DE102009029350A1

DE102009029350A1 - Cross-disc clutch, in particular for a fuel delivery pump

Info

Publication number: DE102009029350A1
Application number: DE200910029350
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2011-03-24
Also published as: WO2011029665A1

Abstract

Es wird eine Kreuzscheiben-Kupplung für eine Zahnradpumpe vorgeschlagen, bei der eine Kreuzscheibe 13 formschlüssig mit einer Hohlwelle 19 verbunden ist und diese in einem Lager 21 der Zahnradpumpe gelagerte Hohlwelle trägt wiederum ein erstes Zahnrand 25 der Zahnradpumpe.A cross-disk clutch for a gear pump is proposed, in which a cross-disk 13 is positively connected to a hollow shaft 19 and this hollow shaft, which is mounted in a bearing 21 of the gear pump, in turn carries a first toothed edge 25 of the gear pump.

Description

Stand der TechnikState of the art

Kreuzscheiben-Kupplungen sind seit langem bekannte und bewährte Kupplungen zur Übertragung von Drehmomenten bei gleichzeitigem Ausgleich eines Axialversatzes und/oder eines Fluchtungsfehlers. So ist beispielsweise aus der DE 198 57 248 C2 der Anmelderin eine Kreuzscheiben-Kupplung bekannt, die dazu dient, eine Zahnradpumpe, die als Vorförderpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem eingesetzt wird, durch die Exzenterwelle einer Kraftstoffhochdruckpumpe anzutreiben.Cross-disc clutches are well-known and proven couplings for transmitting torques while balancing an axial offset and / or an alignment error. For example, from the DE 198 57 248 C2 the Applicant known a cross-plate clutch, which serves to drive a gear pump, which is used as a prefeed pump in a fuel injection system, through the eccentric shaft of a high-pressure fuel pump.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß ist bei einer erfindungsgemäßen Kreuzscheiben-Kupplung zur Kopplung einer Antriebswelle und eines drehbaren Körpers über ein Nut-Feder-System, wobei an der Stirnseite der Antriebswelle ein Zweiflach ausgebildet ist, wobei in der Kreuzscheibe zwei radial zu einer Drehachse der Kreuzscheibe verlaufende Radialnuten ausgebildet sind, und wobei die Radialnuten lotrecht zueinander verlaufen, vorgesehen, dass der drehbare Körper eine koaxial zu der Antriebswelle angeordnete Hohlwelle ist, dass die Hohlwelle an einer Stirnseite eine radial verlaufende Feder aufweist, und dass diese Feder mit einer Radialnut der Kreuzscheibe zusammenwirkt.According to the invention is in a cross-plate clutch according to the invention for coupling a drive shaft and a rotatable body via a tongue and groove system, wherein on the front side of the drive shaft is formed a two-plane, wherein in the cross disc two radially extending to a rotational axis of the cross disk radial grooves are formed , and wherein the radial grooves are perpendicular to each other, provided that the rotatable body is a hollow shaft arranged coaxially to the drive shaft, that the hollow shaft has a radially extending spring on one end face, and that this spring cooperates with a radial groove of the cross disc.

Dadurch, dass der drehbare Körper eine Hohlwelle ist, ist eine gute Koaxialität von Antriebswelle und die drehbarem Körper konstruktiv vorgegeben, so dass die Kreuzscheiben-Kupplung nur relativ kleine Ausgleichsbewegungen ausführen muss. Infolgedessen sind auch durch die Ausgleichsbewegungen der Kreuzscheibe verursachten Radialkräfte auf den drehbaren Körper minimiert, was sich in einer präziseren und langlebigeren Lagerung des drehbaren Körpers niederschlägt. Außerdem werden die Fluchtungsfehler verringert. Dies führt im Ergebnis zu einer erhöhten Lebensdauer der Kupplung und der von ihr angetriebenen Bauteile.The fact that the rotatable body is a hollow shaft, a good coaxiality of the drive shaft and the rotatable body is structurally predetermined, so that the cross-plate clutch must perform only relatively small compensating movements. As a result, radial forces on the rotatable body caused by the compensating movements of the pulley are also minimized, resulting in a more precise and durable bearing of the rotatable body. In addition, the misalignment is reduced. As a result, this leads to an increased service life of the clutch and the components driven by it.

