DE102010050462A1

DE102010050462A1 - Steckverzahnung in einem Kupplungsaggregat

Info

Publication number: DE102010050462A1
Application number: DE102010050462A
Authority: DE
Inventors: Florian Vogel; Thorsten Bergl
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2011-05-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung in einem Kupplungsaggregat zur drehschlüssigen Verbindung einer ersten Baugruppe mit einer zweiten Baugruppe des Kupplungsaggregats mit zumindest einem Bauteil einer Baugruppe und einem an diesem gefügten Zahnkranz. Zur einfachen Ausbildung dieser wird der Zahnkranz im Schnitt L-förmig mit einem ein Zahnprofil bildenden ersten Schenkel und einem mit dem Bauteil formschlüssig verbundenen zweiten Schenkel ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung in einem Kupplungsaggregat, wie einer Trockenkupplung, einer Nasskupplung oder einem Drehmomentwandler, zur drehschlüssigen Verbindung einer ersten Baugruppe mit einer zweiten Baugruppe des Kupplungsaggregats mit zumindest einem an einem Bauteil einer der Baugruppen gefügten Zahnkranz.
Gattungsbildende Steckverbindungen werden in Kupplungsaggregaten beispielsweise dann eingesetzt, wenn eine Baugruppe, beispielsweise ein an der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine angebundenes Zweimassenschwungrad und eine andere Baugruppe, beispielsweise eine Doppelkupplung, miteinander zu verbinden sind. Bei der Endmontage von Brennkraftmaschine und Getriebe werden dann die beiden Baugruppen über die Steckverbindung drehfest und zum Ausgleich gegebenenfalls vorhandener Achsversätzen mit geringfügigem Spiel miteinander verbunden.
Aus der DE 10 2008 027 443 A1 ist ein Kupplungsaggregat mit einer derartigen Steckverbindung bekannt. Die Steckverbindung ist als Steckverzahnung ausgebildet, wobei ein Flanschteil des Zweimassenschwungrads einen axial angeformten Ansatz aufweist, an dem ein einen eingangsseitigen Teil der Steckverbindung bildender Zahnkranz stoffschlüssig in Form einer Verschweißung aufgenommen ist. Hierbei müssen an dem Flanschteil der Ansatz angeformt und dieser sowie der Zahnkranz spanend bearbeitet werden.
Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Weiterbildung einer Steckverbindung insbesondere vor dem Hintergrund einer kostengünstigen und einfachen Fertigung dieser.
Die Aufgabe wird durch eine Steckverbindung in einem Kupplungsaggregat zur drehschlüssigen Verbindung einer ersten Baugruppe mit einer zweiten Baugruppe des Kupplungsaggregats mit zumindest einem Bauteil einer Baugruppe und einem an diesem gefügten Zahnkranz gelöst, wobei der Zahnkranz im Schnitt L-förmig mit einem ein Zahnprofil bildenden ersten Schenkel und einem mit dem Bauteil formschlüssig verbundenen zweiten Schenkel ausgebildet ist.
Durch den L-förmigen Querschnitt des Zahnkranzes wird eine axiale Ausrichtung des ersten Schenkels mit dem Zahnprofil bei einer radialen Ausrichtung des zweiten Schenkels des Zahnkranzes, beispielsweise in Form eines Ringbords, Ringkragens oder über den Umfang verteilter Laschen, zum Bauteil hin erzielt, so dass dieses nicht zusätzlich zur Aufnahme des Zahnkranzes axial umgeformt werden muss, indem beispielsweise in aufwendiger Weise ein axialer Ansatz angeformt wird. Vielmehr wird diese Richtungsumkehr in dem Zahnkranz vorgesehen, so dass der Fertigungsaufwand vermindert wird. Auf diese Weise braucht ein Flanschabschnitt des vorwiegend radial ausgebildeten Bauteils, beispielsweise ein Flanschteil des Zweimassenschwungrads oder ein Verbindungsteil oder Bauteil der am Getriebe aufgenommenen Baugruppe wie Doppelkupplung, im Wesentlichen nicht weiter fertigungstechnisch vorbereitet zu werden und wird vorzugsweise im Bereich des Innenumfangs des Bauteils mit dem ersten Schenkel des Zahnkranzes formschlüssig verbunden. Weiterhin entfallen durch den Formschluss mit dem Bauteil eine Vorbereitung der Schweißstelle und eine anfallende Nachbearbeitung dieser.
