DE102011008703A1

DE102011008703A1 - Vorrichtung zur trieblichen Verbindung

Info

Publication number: DE102011008703A1
Application number: DE102011008703A
Authority: DE
Inventors: Herbert Meyer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-01-15
Filing date: 2011-01-15
Publication date: 2012-07-19
Anticipated expiration: 2031-01-16
Also published as: US8597129B2; US20130045809A1; DE102011008703B4; CN102588454B; CN102588454A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur trieblichen Verbindung zwischen einem antreibenden Bauteil und einem angetriebenen Bauteil mittels einer Steckverzahnung, wobei das eine Bauteil eine Innenverzahnung und das andere Bauteil eine korrespondierende Außenverzahnung aufweist, wobei ferner ein Bauteil zweiteilig ausgeführt ist und zwei relativ zueinander verdrehbare Verzahnungsabschnitte aufweist, die mittels zumindest einer Vorspannfeder in Umfangsrichtung gegeneinander verspannbar sind, wobei zudem Mittel vorgesehen sind, die zur Montage der Steckverbindung die beiden Verzahnungsabschnitte in einer einheitlichen Flucht halten. Zur Erzielung einer vereinfachten Montage der Bauteile wird vorgeschlagen, dass die Mittel (34, 36) so ausgebildet sind, dass sie beim Herstellen der Steckverbindung (14b, 26a) durch die axiale Montagebewegung automatisch die zumindest eine Vorspannfeder (44) zur Wirkung bringen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur trieblichen Verbindung zwischen einem antreibenden Bauteil und einem angetriebenen Bauteil mittels einer Steckverzahnung, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine Verbindung der gattungsgemäßen Art zeigt zum Beispiel die US 4,473,317 zwischen einer außenverzahnten Welle und einem innenverzahnten Nabenteil einer Riemenscheibe. Zur Eliminierung eines Zahnflankenspiels zwischen den Bauteilen ist die Welle in zwei Abschnitte unterteilt, die mittels einer integrierten Feder in Umfangsrichtung gegeneinander vorspannbar sind. Um die Montage dieser Steckverzahnung zu erleichtern, wird die Vorspannung erst nach Herstellung der Steckverbindung erzeugt, wobei stirnseitig der Welle eine Vorspannschraube vorgesehen ist. Eine derartige Lösung setzt aber voraus, dass die Welle nach Herstellung der Steckverbindung noch zugänglich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die eine robuste Konstruktion aufweist und die insbesondere eine vereinfachte Montage der Bauteile ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sowie eine bevorzugte Anwendung sind in den Unteransprüchen angeführt.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Mittel zum Halten der Steckverzahnungen in einer einheitlichen Flucht so ausgebildet sind, dass sie beim Herstellen der Steckverbindung durch die axiale Montagebewegung automatisch die zumindest eine Vorspannfeder zur Wirkung bringen. Dies hat den Vorteil, dass keine Spannschraube erforderlich ist bzw. dass die Steckverbindung nach der Montage von außerhalb nicht zugänglich sein muss, zum Beispiel also auch für durch umgebende Gehäuseteile nicht zugängliche Getriebeverbindungen verwendbar ist.
Die Mittel können in vorteilhafter Weise durch zumindest einen achsparallel zu den Verzahnungsabschnitten angeordneten und in beide Teile des Bauteiles eingreifenden Bolzen gebildet sein, der über einen Mitnehmer bei der Montage der Steckverbindung mit dem anderen Bauteil in Eingriff kommt und die Verbindung zwischen den beiden Teilen des geteilten Bauteiles löst.
Insbesondere können mehrere, umfangsverteilte Bolzen vorgesehen sein, die an einer axial verschiebbaren, formschlüssig an dem geteilten Bauteil angeordneten Topfscheibe als Mitnehmer befestigt sind, wobei die Topfscheibe durch Federmittel an dem einen Teil des Bauteiles in axialer Richtung federnd nachgiebig gehalten ist. Durch die gleichmäßige Verteilung der Bolzen können auch bei hohen Vorspannkräften der Feder ohne Verklemmungen diese in beiden Bauteilen verschoben werden, bis die Vorspannfeder frei ist und dementsprechend die beiden Teile gegeneinander verspannt.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Topfscheibe über radial ausgerichtet Blattfedern in axialer Richtung federnd nachgiebig an dem einen Teil des geteilten Bauteiles befestigt sein. Daraus resultiert eine einfache, fertigungstechnisch günstige Anbindung der Topfscheibe an das eine Teil des geteilten Bauteiles, wobei die Topfscheibe nach Herstellung der Steckverbindung klapper- und spielfrei gehalten ist.