Dies gilt insbesondere dann, wenn wie in weiterer erfinderischer Ausgestaltung vorgesehen ist, die Hohlwelle in einem Gehäuse koaxial zu der Antriebswelle gelagert ist. Durch die separate Lagerung der Hohlwelle in einem Gehäuse ist es möglich, die auf die Hohlwelle wirkenden Radialkräfte abzuleiten und ein Verkanten der Hohlwelle relativ zur Antriebswelle sicher zu vermeiden. In Folge dessen ist nahezu unabhängig von der Art der Belastung die Koaxialität zwischen Hohlwelle und Antriebswelle stets gewährleistet.This applies in particular if, as provided in a further inventive embodiment, the hollow shaft is mounted in a housing coaxial with the drive shaft. The separate storage of the hollow shaft in a housing, it is possible to derive the forces acting on the hollow shaft radial forces and to avoid tilting of the hollow shaft relative to the drive shaft safely. As a result, the coaxiality between the hollow shaft and the drive shaft is always guaranteed almost independent of the type of load.

Dadurch, dass die Hohlwelle in einem separaten Lager in dem Gehäuse gelagert ist, kann natürlich diese Lagerung auch konstruktiv, das heißt hinsichtlich der Art der Lagerung, aber auch den Abmessungen der Lagerung, optimal an die auftretenden Belastungen angepasst werden, was sich ebenfalls in einem kostengünstig und dennoch sehr belastbaren Lagerung niederschlägt.The fact that the hollow shaft is mounted in a separate bearing in the housing, of course, this storage can also be constructive, that is, with respect to the type of storage, but also the dimensions of the storage, optimally adapted to the loads occurring, which is also in a low cost and yet very resilient storage deposits.

Um eine weitere Verbesserung der Koaxialität zwischen Antriebswelle und Hohlwelle zu erreichen, kann weiterhin vorgesehen sein, die Antriebswelle in der Hohlwelle radial zu lagern.In order to achieve a further improvement of the coaxiality between the drive shaft and the hollow shaft, it may further be provided to radially support the drive shaft in the hollow shaft.

Es hat sich weiter als vorteilhaft herausgestellt, die Kreuzscheiben durch Sintern, bevorzugt aus Sinteraluminium, herzustellen. Dadurch lässt sich die gewünschte Geometrie mit zu geringen Kosten, in ausreichender Präzision und einer sehr guten Verschleißfestigkeit herstellen. Außerdem ist das Sinteraluminium gegenüber Korrosion unempfindlich.It has also been found to be advantageous to produce the cross-discs by sintering, preferably of sintered aluminum. As a result, the desired geometry can be produced at low cost, with sufficient precision and with very good wear resistance. In addition, the sintered aluminum is insensitive to corrosion.

Um das Axialspiel der erfindungsgemäßen Kreuzscheiben-Kupplung einstellen und über die Lebensdauer der Kreuzscheiben-Kupplung konstant halten zu können, ist in dem Gehäuse ein Axiallager für die Kreuzscheibe ausgebildet. Dieses Axiallager wird in aller Regel als Gleitlager ausgebildet sein und kann beispielsweise in Form einer konzentrisch zur Drehachse der Kreuzscheibe angeordnete Rippe umfassen. Dadurch ergibt sich ein geringer Reibungswiderstand des Axiallagers, der Verschleiß wird minimiert und insgesamt ergibt sich eine sehr hohe Lebensdauer. Durch dieses Axiallager ist auch ein Verkippen der Kreuzscheibe wirkungsvoll unterbunden und es wird ein guter Planlauf der Kreuzscheibe erreicht. Infolgedessen ist auch eine flächige Kraftübertragung in dem Nut-Feder-System gewährleistet, was sich ebenfalls positiv auf die Lebensdauer der Kreuzscheiben-Kupplung und der dadurch angetriebenen beziehungsweise gekoppelten Baugruppen auswirkt.In order to adjust the axial clearance of the cross-plate clutch according to the invention and to be able to keep constant over the life of the cross-disc clutch, an axial bearing for the cross-disc is formed in the housing. This thrust bearing will be formed as a rule as a sliding bearing and may, for example, in the form of a concentric with the axis of rotation of the cross-plate disposed rib. This results in a low frictional resistance of the thrust bearing, the wear is minimized and overall results in a very long life. Through this thrust bearing tilting the cross wheel is effectively prevented and it is achieved a good axial run of the cross wheel. As a result, a two-dimensional force transmission is ensured in the tongue and groove system, which also has a positive effect on the life of the cross-plate clutch and the driven or coupled assemblies.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist an der Hohlwelle ein Zahnrad, bevorzugt ein Zahnrad einer Zahnradpumpe, befestigt. Solche Zahnradpumpen dienen, wie aus dem Stand der Technik bekannt, häufig als Vorförderpumpe in Kraftstoffeinspritzsystemen für Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Anwendungen im gewerblichen Bereich, wie beispielsweise bei Nutzfahrzeugen wird eine sehr hohe Lebensdauer angestrebt, um die Instandhaltungs- und Wartungskosten zu minimieren. Dadurch ergibt sich auch über den Lebenszyklus gerechnet, eine verbesserte Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffeinspritzsystems.In an advantageous embodiment of the invention, a gear, preferably a gear of a gear pump, attached to the hollow shaft. Such gear pumps, as known from the prior art, are often used as a prefeed pump in fuel injection systems for internal combustion engines, in particular in commercial applications, such as in commercial vehicles, a very long service life is sought in order to minimize the maintenance and servicing costs. As a result, calculated over the life cycle, an improved economy of the fuel injection system.