Der Zahnkranz kann dabei aus Blech geprägt oder in anderer Weise durch Blechumformung dargestellt werden, wobei sich eine Herstellung aus einem Blechstreifen als vorteilhaft erwiesen hat, der nach dem Prägen des Zahnprofils auf den Einsatzdurchmesser gebogen und anschließend zu einem geschlossenen Ring beispielsweise verschweißt, verhakt oder in anderer Weise verbunden wird. In besonders vorteilhafter Weise kann der Zahnkranz aus Blech, beispielsweise einer Blechronde gestanzt sein. Das Zahnprofil wird vorteilhafterweise rolliert. Das Zahnprofil kann eine Einfädelfase aufweisen, die ein Einführen des anderen Verzahnungsteils der Steckverbindung erleichtert. Insbesondere kann die Einfädelfase bereits bei der Rollierung des Zahnprofils in einfacher Weise vorgesehen werden.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird dabei der Zahnkranz mittels seinem zweiten Schenkel mit dem Bauteil verstemmt. Hierzu können die beiden radial ausgerichteten Bereiche des Bauteils und des zweiten Schenkels direkt miteinander verstemmt werden. Es hat sich jedoch als vorteilhaft gezeigt, wenn am Innenumfang des Bauteils axial umgelegte Zähne zur Bildung der Verstemmung vorgesehen sind, die komplementär zu diesen in dem zweiten Schenkel eingebrachte Öffnungen oder Schlitze durchgreifen und gegen den zweiten Schenkel verstemmt werden.
Alternativ hierzu kann der Zahnkranz mit dem Bauteil vernietet sein. Hierbei können der zweite Schenkel und das Bauteil fluchtende, mit über den Umfang verteilten Öffnungen versehen sein, in die Nieten eingebracht werden und die Nietverbindung bilden. Weiterhin können aus dem Bauteil und/oder dem zweiten Schenkel Nietwarzen ausgestellt werden, die komplementär angeordnete Öffnungen im Bauteil beziehungsweise dem zweiten Schenkel durchgreifen und vernietet werden, so dass keine weiteren Bauteile wie Nieten erforderlich sind.
Je nach Anordnung der Steckverbindung und insbesondere des Zahnkranzes an der eingangsseitigen und/oder ausgangsseitigen Baugruppe kann dieser eine Innen- beziehungsweise Außenverzahnung aufweisen.
Die Baugruppen des Kupplungsaggregats sind verdrehbar um die Getriebeeingangswelle(n) des Getriebes angeordnet, so dass deren Bauteile insbesondere aus diesem Grund einen zentralen Ausschnitt aufweisen. Es hat sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn der Innenumfang des Bauteils und der Innenumfang des Zahnkranzes auf annähernd gleichem Umfang angeordnet sind, so dass der Innendurchmesser des Bauteils nicht durch den Zahnkranz eingeschränkt wird und dieser weit radial innen am Bauteil angeordnet werden kann.
Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 14 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
1 ein Bauteil der Steckverbindung (vorliegend ein Mitnehmerring bzw. Deckel einer Einfach- oder Doppelkupplung) in Seitenansicht,
2 eine Rohform des Zahnkranzes in Draufsicht,
3 eine geschnittene Teilansicht des Bauteils nach 1 und einem mit diesem verbundenen (vorliegend: verstemmten) Zahnkranz,
3A eine Draufsicht auf die Baueinheit aus dem Bauteil nach 1 und einem Zahnkranz, vorliegend verstemmt,
4 eine Detaildarstellung der 3,
4A eine Detaildarstellung der 3A,
5 eine geschnittene Teilansicht eines Bauteils nach 1 mit einem mit diesem verbundenen (vorliegend: vernieteten) Zahnkranz,
5A eine Draufsicht auf eine Baueinheit aus dem Bauteil nach 1 und einem Zahnkranz, vernietet entsprechend 5,
6 eine Detaildarstellung der 5 und
6A eine Detaildarstellung der 5A,
7 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel der Baueinheit aus Bauteil des Kupplungsaggregats und Zahnkranz, mit modifiziertem Verbindungsbereich zwischen Bauteil und Zahnkranz,
8 eine Detaildarstellung der 7,
9 eine weitere Detaildarstellung der 7,
10 eine weitere Detaildarstellung der 7,
11 eine geschnittene Teilansicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel der Baueinheit aus Bauteil des Kupplungsaggregats nach 1 und Zahnkranz, wobei der Zahnkranz gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 7 ”umgedreht” angeordnet ist, so dass der bisherige Anlagebereich zwischen Bauteil und Zahnkranz nunmehr eine Stirnfläche der Baugruppe bildet, an der die Verstemmung der Zähne ausgebildet wird,
12 eine Detaildarstellung der 11,
13 eine Draufsicht auf die Baueinheit gemäß 11 und
14 eine Detaildarstellung der 13.
1 zeigt das Bauteil 1 eines Kupplungsaggregats mit zwei Baugruppen, die mittels einer Steckverbindung miteinander verbunden sind. Das Bauteil 1 stellt dabei ein Gehäuseteil einer auf dem Getriebe angeordneten, eine Baugruppe bildenden Doppelkupplung dar und trägt einen Teil der Steckverbindung. Der andere Teil der Steckverbindung ist auf der anderen, an der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine aufgenommenen Baugruppe, beispielsweise einem Zweimassenschwungrad angeordnet. Zum Aufbau und Funktion eines Kupplungsaggregats und insbesondere dessen Steckverbindung wird beispielsweise auf die DE 10 2008 027 443 A1 verwiesen. Das Bauteil 1 ist für eine Verstemmung mit einem den getriebeseitigen Teil der Steckverbindung bildenden Zahnkranz vorbereitet und weist in axiale Richtung umgelegte, über den Umfang verteilte Zähne 2 oder Laschen auf, an die der Zahnkranz angelegt und mittels Verstemmen der Zähne 2 an dem Bauteil 1 formschlüssig befestigt wird.
2 zeigt den Zahnkranz 3 in Rohform mit dem vorzugsweise rollierten Zahnprofil 4, das in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Außenverzahnung 5 ausgebildet ist. Das aus Blech gestanzte Rohteil 6 weist nach innen gerichtete Laschen 7 auf, die axial umgelegt werden, so dass der Zahnkranz 3 im Querschnitt L-förmig ausgebildet wird, bei dem das Zahnprofil den ersten Schenkel 8 und die umgelegten Laschen 7 den zweiten Schenkel 9 ausbilden.
Die 3 und 4 zeigen eine geschnittene Teilansicht eines Teils der Steckverbindung 10 mit dem Bauteil 1 und dem Zahnkranz 3 im Fertigzustand. Hierbei ist der Zahnkranz 3 mit dem axial ausgerichteten ersten Schenkel mit der Außenverzahnung 5 und dem aus den bezogen auf den Zahnkranz 3 axial umgelegten und radial entlang des radialen Flanschabschnitts 11 des Bauteils 1 angeordneten zweiten Schenkel 9 mittels der Zähne 2 verstemmt. Der Innenumfang des Zahnkranzes 3 ist dabei gegenüber dem Innenumfang des Bauteils 1 bündig angelegt.
3A zeigt eine Draufsicht auf die so gebildete Baueinheit.