Des Weiteren kann die Vorspannfeder zwischen den beiden Teiles des Bauteiles durch zumindest eine mäanderförmig in sich verschachtelte Drehfeder gebildet sein, die bei geringen Herstellkosten hohe Verspannkräfte zur spielfreien Übertragung auch hoher Antriebsmomente und gegebenenfalls Wechselmomente über die Steckverzahnung ermöglicht.
Die Vorspannfeder bzw. Drehfeder kann dabei zwei radial und diametral abragende Arme aufweisen, die in korrespondierenden Ausnehmungen eines scheibenförmigen Teiles des geteilten Bauteiles gehalten sind, wobei die Drehfeder mit einem quer zu den Armen verlaufenden Mittelabschnitt in einer Querbohrung eines in das scheibenförmigen Teil einragenden Mitnehmerzapfens des anderen Teils gehalten ist. Daraus resultiert eine baulich günstige Anordnung der in das scheibenförmige Teil integrierten Drehfeder.
Alternativ kann in besonders montagegünstiger Weise die Drehfeder durch zwei jeweils ca. um 270 Grad gegensinnig um den Mitnehmerzapfen herumgeführte Einzelfedern gebildet sein, deren einer radial abragender Arm in je einer Ausnehmung des anderen Bauteiles und deren zentripetal nach innen abragender Arm jeweils in der Querbohrung des Mitnehmerzapfens gehalten ist.
In einer besonders bevorzugten Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Steckverzahnung zwischen dem Sekundärteil als antreibendes Bauteil eines Drehschwingungsdämpfers einer Antriebsverbindung zwischen einer antreibenden Brennkraftmaschine und einem nachgeschalteten Geschwindigkeits-Wechselgetriebe und einem auf die Antriebswelle des Wechselgetriebes abtreibenden Abtriebsflansch als das angetriebene Bauteil vorgesehen. Dadurch kann in besonders montagegünstiger Weise der Drehschwingungsdämpfer mit seinem Primärteil und seinem Sekundärteil sowie der integrierten Dämpfungseinheit an der Brennkraftmaschine vormontiert werden und über die besagte Steckverzahnung mit einer in einem Getriebegehäuse des Wechselgetriebes bereits montierten Getriebewelle durch Anflanschen des Getriebes trieblich verbunden werden, wobei sich die Verspannung der Verzahnungsabschnitte automatisch einstellt.
Das zweigeteilte Bauteil kann dabei der Abtriebsflansch sein, der sich aus einer außenverzahnten Zahnscheibe und einem axial dazu benachbarten, ebenfalls außenverzahnten Flansch zusammensetzt, wobei der Flansch einen in die Zahnscheibe einragenden Mitnehmerzapfen aufweist, der die Drehfeder entsprechend abstützt und wobei ferner der Flansch die federnd vorgespannte Topfscheibe trägt, die mit ihrem Umfangsflansch an dem Sekundärteil radial außerhalb deren korrespondierender Innenverzahnung derart zusammenwirkt, dass beim Herstellen der Steckverbindung die im angetriebenen Bauteil bzw. Flansch befindlichen Bolzen die Umfangsverbindung lösen bzw. die Zahnscheibe freigeben.
Schließlich kann der Mitnehmerzapfen des Flansches durch die Zahnscheibe hindurch verlängert sein und mittelbar oder unmittelbar in dem anderen Bauteil bzw. in dem Primärteil des Drehschwingungsdämpfers über ein Wälzlager geführt sein. Diese zusätzliche insbesondere radiale Führung ist bei manchen Getriebebauformen notwendig, um die Lagerung von Getriebewellen oder Drehmassen zu gewährleisten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden anhand der beiliegenden, schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen teilweisen Längsschnitt durch eine Antriebsvorrichtung zwischen der Kraftabgabewelle einer Brennkraftmaschine und einem mit einem Antriebselement eines Geschwindigkeits-Wechselgetriebe verbundenem Abtriebsflansch und einem dazwischen geschalteten Drehschwingungsdämpfer, wobei des Sekundärteil des Drehschwingungsdämpfers mit dem Abtriebsflansch über eine Steckverzahnung trieblich verbunden ist; und
2 eine Ansicht X der 1 auf die Zahnscheibe des geteilten Abtriebsflansches mit zwei in die Zahnscheibe integrierten Drehfedern.
