DE102011102305B4

DE102011102305B4 - Drehmomentübertragungseinrichtung

Info

Publication number: DE102011102305B4
Application number: DE102011102305.8A
Authority: DE
Inventors: Werner Zimmer; Marc Stoetzel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2021-05-06
Anticipated expiration: 2031-05-24
Also published as: DE102011102305A1

Abstract

Drehmomentübertragungseinrichtung (1) in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten, auf einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine vormontierten Untereinheit (3) und einer zweiten, an einem Getriebe vormontierten Untereinheit (4) sowie einer beide Untereinheiten (3, 4) mittels einer aus zwei Verzahnungsteilen (18, 19) gebildeten Steckverzahnung (20) drehschlüssig und axial begrenzt verlagerbar verbindenden Steckverbindung (5), wobei ein Umfangsspiel der Steckverzahnung (20) mittels eines gegenüber einem ersten Verzahnungsteil (18) in Umfangsrichtung mittels in das erste Verzahnungsteil (18) eingelegten Schraubenfedern (24) vorgespannten und in das andere Verzahnungsteil (19) eingreifenden, die Schraubenfedern (24) beaufschlagenden Verspannungsteils (23, 23a) ausgeglichen wird und die Schraubenfedern (24) in Gleitkäfige (27) eingelegt sind, die in Ausnehmungen (30) eines Verzahnungsteils (18) eingebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Untereinheit (3) einen Drehschwingungsdämpfer (6) mit einem ausgangsseitigen, das erste Verzahnungsteil (18) enthaltenden Flanschteil (12) bildet, die Gleitkäfige (27) axial zwischen einer radialen Erweiterung des Flanschteils (12) und dem mit dem Flanschteil (12) verbundenen ersten Verzahnungsteil (18) eingelegt sind, und zwischen dem Flanschteil (12) und einem eingangsseitigen Bauteil des Drehschwingungsdämpfers (6) eine Reibeinrichtung (29) mit zumindest einem zu der Steckverbindung (5) benachbarten Reibring (28) aus Kunststoff vorgesehen ist, wobei in den Reibring (28) die Gleitkäfige (27) einteilig integriert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten, auf einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine vormontierten Untereinheit und einer zweiten, an einem Getriebe vormontierten Untereinheit sowie einer beide Untereinheiten mittels einer aus zwei Verzahnungsteilen gebildeten Steckverzahnung drehschlüssig und axial begrenzt verlagerbar verbindenden Steckverbindung drehschlüssig und axial begrenzt verlagerbar verbindenden Steckverbindung.
Eine gattungsgemäße Drehmomentübertragungseinrichtung ist beispielsweise aus der WO 2008/046379 A1 bekannt. Diese Drehmomentübertragungseinrichtungen, die ein hohes Baugewicht aufweisen und nicht in einer Gesamteinheit an der Kurbelwelle aufgenommen werden sollen, werden durch zwei Untereinheiten gebildet, von denen eine erste Untereinheit wie beispielsweise ein Drehschwingungsdämpfer an der Kurbelwelle und eine zweite Untereinheit, beispielsweise ein Kupplungsaggregat mit zwei Reibungskupplungen zur Bildung einer Doppelkupplung für ein Doppelkupplungsgetriebe getriebeseitig aufgenommen werden.
Die drehschlüssige Verbindung der beiden Untereinheiten erfolgt dabei während der Verbindung von Brennkraftmaschine und Getriebe mittels einer Steckverbindung. Hierzu ist an einem ausgangsseitigen Flanschteil des Drehschwingungsdämpfers ein als Innenverzahnung ausgebildetes Verzahnungsteil vorgesehen, das mit einem als Außenverzahnung am Kupplungsaggregat vorgesehenen Verzahnungsteil eine Steckverzahnung ausbildet, mittels der ein zwischen den beiden Untereinheiten auftretender Achs- und/oder Axialversatz ausgeglichen wird. Die Steckverzahnung ist dabei mit einem Ausgleichsspiel versehen. Um ein Klappern der Steckverzahnung zu verhindern, ist diese mittels eines Verspannungsteils in Umfangsrichtung mittels Schraubenfedern vorgespannt. Das Verspannungsteil weist eine Verzahnung auf, die zusammen mit Zähnen des Verzahnungsteils der ersten Untereinheit mit Zähnen des anderen Verzahnungsteils kämmen. Das Verspannungsteil stützt sich mittels der Schraubenfedern an dem Verzahnungsteil der ersten Untereinheit ab, so dass das Ausgleichsspiel durch Spreizen der Zähne des Verspannungsteils und des Verzahnungsteils elastisch in den Zahngründen des anderen Verzahnungsteils vorgespannt ist. Die Schraubenfedern sind dabei in Ausnehmungen des Verzahnungsteils der ersten Untereinheit aufgenommen und axial gegen das Flanschteil gesichert. Bei Schwingungen, Vibrationen, Lastwechseln und dergleichen in der Steckverbindung reiben die Schraubenfedern an dem Flanschteil und dem Verzahnungsteil, so dass die Schraubenfedern beispielsweise durch Entwicklung von Reibkorrosion bis hin zum Bruch geschwächt werden.
Ähnliche Drehmomentübertragungseinrichtungen sind aus der WO 2007/ 000 131 A2 und WO 2007/ 000 151 A2 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist daher die vorteilhafte Weiterbildung derartiger Drehmomentübertragungseinrichtungen mit einer längeren Standzeit der Steckverbindung und einem verbesserten Schutz vor Schwächung und Bruch insbesondere durch Reibkorrosion.