In 4A ist eine Detailansicht zu 3A gezeigt.
Die 5 und 6 zeigen eine alternative Ausbildung der Steckverbindung 10 der 1 bis 4 in Form der Steckverbindung 10a im Teilschnitt und einer detaillierten Darstellung. Hierbei kann das Bauteil 1a in einfacher Weise ohne Zähne am Innenumfang beispielsweise aus Blech hergestellt werden. Statt der axial umgelegten Zähne 2 der 1 weist das Bauteil 1a über den Umfang verteilte Öffnungen 12 auf, die mit Öffnungen 13 des Zahnkranzes 3a fluchten und durch die der Zahnkranz 3a mit dem Bauteil 1a vernietet wird. Die Zahnkränze 3, 3a der 1 bis 6 weisen eine Einfädelphase 14 zur Ausbildung der Steckverbindung 10, 10a aus.
5A zeigt eine Draufsicht auf die so gebildete Baueinheit.
6A ist eine Detailansicht zur 5A abgebildet.
In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Zahnkranzes mit einer weiteren Ausgestaltung der Verbindung zwischen Zahnkranz und Bauteil des Kupplungsaggregats, wie Mitnehmerring, Kupplungsdeckel oder ähnliches gezeigt. Der Zahnkranz umfasst hier wiederum axial erstreckte erste Schenkel mit der Verzahnung und radial erstreckte zweite Schenkel als Verbindungsbereiche mit dem Bauteil, wobei der radial erstrecke zweite Schenkel und das Bauteil unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind. Im Gegensatz zur Ausbildung des Zahnkranzes entsprechend den 2 bis 4 sind die radial ausgerichteten zweiten Schenkel aber nicht als radial ausgerichtete einseitig offene Laschen, sondern als in Umfangsrichtung ausgerichtete (geschlossene) Schlitze bzw. Fenster ausgebildet, durch welche die Zähne 2 des Bauteils 1 hindurchgreifen und anschließend verstemmt bzw. umgelegt werden.
Aus der Detaildarstellung der 8 bis 10 sind der Zahnkranz 3b mit den Fensterbereichen 15, durch welche die Zähne 2 des Bauteiles 1 hindurchgreifen, näher gezeigt.
Über die den 9 und 10 entnehmbare Vertiefung 16 ist ersichtlich, dass die Zähne bzw. die ausgestellten Laschen im Bauteil durch einen spanlosen Umformvorgang in axiale Richtung der Kupplung ausgerichtet werden.
10 ist zudem entnehmbar, dass der Bereich X jedenfalls nicht als primäre Anlagefläche zwischen Bauteil 1 und Zahnkranz 3b vorgesehen ist (wenngleich eine solche Anlage nicht nachteilig wäre). Vielmehr ist eine Anlagefläche zwischen dem zweiten Schenkel des Zahnkranzes und den zwischen den aufgestellten Laschen (d. h. den „Zähnen” 2) vorhandenen Bereichen des Bauteils des Kupplungsaggregats (d. h. den „Zahngrundbereichen”) vorgesehen.
In 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Zahnkranzes und des Bauteiles 1 gezeigt, bei dem das Bauteil 1 einen Halsbereich 17 umfasst, wobei in einem Stirnbereich dieses Halsbereiches 17 die Zähne 2 bzw. die ausgestellten Laschen ausgebildet sind. Der „Zahngrund” der Laschen ist hier also der vordere Stirnbereich des Halsbereiches 17. Diese Zähne 2 durchgreifen vorliegend wiederum Schlitze in dem radial ausgerichteten zweiten Schenkel des Zahnkranzes 3c, wobei der hindurchragende Bereich der Zähne verstemmt ist zur Verbindung von Zahnkranz 3c und Bauteil. Der axial ausgerichtete erste Schenkel des Zahnkranzes 3c ist (vor dem Verbinden mit dem Bauteil) wiederum mit der Verzahnung 5 vorzugsweise durch Rollieren versehen.