Die in der 1 teilweise dargestellte Antriebsvorrichtung ist nur soweit beschrieben, als dies für das Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist. Darüber hinaus kann die Antriebsvorrichtung dem Stand der Technik entsprechend ausgeführt sein.
Die Antriebsvorrichtung weist einen Drehschwingungsdämpfer bzw. ein Zweimassenschwungrad 10 auf, das sich im Wesentlichen aus einem trommelförmigen Primärteil 12, einem verdrehbar dazu gelagerten, etwa flanschförmigen Sekundärteil 14, einer über Schrauben 16, Nieten oder dergleichen daran befestigten Mitnehmerscheibe 18 und umfangsverteilten, mehreren Schraubendruckfedern 20 (nur angedeutet) zusammensetzt. Die Schraubendruckfedern 20 sind Drehmoment übertragend mit dem Primärteil 12 und der Mitnehmerscheibe 18 in Eingriff.
Das Primärteil 12 ist mittels Schrauben 22 mit einem Abtriebsflansch 24 der nicht dargestellten Kraftabgabewelle bzw. Kurbelwelle der Brennkraftmaschine fest verschraubt und treibt unter Zwischenschaltung der Drehschwingungen kompensierenden Federn 20 auf das Sekundärteil 14 ab.
An dem Sekundärteil 14 ist ein Nabenabschnitt 14a ausgebildet, der eine Innenverzahnung 14b aufweist, die mit einer Außenverzahnung 26a eines Abtriebsflansches 26 eine Antriebsmoment übertragende Steckverbindung bildet.
Der Abtriebsflansch 26 ist dabei mittels mehrerer Schrauben 28 mit einem nur angedeuteten Antriebselement 30 fest verschraubt, das aus einer Gehäusewand 32 des nicht weiter ersichtlichen Getriebegehäuses des Wechselgetriebes herausgeführt ist. Der Drehschwingungsdämpfer 10 ist dabei in einer nicht ersichtlichen Getriebeglocke des Getriebegehäuses angeordnet, die in bekannter Weise an das Gehäuse der Brennkraftmaschine angeflanscht ist.
Der Abtriebsflansch 26 als das eine Bauteil der Steckverbindung 14b, 26a ist zweiteilig ausgebildet, mit einer schmäleren, ringförmigen Zahnscheibe 26b und dem eigentlichen Flansch 26c, die beide mit der übereinstimmenden Außenverzahnung 26a versehen sind. Die Zahnscheibe 26b ragt mit einem axialen Fortsatz 26d in eine korrespondierende Ausnehmung des Flansches 26c ein bzw. ist in dieser verdrehbar geführt.
In dem Flansch 26c und in der Zahnscheibe 26b sind drei umfangsverteilte, in einer gemeinsamen Flucht hegende Bohrungen (einheitlich mit 26e bezeichnet) eingearbeitet, in die Bolzen 34 definierter Länge eingesetzt sind.
Die Bolzen 34 sind aus dem Flansch 26c herausgeführt und an einer Topfscheibe 36 zum Beispiel durch eine Schweißverbindung befestigt. Die Topfscheibe 36 ist über mehrere, umfangsverteilte Blattfedern 38 an dem Flansch 26c in einer definierten Position gehalten, in der die Bolzen 34 in die Zahnscheibe 26b einragen. Die Blattfedern 38 sind über Nietverbindungen 40 an der Topfscheibe 38 und über Schraubverbindungen 42 an dem Flansch 26c festgelegt.
In die ringförmige Zahnscheibe 26b (vergleiche auch 2) sind zwei Drehfedern 44 eingesetzt, die jeweils mit ihren radial abragenden Armen 44a in korrespondierende, diametral gegenüberliegende Ausnehmungen 26f der Zahnscheibe 26b einragen, sich um ca. 270 Grad gegensinnig um einen Mitnehmerzapfen 26g erstrecken und schließlich mit quer bzw. zentripetal zum Mitnehmerzapfen 26g ausgerichteten Mittelabschnitten 44b in eine Querbohrung 26h des Mitnehmerzapfens 26g eingeführt sind.