Die Erfindung wird gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten, auf einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine vormontierten Untereinheit und einer zweiten, an einem Getriebe vormontierten Untereinheit sowie einer beide Untereinheiten mittels einer aus zwei Verzahnungsteilen gebildeten Steckverzahnung drehschlüssig und axial begrenzt verlagerbar verbindenden Steckverbindung gelöst, wobei ein Umfangsspiel der Steckverzahnung mittels eines gegenüber einem ersten Verzahnungsteil in Umfangsrichtung mittels in das erste Verzahnungsteil eingelegten Schraubenfedern vorgespannten und in das andere Verzahnungsteil eingreifenden, die Schraubenfedern beaufschlagenden Verspannungsteils ausgeglichen wird und die Schraubenfedern in Gleitkäfige eingelegt sind, die in Ausnehmungen eines Verzahnungsteils eingebracht sind.
Durch die Entkoppelung einer Metall-/Metallreibung zwischen den Schraubenfedern und den diese kontaktierenden Bauteilen wie Flanschteil und Verzahnungsteil der ersten Untereinheit mittels der dazwischen angeordneten Gleitkäfige wird dauerhaft Reibkorrosion der Schraubenfedern vermieden. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Gleitkäfige aus Kunststoff, beispielsweise Polyetheretherketon (PEEK) oder Polyamid (PA) herzustellen. Der Kunststoff kann beispielsweise mittels Glasfasern, Graphit oder dergleichen verstärkt sein, bevorzugt werden allerdings nicht verstärkte Kunststoffe eingesetzt. Die Trockenschmierungseigenschaften der verwendeten Kunststoffe sind dabei so ausgelegt, dass auf ein Schmiermittel verzichtet werden kann. Die Gleitkäfige sind dabei fest in Ausnehmungen des Verzahnungsteils eingelegt und gegenüber diesen fest aufgenommen. Die hülsenförmigen Gleitkäfige sind dabei an einem stirnseitigen Ende geschlossen, so dass die Schraubenfedern in diese mit einer Stirnseite eingefügt werden können. Auf der anderen Seite ist lediglich eine Anlagefläche zum Flanschteil der ersten Untereinheit ausgebildet. Der freigeschnittene Bereich dient dem Eingriff von Beaufschlagungsmitteln des Verspannungsteils. Das Verspannungsteil kann hierzu die Gleitkäfige umgreifende Beaufschlagungsmittel enthalten, die beispielsweise aus diesem ausgestellt, an diese angeschweißt oder in anderer Weise beispielsweise in Form von Haken angeformt oder angebracht sind.
Nach dem erfinderischen Gedanken ist die erste Untereinheit der Drehmomentübertragungseinrichtung als Drehschwingungsdämpfer mit einem ausgangsseitigen, das erste Verzahnungsteil enthaltenden Flanschteil ausgebildet. Dabei kann der Drehschwingungsdämpfer ein Zweimassenschwungrad bilden, bei dem die primäre Schwungmasse mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbunden ist und einen Ringraum für die Energiespeicher wie Bogenfedern des Drehschwingungsdämpfers bildet. In diesen Ringraum kann ein Flanschteil zur ausgangsseitigen Beaufschlagung der Energiespeicher eingreifen, der das Verzahnungsteil der ersten Untereinheit enthält. Die sekundäre Schwungmasse wird durch die zweite Untereinheit, beispielsweise ein Kupplungsaggregat wie Doppelkupplung mit zwei Reibungskupplungen mittels der Steckverbindung mit dem Flanschteil verbunden. Die Steckverbindung kann also zwei Massen eines Zweimassenschwungrads miteinander, einen Drehschwingungsdämpfer mit einem Kupplungsaggregat oder in weiteren Ausführungsbeispielen einen Drehschwingungsdämpfer mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler oder dergleichen verbinden.
Das Verzahnungsteil kann mit dem Flanschteil des Drehschwingungsdämpfers fest verbunden wie vernietet sein oder aus diesem einteilig gebildet sein. Gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform sind hierbei die Gleitkäfige axial zwischen einer radialen Erweiterung des Flanschteils und einem mit dem Flanschteil verbundenen ersten Verzahnungsteil eingelegt. Die Gleitkäfige können dabei in einer erfindungsgemäßen Alternative jeweils einzeln beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt.
In dem Drehschwingungsdämpfer ist erfindungsgemäß weiterhin zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil, beispielsweise zwischen einer primären Schwungmasse und dem Flanschteil eine Reibeinrichtung mit zumindest einem Reibring aus Kunststoff vorgesehen sein. Dieser Reibring kann benachbart, beispielsweise radial außerhalb der Schraubenfedern angeordnet und drehfest mit dem Ausgangsteil wie Flanschteil verbunden sein. Hierbei ist es insbesondere zur Vermeidung von zusätzlichen Bauteilen erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Gleitkäfige einteilig in den Reibring integriert sind.
Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

