DE102011109375A1

DE102011109375A1 - Mechanical engageable and disengageable coupling for use in automobiles for selective transmission of torque acting on rotatable drive axle to rotatable output axle, has axial spring tongues, which are axially pushed-in or pushed-out

Info

Publication number: DE102011109375A1
Application number: DE201110109375
Authority: DE
Inventors: Mario Maiwald; Gerhard Dubiel; Marco Mielisch; Daniel Spindler; Jörg Thiem; Sebastian Zebisch; Marco Werkmeister; Nico Oschmann; André Wagner
Original assignee: Ejot GmbH and Co KG
Current assignee: Ejot GmbH and Co KG
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2013-02-07

Abstract

The mechanical engageable and disengageable coupling has axial spring tongues (4), which are axially pushed-in or pushed-out from the axial grooves of an output axle (3). The spring tongues are connected to the walls of the grooves in a force transmitting manner in the pushed-in state. The spring tongues unlatch from the grooves during overtorque. The number of spring tongues is less than the number of grooves.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanische ein- und ausrückbare Kupplung zur wahlweisen Übertragung eines auf eine drehbare Antriebsachse wirkenden Drehmomentes, von dem das Drehmoment auf eine in axialer Verlängerung angeordnete drehbare Abtriebsachse übertragen wird.The invention relates to a mechanical clutch engageable and disengageable for selectively transmitting a torque acting on a rotatable drive shaft, from which the torque is transmitted to a rotatable output shaft disposed in the axial extension.

Derartige Kupplungen werden zum Beispiel in Automobilen verwendet, um das von dem betreffenden Motor abgegebene Drehmoment wahlweise auf die Antriebsräder des Fahrzeugs zu übertragen. Diese Kupplungen sind üblicherweise Scheibenkupplungen, in denen zueinander passende Scheiben zum Einkuppeln zusammengepresst oder zum Auskuppeln voneinander entfernt werden. Dazwischen gibt es einen durch unterschiedliche Reibung bestimmten Mitnahmebereich, wobei die beiden Kupplungsteile mehr oder minder stark gegeneinander gepresst werden. Typisch für derartige Kupplungen ist die Übergangsfunktion vom Zustand des Auskuppelns zum Zustand des Einkuppelns, in dem die beiden Kupplungsteile mit ihren aufeinander aufliegenden Kupplungsflächen gegenseitig mehr oder minder stark schleifen, wodurch beim Einkuppelvorgang eine stufenlose Mitnahme des anzutreibenden Teils ermöglicht wird.Such clutches are used, for example, in automobiles to selectively transmit the torque output by the engine concerned to the drive wheels of the vehicle. These clutches are usually disc clutches in which mating discs are pressed together for engagement or removed from each other for disengaging. In between there is a driving range determined by different friction, wherein the two coupling parts are pressed against each other more or less strongly. Typical of such couplings is the transition function from the state of disengagement to the state of engagement, in which the two coupling parts with their superimposed coupling surfaces mutually more or less sharpen, which during engagement is a stepless entrainment of the driven part allows.

Im Gegensatz dazu handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Kupplung um eine solche, die ohne irgendeinen Zwischenbereich ein- oder ausrückbar ist, d. h. entweder überträgt die Kupplung kein Drehmoment oder das auf die Antriebsachse der Kupplung wirkende Drehmoment wird voll auf die Abtriebsachse übertragen. Bei der erfindungsgemäßen Kupplung handelt es sich also um eine solche, die wie ein Schalter ein Drehmoment überhaupt nicht oder vollständig überträgt.In contrast, the coupling according to the invention is one which can be engaged or disengaged without any intermediate region, ie. H. either the clutch does not transmit torque or the torque acting on the drive axle of the clutch is fully transmitted to the output axle. The coupling according to the invention is therefore one which, like a switch, does not transmit torque completely or completely.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige nur ein- und ausrückbare Kupplung zu schaffen, die besonders raumsparend gestaltet ist und eine Drehmomentübertragung zwischen einer Antriebsachse und einer Abtriebsachse mit großer Sicherheit überträgt. Gelöst wird das Problem dadurch, dass die eine Achse mit axialen Federzungen versehen ist, die in axiale Nuten der anderen Achse axial ein- oder ausschiebbar sind, wobei in eingeschobener Lage sich die Federzungen an die Wände der Nuten kraftübertragend anlegen.The invention has for its object to provide such only engageable and disengageable coupling, which is designed to save space and transmits a torque transmission between a drive axle and a driven axle with great certainty. The problem is solved in that the one axis is provided with axial spring tongues, which are axially in or out of axial grooves of the other axis, wherein in the inserted position, the spring tongues create a force-transmitting to the walls of the grooves.

Aufgrund dieser Gestaltung der Kupplung unter direkter Einbeziehung der Antriebsachse und der Abtriebsachse wird der von den Achsen sowieso erfüllte Raum auch für die Gestaltung der Kupplung ausgenutzt, so dass durch die Kupplung praktisch räumlich keine Erweiterung der aus Antriebs- und Abtriebsachse bestehenden Baugruppe entsteht, was für viele Anwendungsteile von entscheidender Bedeutung ist.Due to this design of the coupling with direct inclusion of the drive axle and the output shaft of the axles anyway filled space is also exploited for the design of the clutch, so that virtually no expansion of the existing drive and output shaft assembly arises due to the coupling, which for many application parts is crucial.