Insgesamt betrachtet (2) sind die Drehfedern 44 – die ggf. auch durch eine einzige Drehfeder 44 gebildet sein könnten – mäanderförmig in der Zahnscheibe 26b angeordnet und üben in der montierten Position und mit eingefahrenen Bolzen 34 eine in Umfangsrichtung wirkende Vorspannung auf die Zahnscheibe 26b aus.
Der Mitnehmerzapfen 26g des Abtriebsflansches 26 ist in Richtung zum Antriebsflansch 24 der Brennkraftmaschine hin verlängert und über ein in eine zentrische Bohrung 24a eingesetztes Wälzlager 46 im Antriebsflansch 24 geführt.
Vor der Montage des Wechselgetriebes an der Brennkraftmaschine bilden das Zweimassenschwungrad 10 eine Montageeinheit mit der Brennkraftmaschine und der Abtriebsflansch 26 eine Montageeinheit mit dem Wechselgetriebe. Dabei ist die Zahnscheibe 26b entgegen der Federkraft der Drehfedern 44 mittels eines Werkzeuges (nicht dargestellt) in eine fluchtende Stellung der Verzahnungen 26a bzw. eine fluchtende Stellung der Bohrungen 26e verdreht, so dass die Bolzen 34 aufgrund der axialen Vorspannkraft der Blattfedern 38 auf die Topfscheibe 36 einfahren und die Zahnscheibe 26b in Umfangsrichtung zum Flansch 26c festlegen.
Wird in dieser Vormontagestellung das Wechselgetriebe mit dem Abtriebsflansch 26 montiert bzw. über die Steckverbindung 26a, 14b trieblich mit dem Zweimassenschwungrad 10 verbunden, so kommt in einer Zwischenstellung – bei der die Außenverzahnungen 26a der Zahnscheibe 26b und des Flansches 26c bereits in die Innenverzahnung 14b des Sekundärteiles teilweise 14 eingefahren sind – der ringförmige Kragen 36a der Topfscheibe 36 radial außerhalb der Innenverzahnung 14b an der Stirnfläche des Nabenabschnittes 14a des Sekundärteiles 14 zur Anlage und bewirkt bei einem weiteren Einschieben des Abtriebsflansches 26 ein Ausfahren der Bolzen 34 aus den Bohrungen 26e der Zahnscheibe 26b, bis diese relativ zum Flansch 26c frei verdrehbar ist (diese Position ist in der 1 gezeichnet).
Durch die Vorspannkraft der Drehfedern 44 bewirkt die Zahnscheibe 26b eine Verspannung in der Steckverbindung 14b, 26a, die jegliches Zahnflankenspiel und daraus resultierende Geräusche eliminiert. Die Zahnscheibe 26b ist in dieser Endposition über einen in die Innenverzahnung 14b des Sekundärteils 14 eingesprengten Sicherungsring 48 axial gesichert.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie ist insbesondere auf solche Vorrichtungen anwendbar, deren Steckverbindung nach der Montage nicht mehr ohne weiteres zugänglich ist und/oder die eine Verwendung zum Beispiel einer Vorspannschraube, etc. nicht zulässt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4473317 [0002]

Claims

Vorrichtung zur trieblichen Verbindung zwischen einem antreibenden Bauteil und einem angetriebenen Bauteil mittels einer Steckverzahnung, wobei das eine Bauteil eine Innenverzahnung und das andere Bauteil eine korrespondierende Außenverzahnung aufweist, wobei ferner ein Bauteil zweiteilig ausgeführt ist und zwei relativ zueinander verdrehbare Verzahnungsabschnitte aufweist, die mittels zumindest einer Vorspannfeder in Umfangsrichtung gegeneinander verspannbar sind, wobei zudem Mittel vorgesehen sind, die zur Montage der Steckverbindung die beiden Verzahnungsabschnitte in einer einheitlichen Flucht halten, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (34, 36) so ausgebildet sind, dass sie beim Herstellen der Steckverbindung (14b, 26a) durch die axiale Montagebewegung automatisch die zumindest eine Vorspannfeder (44) zur Wirkung bringen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel durch zumindest einen achsparallel zu den Verzahnungsabschnitten (26a) angeordneten und in beide Teile (26b, 26c) des Bauteiles (26) eingreifenden Bolzen (34) gebildet sind, der über einen Mitnehmer (36) bei der Montage der Steckverbindung (14b, 26a) mit dem anderen Bauteil (14) in Eingriff kommt und die Verbindung zwischen den beiden Teilen (26b, 26c) des Bauteiles (26) löst.