1 einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Drehmomentübertragungseinrichtung,
2 ein Detail aus der 1,
3 eine Ansicht des Verzahnungsteils der 1 bei abgehobenem und darüber umgekehrt abgelegtem Verspannungsteil,
4 einen Gleitkäfig mit eingelegter Schraubenfeder,
5 eine Teilansicht des Verspannungsteils der 1 mit einem als Haken ausgebildeten Beaufschlagungsmittel für eine Schraubenfeder und
6 eine Teilansicht eines gegenüber dem Verspannungsteil der 5 abgeänderten Verspannungsteils mit einem aufgeschweißten Beaufschlagungsmittel.

Die 1 zeigt einen Teilschnitt der um die Drehachse 2 angeordneten Drehmomentübertragungseinrichtung 1 mit den beiden Untereinheiten 3, 4, die mittels der Steckverbindung 5 miteinander verbunden sind. Die erste Untereinheit 3 ist dabei als Drehschwingungsdämpfer 6 mit einer mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbindbaren primären Schwungmasse 7 als Eingangsteil ausgebildet, die aus den beiden Scheibenteilen 8, 9 unter Ausbildung des Ringraums 10 ausgebildet ist. In dem Ringraum 10 sind die Energiespeicher 11 wie Bogenfedern untergebracht, die von nicht dargestellten Einformungen in den Scheibenteilen 8, 9 eingangsseitig und ausgangsseitig von an dem Flanschteil 12 angeordneten, in den Ringraum 10 eingreifenden - nicht dargestellten - Armen beaufschlagt werden.
Die sekundäre Schwungmasse 13 des Zweimassenschwungrads wird durch die zweite Untereinheit 4 gebildet, die mittels der Steckverbindung 5 drehschlüssig mit dem Flanschteil 12 verbunden ist. Die zweite Untereinheit 4 ist als Kupplungsaggregat 14 in Form der die beiden Reibungskupplungen 15, 16 enthaltenden Doppelkupplung 17 ausgebildet.
Aus der 1 und dem in der 2 dargestellten Detail geht der Aufbau der Steckverbindung 5 hervor. Diese bildet mittels der Verzahnungsteile 18, 19 die Steckverzahnung 20 mit der Innenverzahnung 21 und der Außenverzahnung 22, die in das Verzahnungsteil 19, das an dem Kupplungsaggregat 14 als Antriebsblech befestigt ist, eingeprägt ist. Das Verzahnungsteil 18 ist mit dem Flanschteil 12 in nicht einsehbarer Weise befestigt wie vernietet. Die Steckverzahnung 20 ist mit geringem Verdrehspiel versehen, das in Umfangsrichtung das Verspannungsteil 23 elastisch vorgespannt ist. Hierzu ist das Verspannungsteil 23 mittels mehrerer über den Umfang verteilter Schraubenfedern 24 gegenüber dem Verzahnungsteil 18 in Umfangsrichtung vorgespannt, wobei sich die Schraubenfedern 24 an ihren einen Stirnseiten an dem Verzahnungsteil 18 abstützen und an ihren entgegen gesetzten Stirnseiten von den Beaufschlagungseinrichtungen 25 des Verspannungsteils beaufschlagt werden. Das Verspannungsteil 23 weist die Zähne der Innenverzahnung 21 zumindest teilweise umgreifende, in Umfangsrichtung wirksame Vorspannelemente 26 auf, die sich zwischen die Zähne der Innenverzahnung 21 und die Zähne der Außenverzahnung 22 anlegen und eine elastische Verspannung zwischen diesen bilden.
