein Einsetzen in radialer Richtung in die Ausnehmung möglich ist.The Spring element and / or the recess may be formed so that the spring element can be inserted axially into the recess. A different possibility is that spring element and / or to make the recess so that insertion in the radial direction into the recess is possible.
Der Druckkörper kann in Eingriff mit den Zahnflanken zweier benachbarter Zähne der Verzahnung des zweiten Kupplungsteils stehen. Dabei greift der Druckkörper in eine Zahnlücke zwischen den beiden benachbarten Zähnen. Es ist jedoch auch möglich, dass der Druckkörper an der Zahnflanke nur eines Zahnes anliegt. Bei Anlage an der Zahnflanke nur eines Zahnes drückt das Federelement über den Druckkörper die Verzahnung des zweiten Kupplungsteils relativ zur Verzahnung des ersten Kupplungsteils derart in Umfangsrichtung, dass die Zahnflanken der Zähne der Verzahnung des ersten Kupplungsteiles mit den entsprechenden gegenüberliegenden Zahnflanken der Zähne der Verzahnung des zweiten Kupplungsteiles in Anlage kommen.Of the pressure vessels can engage with the tooth flanks of two adjacent teeth Gearing of the second coupling part stand. The pressure body engages in a tooth gap between the two adjacent teeth. However, it is also possible that the pressure body on the tooth flank of only one tooth. For contact with the tooth flank only a tooth presses the spring element over the pressure body the toothing of the second coupling part relative to the toothing of the first coupling part in the circumferential direction such that the tooth flanks of Teeth of the Gearing of the first coupling part with the corresponding opposite tooth flanks the teeth the gearing of the second coupling part come into abutment.
Bei dem Ausführungsbeispiel, bei dem der Druckkörper in Eingriff mit den Zahnflanken zweier benachbarter Zähne der Verzahnung des ersten Kupplungsteils steht, kann eine Ausrichtung der Verzahnungen der beiden Kupplungsteile dergestalt erreicht werden, dass die Zähne nicht an ihren Flanken aneinander anliegen, sondern mittig in der Lücke benachbarter Zähne der anderen Verzahnung liegen. Wird nun aus dieser Lage der Zähne, die im folgenden durch den Begriff „Mitte-Mitte” bezeichnet wird, auf die Kupplungsvorrichtung ein Drehmoment aufgebracht, verdrehen sich in Umfangsrichtung die Verzahnungen zueinander, wodurch der Druckkörper gegen die Radialfederkraft radial verschoben wird und die Zahnflanken zur Anlage kommen. Ein Teil des Drehmoments zwischen erstem und zweitem Kupplungsteil wird somit über das Federelement und ein weiterer Teil über die Zahnflanken übertragen.at the embodiment, in which the pressure body in engagement with the tooth flanks of two adjacent teeth of Gearing of the first coupling part is, an orientation the toothings of the two coupling parts are achieved in such a way that the teeth do not abut each other on their flanks, but in the middle in the Gap of neighboring Teeth of the other gearing lie. Now, from this position of the teeth, the hereinafter referred to by the term "middle-middle" is applied to the coupling device torque, twist in the circumferential direction, the teeth to each other, whereby the Pressure body against the radial spring force is displaced radially and the tooth flanks come to the plant. Part of the torque between the first and second coupling part is thus on the spring element and a further part about transmit the tooth flanks.
Eine Ausrichtung der Verzahnungen der beiden Kupplungsteile, bei der die Zähne der einen Verzahnung mittig in den Zahnlücken der anderen Verzahnung („Mitte-Mitte”) liegen, kann dadurch erreicht werden, dass der Druckkörper in Umfangsrichtung gegenüber den Zähnen der Verzahnung des ersten Kupplungsteils ohne Versatz angeordnet ist. Der Druckkörper befindet sich dabei in Umfangsrichtung an einer Stelle, an der ansonsten ein Zahn der Verzahnung des ersten Kupplungsteils angeordnet wäre. Durch die Anlage an den Zahnflanken zweier benachbarter Zähne werden somit die Verzahnungen der beiden Kupplungsteile in der Konstellation „Mitte-Mitte” ausgerichtet. Ist jedoch der Druckkörper gegenüber den Zähnen der Verzahnung des ersten Kupplungsteiles in Umfangsrichtung versetzt angeordnet, werden die Verzahnungen so verspannt, dass die einzelnen Zähne Flanke an Flanken anliegen („Flanke-Flanke”), auch wenn der Druckkörper mit den Zahnflanken zweier benachbarter Zähne in Eingriff steht.An alignment of the teeth of the two coupling parts, in which the teeth of one toothing are located centrally in the tooth gaps of the other toothing ("center-center"), can be achieved in that the pressure body in the circumferential direction against the teeth of the toothing of the first coupling part without Offset is arranged. The pressure body is located in the circumferential direction at a point at which otherwise a tooth of the toothing of the first coupling part would be arranged. By the plant on the tooth flanks of two be neighboring teeth are thus aligned the teeth of the two coupling parts in the constellation "center-center". However, if the pressure body offset relative to the teeth of the teeth of the first coupling part in the circumferential direction, the teeth are braced so that the individual teeth flank abut edges ("flank edge"), even if the pressure body with the tooth flanks of two adjacent teeth in Intervention is.