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, umfangsverteilte Bolzen (34) vorgesehen sind, die an einer axial verschiebbaren, formschlüssig an dem geteilten Bauteil (26) angeordneten Topfscheibe (36) als Mitnehmer befestigt sind, wobei die Topfscheibe (36) durch Federmittel (38) an dem einen Teil (26c) des Bauteiles (26) in axialer Richtung federnd nachgiebig gehalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Topfscheibe (36) über radial ausgerichtete Blattfedern (38) in axialer Richtung federnd nachgiebig an dem einen Teil (26c) des geteilten Bauteiles (26) befestigt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannfeder (44) zwischen den beiden Teiles (26b, 26c) des Bauteiles (26) durch zumindest eine mäanderförmig in sich verschachtelte Drehfeder (44) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannfeder bzw. Drehfeder (44) zwei radial und diametral abragende Arme (44a) aufweist, die in korrespondierenden Ausnehmungen (26f) eines scheibenförmigen Teiles (26b) des geteilten Bauteiles (26) gehalten sind und dass die Drehfeder (44) mit einem quer zu den Armen (44a) verlaufenden Mittelabschnitt (44b) in einer Querbohrung (26h) eines in das scheibenförmigen Teil (26b) einragenden Mitnehmerzapfens (26g) des anderen Teils (26c) gehalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehfeder durch zwei jeweils ca. um 270 Grad gegensinnig um den Mitnehmerzapfen (26g) herumgeführte Einzelfedern (44) gebildet ist, deren einer radial abragender Arm (44a) in je einer Ausnehmung (26f) des anderen Bauteiles (26c) und deren zentripetal nach innen abragender Arm (44b) jeweils in der Querbohrung (26h) des Mitnehmerzapfens (26g) gehalten ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehfeder (44) zumindest teilweise in das scheibenförmige Teil (26b) des geteilten Bauteiles (26) und um den Mitnehmerzapfen (26g) herum integriert ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverzahnung (14b, 26a) zwischen dem Sekundärteil (14) als antreibendes Bauteil eines Drehschwingungsdämpfers (10) einer Antriebsverbindung zwischen einer antreibenden Brennkraftmaschine und einem nachgeschalteten Geschwindigkeits-Wechselgetriebe und einem auf das Antriebselement (30) des Wechselgetriebes abtreibenden Abtriebsflansch (26) als das angetriebene Bauteil vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweigeteilte Bauteil der Abtriebsflansch (26) ist, der sich aus einer außenverzahnten Zahnscheibe (26b) und einem axial dazu benachbarten, ebenfalls außenverzahnten Flansch (26c) zusammensetzt, wobei der Flansch (26c) einen in die Zahnscheibe (26b) einragenden Mitnehmerzapfen (26g) aufweist, der die Drehfeder (44) entsprechend abstützt und dass der Flansch (26c) die axial federnd vorgespannte Topfscheibe (36) trägt, die mit ihrem Ringkragen (36a) an dem Sekundärteil (14) radial außerhalb deren korrespondierender Innenverzahnung (14b) derart zusammenwirkt, dass beim Herstellen der Steckverbindung (14b, 26a) die im angetriebenen Bauteil bzw. Abtriebsflansch (26) befindlichen Bolzen (34) die Umfangsverbindung lösen bzw. die Zahnscheibe (26b) freigeben.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmerzapfen (26g) des Flansches (26c) durch die Zahnscheibe (26b) hindurch verlängert ist und mittelbar oder unmittelbar in dem anderen Bauteil (24) bzw. in dem Primärteil (12) des Drehschwingungsdämpfers (10) über ein Wälzlager (46) geführt ist.