Nachfolgend wird anhand der Zeichnungen und deren Beschreibung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kreuzscheiben-Kupplung näher erläutert.Hereinafter, an embodiment of the cross-plate clutch according to the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and their description.

Zeichnung drawing

Es zeigen:Show it:

1 ein Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kreuzscheiben-Kupplung mit Hohlwelle 1 a section through a cross-plate coupling according to the invention with a hollow shaft

2 die zugehörige Kreuzscheibe im Längsschnitt und in verschiedenen Ansichten 2 the corresponding cross disc in longitudinal section and in different views

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Zahnradpumpe 1, die von einer Antriebswelle 3 angetrieben wird. Die Antriebswelle 3 ist in einem Gehäuse 5 einer Kraftstoffhochdruckpumpe drehbar gelagert. Die konstruktiven Details der Lagerung der Antriebswelle 3 in dem Gehäuse 5 der Kraftstoffhochdruckpumpe sind nicht von Bedeutung für die Erfindung und werden daher nicht näher erläutert. 1 shows a longitudinal section through a gear pump 1 from a drive shaft 3 is driven. The drive shaft 3 is in a housing 5 rotatably mounted a high-pressure fuel pump. The constructive details of the bearing of the drive shaft 3 in the case 5 the high-pressure fuel pump are not relevant to the invention and are therefore not explained in detail.

Die Antriebswelle 3 ragt über eine Flanschfläche 7 des Gehäuses 5 hinaus und weist an ihrer Stirnseite einen Zweiflach 9 auf. Der Zweiflach 9 ist Teil eines Nut-Feder-Systems, welches eine Kreuzscheiben-Kupplung bildet. Der Zweiflach 9 ragt in eine erste Radialnut 11 (siehe 2) einer Kreuzscheibe 13, so dass eine formschlüssige Drehmomentübertragung möglich ist. In 1 ist die Kreuzscheibe 13 geschnitten dargestellt, so dass die erste Radialnut 11 nicht gut sichtbar ist. In dem Schnitt entlang der Linie A-A gemäß 2 ist die Radialnut 11 der Kreuzscheibe 13 gut sichtbar.The drive shaft 3 protrudes over a flange surface 7 of the housing 5 out and has on its front a two-leaf 9 on. The two-facetted 9 is part of a tongue and groove system, which forms a cross-disc clutch. The two-facetted 9 protrudes into a first radial groove 11 (please refer 2 ) of a cross disk 13 so that a positive torque transmission is possible. In 1 is the cross wheel 13 shown cut, leaving the first radial groove 11 not clearly visible. In the section along the line AA according to 2 is the radial groove 11 the cross wheel 13 clearly visible.