Der Druckkörper kann einen keilförmigen oder zahnförmigen Querschnitt weisen, der mit dem Zahnprofil der Zähne der Verzahnung des zweiten Kupplungsteils korrespondiert. Dadurch lassen sich punktförmige Flächen vermeiden, die zu Spannungsspitzen führen.Of the pressure vessels can be a wedge-shaped or tooth-shaped Cross-section, with the tooth profile of the teeth of the toothing of the second coupling part corresponds. As a result, punctiform surfaces can be avoided that lead to voltage peaks to lead.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Druckkörper in axialer Richtung und weist wenigstens ein verjüngtes stirnseitiges Ende auf. Das verjüngte stirnseitige Ende erleichtert das axial Ineinanderschieben der Verzahnungen der Kupplungsteile. Das stirnseitige Ende kann somit entsprechende Einführschrägen aufweisen, so dass der Druckkörper nicht das axiale Ineinanderschieben versperrt.In a preferred embodiment extends the pressure body in the axial direction and has at least one tapered frontal end on. The rejuvenated The front end facilitates the axial nesting of the teeth the coupling parts. The front end can thus appropriate Have chamfers, so that the pressure hull does not block the axial telescoping.
Das stirnseitige Ende des Druckkörpers kann in axialer Richtung gegenüber der Verzahnung des ersten Kupplungsteils zurück versetzt sein. Beim axialen Ineinanderschieben der Verzahnungen würden die Verzahnungen zunächst in Eingriff kommen, ohne dass der Druckkörper mit der Verzahnung des zweiten Kupplungsteils in Berührung kommt. Dadurch lassen sich erstes und zweites Kupplungsteil ohne Widerstand durch das Federelement axial teilweise ineinander schieben. Bei weiterem Ineinanderschieben drücken die Zähne der Verzahnung des zweiten Kupplungsteils den Druckkörper gegen die Kraft des Federelementes radial nach außen (oder nach innen), wodurch durch die Keilwirkung zwischen Druckkörper und den Zahnflanken der Zähne eine Ausrichtung der Verzahnungen in Umfangsrichtung und eine Verspannung in Umfangsrichtung erfolgen.The front end of the pressure hull can in the axial direction opposite be offset back the toothing of the first coupling part. When axial Intertwining the gears, the gears would first in Engage without the pressure body with the teeth of the second Coupling parts in contact comes. This allows first and second coupling part without Resistance by the spring element axially partially push each other. Upon further telescoping push the teeth of the teeth of the second Coupling part of the pressure hull against the force of the spring element radially outward (or after inside), whereby by the wedge effect between pressure body and the tooth flanks of the teeth one Alignment of the gears in the circumferential direction and a tension take place in the circumferential direction.
Das Federelement kann eine Blattfeder umfassen. Die Blattfeder kann dabei so geformt sein, dass sie sowohl die Radialfederkraft als auch die Tangentialfederkraft des Federelementes bereit stellt.The Spring element may comprise a leaf spring. The leaf spring can be shaped so that they both the radial spring force as also provides the tangential spring force of the spring element.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Druckkörper einstückig an dem Federelement angeformt. Federelement und Druckkörper bilden somit ein einzelnes Stück, das sich in einem Montageschritt in die Ausnehmung der Verzahnung des ersten Kupplungsteils einführen lässt.In a preferred embodiment the pressure body one piece formed on the spring element. Form spring element and pressure body thus a single piece, in an assembly step in the recess of the toothing of the first coupling part leaves.