Die in Ausnehmungen des Verzahnungsteils 18 eingelegte Schraubenfedern 24 werden zum Schutz vor Verschleiß und Bildung von Reibkorrosion gegenüber dem Flanschteil 12 vor einem Reibkontakt gesichert, indem diese in den aus Kunststoff gebildeten Gleitkäfigen 27 untergebracht sind. Die Ausnehmungen in dem Verzahnungsteil 18 sind hierzu entsprechend erweitert und die Beaufschlagungseinrichtungen 25 um diese herumgeführt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Verspannungsteil 23 radial außen zwischen dem Flanschteil 12 und dem Reibring 28 der zwischen den Scheibenteilen 8, 9 und dem Flanschteil 12 wirksamen Reibeinrichtung 29 aufgenommen.
In einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel kann das Verspannungsteil 23 über den Umfang segmentartig oder in anderer Weise gegenüber dem Verzahnungsteil 18 zentriert sein, wobei die Gleitkäfige 27 einteilig mit dem Reibring 28 ausgebildet sind.
3 zeigt das Verzahnungsteil 18 der 1 und 2 in Teilansicht bei abgenommenem und umgekehrt auf diesem abgelegtem Verspannungsteil 23. Der Gleitkäfig 27 ist in der Ausnehmung 30 des Verzahnungsteils 18 aufgenommen und nimmt seinerseits die Schraubenfeder 24 auf. Der Gleitkäfig 27 bildet mittels seines Bodens 31 einen Anschlag in Umfangsrichtung für die Schraubenfeder 24 und ist an der Ausnehmung 30 in Umfangsrichtung abgestützt. Auf der anderen Seite weist der Gleitkäfig den Ausschnitt 32 auf, in den in Einbaulage die in Form des Hakens 33 ausgebildete Beaufschlagungseinrichtung 25 die Schraubenfeder 24 stirnseitig vorspannt. Die Beaufschlagung der Schraubenfedern 24 entgegen deren Wirkung in Umfangsrichtung bewirkt eine Beaufschlagung der Vorspannelemente 26 gegen die Außenverzahnung 22 (2), so dass diese in Umfangsrichtung gegen die Innenverzahnung 21 verspannt und ein Verdrehspiel durch die Schraubenfedern 24 elastisch ausgeglichen wird.
4 zeigt eine Ansicht des aus der Ausnehmung 30 des Verzahnungsteils 18 (3) herausgenommenen Gleitkäfigs 27 mit der in der sacklochförmigen Öffnung 34 aufgenommenen Schraubenfeder 24.
5 zeigt das Verspannungsteil 23 mit den über den Umfang verteilten, radial innen angeordneten Vorspannelementen 26 in Teilansicht. Radial außerhalb ist der Haken 33 zur Bildung der Beaufschlagungseinrichtung 25 der Schraubenfedern 24 (3) angeordnet. Das Verspannungsteil 23 kann aus einer Blechronde gestanzt sein, wobei die Haken 33 und die Vorspannelemente 26 nachträglich durch Umformen ausgebildet sind.
6 zeigt ein zu dem Verspannungsteil 23 der 5 geändertes Verspannungsteil 23a in Teilansicht. Zur Verringerung des Durchmessers der Blechronde für das aus dieser gestanzten und mit mittels Umformung hergestellten Vorspannelementen 26 versehenen Verspannungsteils 23a ist die Beaufschlagungseinrichtung 25a nachträglich an das Verspannungsteil angeschweißt.
Bezugszeichenliste