Die konstruktiven Merkmale dieser Kreuzscheibe 13 sind in 2 etwas übersichtlicher und besser erkennbar. In 2 ist die Kreuzscheibe 13 zusätzlich zu dem genannten Schnitt noch ein Längsschnitt dargestellt. Wie sich aus dem Längsschnitt gemäß 2 ergibt, ist die Kreuzscheibe 13 topfförmig ausgebildet und weist eine zweite Radialnut 15 auf, die orthogonal zur ersten Radialnut 11 angeordnet ist. Diese zweite Radialnut 15 nimmt eine Feder 17 einer Hohlwelle 19 auf. Da es sich, wie der Name schon sagt, bei der Hohlwelle 19 um eine Welle handelt, die im Zentrum eine Bohrung aufweist, ist die Feder 17 zweigeteilt und zu beiden Seiten dieser Mittenbohrung vorhanden.The constructive features of this cross disk 13 are in 2 a little clearer and more recognizable. In 2 is the cross wheel 13 in addition to the above-mentioned section, a longitudinal section is shown. As can be seen from the longitudinal section according to 2 yields, is the cross disk 13 cup-shaped and has a second radial groove 15 on, orthogonal to the first radial groove 11 is arranged. This second radial groove 15 takes a spring 17 a hollow shaft 19 on. As it is, as the name suggests, at the hollow shaft 19 is a shaft that has a hole in the center, is the spring 17 two-parted and available on both sides of this center hole.

Die Hohlwelle 19 ist in einem Gehäuse 21 einer Zahnradpumpe drehbar gelagert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um eine Gleitlagerung zwischen der Hohlwelle 19 und dem Gehäuse 21. Dieses Gleitlager hat eine gewisse axiale Erstreckung. Der Bereich in dem die Gleitlagerung stattfindet ist durch eine geschweifte Klammer mit dem Bezugszeichen 23 dargestellt. Durch diesen langen Bereich 23 ist die Hohlwelle 19 sehr gut gegen Verkanten oder Verkippen gesichert. Gleichzeitig ist auch gewährleistet, dass eventuell von der Kreuzscheibe auf die Hohlwelle 19 übertragene und in radialer Richtung wirkende Kräfte nicht dazu führen, dass die Hohlwelle 19 in radialer Richtung ausweicht. Dies heißt, dass die Hohlwelle 19 immer sehr gut in radialer Richtung geführt ist. Dies führt auch dazu, dass ein erstes Zahnrad 25 der Zahnradpumpe ebenfalls sehr gut in radialer Richtung geführt ist und der Planlauf des ersten Zahnrads 25 sehr gut ist.The hollow shaft 19 is in a housing 21 rotatably mounted a gear pump. In the present embodiment, this is a sliding bearing between the hollow shaft 19 and the housing 21 , This plain bearing has a certain axial extent. The area in which the sliding bearing takes place is by a curly bracket with the reference numeral 23 shown. Through this long area 23 is the hollow shaft 19 very well secured against tilting or tilting. At the same time it is also ensured that possibly from the cross disk to the hollow shaft 19 transmitted and acting in the radial direction forces do not cause the hollow shaft 19 evades in the radial direction. This means that the hollow shaft 19 always very well in the radial direction. This also causes a first gear 25 the gear pump is also very well guided in the radial direction and the axial runout of the first gear 25 very good.

Das erste Zahnrad 25 kämmt mit einem zweiten Zahnrad 27, welches auf einem Lagerzapfen 29 des Gehäuses 21 drehbar gelagert ist. Das erste Zahnrad 25 und das zweite Zahnrad 29 bilden zusammen mit dem Gehäuse 21 eine Außenzahnradpumpe, wie sie aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise der DE 199 14 269 A1 und anderen Veröffentlichungen bekannt ist.The first gear 25 meshes with a second gear 27 which is on a journal 29 of the housing 21 is rotatably mounted. The first gear 25 and the second gear 29 form together with the housing 21 an external gear pump, as known from the prior art, such as the DE 199 14 269 A1 and other publications.