Auf diese Weise ergibt sich eine leichte Montagemöglichkeit zwischen der motorseitigen Baugruppe und der getriebeseitigen Baugruppe aufgrund der ausgeprägten Fase 19 im nunmehr vorhandenen Stirnbereich des Zahnkranzes 3c.
In 12 ist der Halsbereich 17 mit den Zähnen 2 näher gezeigt, welcher die in Umfangsrichtung ausgerichteten Schlitze 18 im radial gerichteten zweiten Schenkel des Zahnkranzes 3c durchgreift.
12 ist entnehmbar, dass der Halsbereich mit den Zähnen 2 durch spanloses Umformen hergestellt wurde, so dass das Bauteil in einem Arbeitsschritt insgesamt ausgebildet werden kann.
Der radial gerichtete zweite Schenkel des Zahnkranzes 3c bildet dementsprechend den Stirnbereich der Baugruppe aus Zahnkranz und Bauteil 1, an dem eine breite Phase 19 zur Zusammenführung der motorseitigen und getriebeseitigen Baugruppen vorhanden ist.
Im Bereich Y gemäß 12 ist wiederum jedenfalls keine primäre Anlagefläche zwischen Zahnkranz 3C und Bauteil 1 vorhanden. Diese ist wiederum zwischen den Zahngrundbereichen und dem zweiten Schenkel vorgesehen.
In 13 ist die Baugruppe aus Zahnkranz 3c und Bauteil 1 als Draufsicht wieder gegeben.
In 14 ist eine Detaildarstellung der Baugruppe nach 13 abgebildet.
Bezugszeichenliste

1: Bauteil
1a: Bauteil
2: Zahn
3: Zahnkranz
3a: Zahnkranz
4: Zahnprofil
5: Außenverzahnung
6: Rohteil
7: Lasche
8: Schenkel
9: Schenkel
10: Steckverbindung
10a: Steckverbindung
11: Flanschabschnitt
12: Öffnung
13: Öffnung
14: Einfädelphase

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008027443 A1 [0003, 0031]

Claims

Steckverbindung (10, 10a) in einem Kupplungsaggregat zur drehschlüssigen Verbindung einer ersten Baugruppe mit einer zweiten Baugruppe des Kupplungsaggregats mit zumindest einem Bauteil (1, 1a) einer Baugruppe und einem an diesem gefügten Zahnkranz (3, 3a), dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz (3, 3a) im Schnitt L-förmig mit einem ein Zahnprofil (4) bildenden ersten Schenkel (8) und einem mit dem Bauteil (1, 1a) formschlüssig verbundenen zweiten Schenkel (9) ausgebildet ist.
Steckverbindung (10, 10a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz (3, 3a) aus Blech geprägt, auf den Einsatzdurchmesser gebogen und zu einem Ring geschlossen wird.
Steckverbindung (10, 10a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz (3, 3a) aus Blech gestanzt und das Zahnprofil (4) rolliert ist.
Steckverbindung (10, 10a) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Zahnprofil eine Einfädelphase vorgesehen ist.
Steckverbindung (10, 10a) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schenkel (9) mit einem radial ausgerichteten Flanschabschnitt (11) des Bauteils (1, 1a) formschlüssig verbunden ist.
Steckverbindung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz (3) mit dem Bauteil (1) verstemmt ist.
Steckverbindung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Innenumfang des Bauteils (1) axial umgelegte Zähne (2) zur Bildung der Verstemmung vorgesehen sind.
Steckverbindung (10a) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz (3a) mit dem Bauteil (1a) vernietet ist.
Steckverbindung (10, 10a) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnprofil (4) in Form einer Außenverzahnung (5) ausgebildet ist.
Steckverbindung (10, 10a) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenumfang des Bauteils (1, 1a) und der Innenumfang des Zahnkranzes (3, 3a) auf einen annähernd gleichen Durchmesser gebracht sind.