Vorzugsweise weist das Federelement einen Halteflügel auf, der zur axialen Festlegung des Federelementes an dem ersten Kupplungsteil dient. Somit hilft der Halteflügel zu vermeiden, dass beim Ineinanderschieben der Verzahnungen der Kupplungsteile das Federelement und, soweit die einstückige Ausführung zugrunde gelegt wird, der Druckkörper axial aus der gewünschten Position verschoben wird.Preferably the spring element has a holding wing, which is for axial fixing the spring element is used on the first coupling part. Thus helps the retaining wing to avoid that when nesting the teeth of the Coupling the spring element and, as far as the one-piece design is based is placed, the pressure body axially from the desired Position is moved.
Das Federelement kann aus Blech hergestellt sein. Bei dem einstückig angeformten Druckkörper kann es sich dabei um eine Blechausstellung handeln, die aus einer Ebene der Blattfeder hervorsteht.The Spring element may be made of sheet metal. In the integrally molded pressure vessels It can be a sheet metal exhibition, which consists of a Level of the leaf spring protrudes.
Vorzugsweise sind am ersten Kupplungsteil mehrere Federelemente angeordnet, die in Umfangsrichtung so verteilt sind, dass sich deren Radialkräfte bezogen auf die Mittelachse der Kupplungsvorrichtung aufheben. Beispielsweise können zwei Federelemente vorgesehen sein, die in einem Winkel von 180° zueinander angeordnet sind. Bei einer Anordnung mit drei Elementen beträgt der Winkelabstand zwischen benachbarten Federelementen 120°, mit vier Elementen vorzugsweise 90°. Durch eine derartige Anordnung der Federelemente können die Kupplungsteile gut zueinander zentriert werden, selbst wenn die Kupplungsvorrichtung kein Drehmoment überträgt. Der exakte Winkelabstand der Federelemente wird im Wesentlichen durch die Lage der zu dem jeweiligen Federelement benachbarten Zähnen bestimmt. Je nach Anzahl der Zähne in Umfangsrichtung und deren Abstand zueinander kann der Winkelabstand der Federelemente von den exakten Werten 180°, 120°, 90°, usw. mehr oder weniger stark abweichen.Preferably are arranged on the first coupling part a plurality of spring elements, the are distributed in the circumferential direction so that their radial forces related cancel on the central axis of the coupling device. For example can be provided two spring elements which are at an angle of 180 ° to each other are arranged. In an arrangement with three elements, the angular distance is between adjacent spring elements 120 °, with four elements preferably 90 °. By Such an arrangement of the spring elements, the coupling parts well centered to each other, even if the coupling device no torque transfers. Of the exact angular distance of the spring elements is essentially through determines the position of the teeth adjacent to the respective spring element. Depending on the number of teeth in the circumferential direction and their distance from each other, the angular distance the spring elements of the exact values 180 °, 120 °, 90 °, etc. more or less strong differ.
Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:Based of the embodiment shown in the drawing, the invention explained in more detail. It demonstrate:
Wie
insbesondere der
In
Das
Federelement
In
Einbaulage des Federelementes
Die
Blattfederflügel
Der
Druckkörper
Wie
insbesondere der
- 11
- Kupplungsvorrichtungcoupling device
- 22
- Drehachseaxis of rotation
- 1010
- erstes Kupplungsteilfirst coupling part
- 1111
- Innenverzahnunginternal gearing
- 1212
- Zahntooth
- 1313
- Ausnehmungrecess
- 1414
-
Begrenzungswand
(
14a ,14b )Boundary wall (14a .14b ) - 1515
- Ausnehmungsbodenrecess bottom
- 1616
- Stirnseitefront
- 2020
- zweites Kupplungsteilsecond coupling part
- 2121
- Außenverzahnungexternal teeth
- 2222
-
Zahn
(
22a ,22b )Tooth (22a .22b ) - 2323
- Zahnlückegap
- 2424
- Zahnflanketooth flank
- 3030
- Federelementspring element
- 3131
- Mittelachsecentral axis
- 3232
-
Blattfederflügel (
32a ,32b )Leaf feather wings (32a .32b ) - 3333
-
Ende
(
33a ,33b )The End (33a .33b ) - 3434
- Halteflügelretaining wings
- 4040
- Druckkörperpressure vessels
- 4141
-
Flanke
(
41a ,41b )Flank (41a .41b ) - 4242
- stirnseitiges Endefrontal The End
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DE102016217301B4 (en) * | 2016-09-12 | 2018-11-15 | Zf Friedrichshafen Ag | Plate carrier of a plate switching element of a transmission of a motor vehicle |
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Publication number | Publication date |
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WO2010010185A1 (en) | 2010-01-28 |
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