Das Zahnrad 25 und die Hohlwelle 19 können einstückig hergestellt sein oder, wie in 1 dargestellt, beispielsweise durch Schrumpfen oder eine Schweißnaht fest miteinander verbunden sein. Dies bedeutet, dass die erfindungsgemäße Lagerung der Hohlwelle 19 im Gehäuse 21 auch dazu führt, dass das erste Zahnrad 25 besser und präziser gelagert ist, so dass sich der Verschleiß, der sich durch Anlaufen des ersten Zahnrads 25 an der Flanschfläche 7 oder einem Pumpenraum des Gehäuses 21 ergibt, minimiert wird. infolgedessen ist die Zahnradpumpe mit der erfindungsgemäßen Kreuzscheiben-Kupplung besonders langlebig und hat auch nach einer sehr langen Betriebsdauer noch die volle Förderleistung.The gear 25 and the hollow shaft 19 can be made in one piece or, as in 1 represented, for example, by shrinkage or a weld tightly connected to each other. This means that the storage according to the invention of the hollow shaft 19 in the case 21 also causes the first gear 25 is stored better and more precisely, so that the wear caused by tarnishing the first gear 25 on the flange surface 7 or a pump chamber of the housing 21 results, is minimized. As a result, the gear pump with the cross-plate clutch according to the invention is particularly durable and still has the full capacity even after a very long service life.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist eine Axiallagerung 31 in Form einer umlaufenden Rippe dargestellt. Diese umlaufende Rippe 31 wirkt als Axiallager für die Kreuzscheibe 13 und sorgt dafür, dass die Kreuzscheibe sich nicht in axialer Richtung (in 1 nach links) aus dem Zweiflach 9 oder der Feder 17 herausbewegen kann. Weil die kreisförmige Rippe 31 auch relativ weit am Außendurchmesser der Kreuzscheibe 13 angreift, wird auch gleichzeitig der Planlauf der Kreuzscheibe 13 verbessert. Dies führt dazu, dass eine sehr flächige Kraftübertragung in dem Nut-Feder-System, umfassend den Zweiflach 9, die Radialnuten 11 und 15 sowie die Feder 17, stattfindet, was sich ebenfalls positiv auf die Lebensdauer der Kreuzscheiben-Kupplung und damit auch der Zahnradpumpe auswirkt.In the embodiment according to 1 is an axial bearing 31 represented in the form of a circumferential rib. This circumferential rib 31 acts as a thrust bearing for the pulley 13 and ensures that the cross-disc is not in the axial direction (in 1 to the left) from the Zweiflach 9 or the spring 17 can move out. Because the circular rib 31 also relatively far on the outer diameter of the cross disk 13 attacks, also simultaneously the axial run of the Kreuzscheibe 13 improved. This results in a very flat power transmission in the tongue and groove system comprising the two-bladed 9 , the radial grooves 11 and 15 as well as the spring 17 , takes place, which also has a positive effect on the life of the cross-plate clutch and thus the gear pump.

Alternativ ist es auch möglich, den kreisförmigen Ring 31 an der Kreuzscheibe 13 anzuordnen, wie dies in 2 angedeutet ist. Diese Variante ist, da die Kreuzscheibe 13 bevorzugt durch Sintern hergestellt wird, in aller Regel besonders kostengünstig.Alternatively, it is also possible to use the circular ring 31 at the cross wheel 13 to arrange, as in 2 is indicated. This variant is because the cross disc 13 is preferably produced by sintering, usually very cost-effective.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19857248 C2 [0001]
DE 19914269 A1 [0018]

Claims

Cross-disk coupling for coupling a drive shaft ( 3 ) and a rotatable body via a tongue and groove system ( 9 . 11 . 15 . 19 ), wherein at the front side of the drive shaft ( 3 ) a two-fold ( 11 ) is formed, wherein in the cross-plate ( 13 ) two radially to a rotational axis of the cross-plate ( 13 ) extending radial grooves ( 11 . 15 ) are formed, wherein the radial grooves ( 11 . 15 ) perpendicular to each other, characterized in that the rotatable body is coaxial with the drive shaft ( 3 ) arranged hollow shaft ( 19 ) is that the hollow shaft ( 19 ) at one end face a radially extending spring ( 17 ), and that this spring ( 17 ) with a radial groove ( 15 ) of the cross disk ( 13 ) cooperates.

Cross-disc clutch according to claim 1, characterized in that, the hollow shaft ( 19 ) in a housing ( 21 ) coaxial with the drive shaft ( 3 ) is stored.

Cross-disk clutch according to one of the preceding claims, characterized in that the drive shaft ( 3 ) in the hollow shaft ( 19 ) is mounted radially.

Cross-disc clutch according to one of the preceding claims, characterized in that the cross-disc ( 13 ) is produced by sintering, preferably of sintered aluminum.

Cross-disc clutch according to one of the preceding claims, characterized in that in the housing ( 21 ) or the cross-written ( 13 ) an axial bearing ( 31 ) for the cross disk ( 13 ) is trained.

Cross-disc clutch according to one of the preceding claims, characterized in that on the hollow shaft ( 19 ) a gear ( 25 ), preferably a gear pump, is attached.

Gear pump, in particular prefeed pump of a fuel injection system of an internal combustion engine, characterized in that it comprises a disc clutch according to one of the preceding claims.