1: Drehmomentübertragungseinrichtung
2: Drehachse
3: Untereinheit
4: Untereinheit
5: Steckverbindung
6: Drehschwingungsdämpfer
7: Schwungmasse
8: Scheibenteil
9: Scheibenteil
10: Ringraum
11: Energiespeicher
12: Flanschteil
13: Schwungmasse
14: Kupplungsaggregat
15: Reibungskupplung
16: Reibungskupplung
17: Doppelkupplung
18: Verzahnungsteil
19: Verzahnungsteil
20: Steckverzahnung
21: Innenverzahnung
22: Außenverzahnung
23: Verspannungsteil
23a: Verspannungsteil
24: Schraubenfeder
25: Beaufschlagungseinrichtung
25a: Beaufschlagungseinrichtung
26: Vorspannelement
27: Gleitkäfig
28: Reibring
29: Reibeinrichtung
30: Ausnehmung
31: Boden
32: Ausschnitt
33: Haken
34: Öffnung

Claims

Drehmomentübertragungseinrichtung (1) in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten, auf einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine vormontierten Untereinheit (3) und einer zweiten, an einem Getriebe vormontierten Untereinheit (4) sowie einer beide Untereinheiten (3, 4) mittels einer aus zwei Verzahnungsteilen (18, 19) gebildeten Steckverzahnung (20) drehschlüssig und axial begrenzt verlagerbar verbindenden Steckverbindung (5), wobei ein Umfangsspiel der Steckverzahnung (20) mittels eines gegenüber einem ersten Verzahnungsteil (18) in Umfangsrichtung mittels in das erste Verzahnungsteil (18) eingelegten Schraubenfedern (24) vorgespannten und in das andere Verzahnungsteil (19) eingreifenden, die Schraubenfedern (24) beaufschlagenden Verspannungsteils (23, 23a) ausgeglichen wird und die Schraubenfedern (24) in Gleitkäfige (27) eingelegt sind, die in Ausnehmungen (30) eines Verzahnungsteils (18) eingebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Untereinheit (3) einen Drehschwingungsdämpfer (6) mit einem ausgangsseitigen, das erste Verzahnungsteil (18) enthaltenden Flanschteil (12) bildet, die Gleitkäfige (27) axial zwischen einer radialen Erweiterung des Flanschteils (12) und dem mit dem Flanschteil (12) verbundenen ersten Verzahnungsteil (18) eingelegt sind, und zwischen dem Flanschteil (12) und einem eingangsseitigen Bauteil des Drehschwingungsdämpfers (6) eine Reibeinrichtung (29) mit zumindest einem zu der Steckverbindung (5) benachbarten Reibring (28) aus Kunststoff vorgesehen ist, wobei in den Reibring (28) die Gleitkäfige (27) einteilig integriert sind.
Drehmomentübertragungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitkäfige (27) aus Kunststoff hergestellt sind.
Drehmomentübertragungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verspannungsteil (23, 23a) die Gleitkäfige (27) umgreifende Beaufschlagungseinrichtungen (25, 25a) enthält.