Durch die Verwendung von Federzungen zusammen mit den in dieser einrastenden Nuten ist es möglich, die Kupplung bei einem Überdrehmoment ausrasten zu lassen. Dies geschieht einfach dadurch, dass die Federzungen aufgrund starken seitlichen Druckes nach außen nachgeben, ausrasten und damit die Kupplung lösen.Through the use of spring tongues together with the engaging in this grooves, it is possible to disengage the clutch at a torque over. This is done simply by the fact that the spring tongues give way to the outside due to strong lateral pressure, disengage and thus release the clutch.

Um den Vorgang des Ausrastens der Federzungen zu erleichtern, gestaltet man die Nuten jeweils zweckmäßig so, dass sie in einer Rundung in die Wände zwischen den Nuten übergehen.In order to facilitate the process of disengaging the spring tongues, the grooves are each designed appropriately so that they pass in a rounding in the walls between the grooves.

Je nach Stärke des zu übertragenden Drehmomentes kann man die Zahl der Federzungen und oder deren Querschnitt entsprechend wählen, d. h. es ist möglich, weniger Federzungen vorzusehen, als Nuten vorhanden sind.Depending on the strength of the torque to be transmitted you can choose the number of spring tongues and or their cross section accordingly, d. H. It is possible to provide fewer spring tongues than grooves are present.

Um die Nuten und die Federzungen hinsichtlich ihrer Kraftübertragung voll auszunutzen, gestaltet man die Federzungen zweckmäßig so, dass sie im Wesentlichen über die gesamte Länge der Nuten reichen.To fully exploit the grooves and the spring tongues with regard to their power transmission, the spring tongues are expediently designed so that they extend substantially over the entire length of the grooves.

Die Länge der Nuten kann länger sein als der Einschubbereich der Federzungen. Die Antriebsachse und Abtriebsachse können jeweils mit besonderen Antriebs- und Abtriebselementen versehen sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind sowohl Antriebsachse als auch Abtriebsachse jeweils mit einem Zahnrad versehen, wobei dann von diesen Zahnrädern aus die Antriebs- bzw. Abtriebskraft übertragen wird. Selbstverständlich können die Antriebsachse und die Abtriebsachse auch mit beliebig anderen Bauelementen verbunden werden. Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die mit einem Bit versehene Abtriebsachse.The length of the grooves may be longer than the insertion area of the spring tongues. The drive axle and output shaft can each be provided with special drive and output elements. According to one embodiment, both drive axle and driven axle are each provided with a gear, in which case the drive or output power is transmitted from these gears. Of course, the drive axle and the output shaft can also be connected to any other components. Another embodiment shows the one-bit output axis.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the figures, embodiments of the invention are shown. Show it:

1 Antriebsachse und mit Federzungen versehene Abtriebsachse bei ausgerückter Kupplung; 1 Drive axle and provided with spring tongues output shaft with disengaged clutch;

2 die in 1 dargestellten Teile bei eingerückter Kupplung; 2 in the 1 parts shown with the clutch engaged;

3a den Kupplungsbereich von Antriebsachse und Abtriebsachse mit ausgerasteten Federzungen in Seitensicht; 3a the coupling area of drive axle and output shaft with disengaged spring tongues in side view;

3b einen Schnitt entlang der Linie III-III aus 3a mit ausgerasteten Federzungen; 3b a section along the line III-III 3a with disengaged spring tongues;

4 eine Gestaltung mit einer Zahl der Federzungen, die geringer ist als die Zahl der Nuten und jeweils einem Zahnrad sowohl auf der Antriebsachse als auch auf der Abtriebsachse; 4 a design with a number of spring tongues, which is less than the number of grooves and each having a gear on both the drive axle and on the output shaft;

5 die Kupplung mit gegenüber den Nuten kürzeren Federzungen. 5 the coupling with opposite the grooves shorter spring tongues.

In der 1 ist die Abtriebsachse 3 mit ihrem einen Ende angeordneten axialen Nuten 2 dargestellt, der die Antriebsachse 1 axial gegenüber gestellt ist. Die Antriebsachse 1 ist mit den axialen Federzungen 4 versehen, die in gleicher Zahl vorgesehen sind, wie die Abtriebsachse 3 Nuten 2 aufweist. Dabei sind die Federzungen 4 so ausgerichtet und gestaltet, dass sie beim axialen Zusammenschieben von Antriebsachse 1 und Abtriebsachse 3 in die Nuten 2 einlaufen und in diesen auch so gehalten sind, dass ein auf die Antriebsachse 1 wirkendes Drehmoment über die Federzungen 4 auf die Abtriebsachse 3 übertragen wird.In the 1 is the output axis 3 with its one end axial grooves 2 shown, the drive axle 1 is set axially opposite. The drive axle 1 is with the axial spring tongues 4 provided, which are provided in the same number as the output shaft 3 groove 2 having. Here are the spring tongues 4 aligned and designed so that they are axially pushed together drive axle 1 and output shaft 3 into the grooves 2 run in and are also held in such a way that one on the drive axle 1 acting torque over the spring tongues 4 on the output shaft 3 is transmitted.

Die Antriebsachse 1 weist den Zahnkranz 5 auf, der von dem Zahnrad 9 angetrieben wird. Hierbei handelt es sich jedoch nur um ein Ausführungsbeispiel. Selbstverständlich kann das auf die Antriebsachse 1 wirkende Drehmoment auch über andere Bauelemente erfolgen.The drive axle 1 has the sprocket 5 on top of that gear 9 is driven. However, this is only an exemplary embodiment. Of course, this can be done on the drive axle 1 acting torque can also be done via other components.

Bei den in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Abtriebsachse 3 an ihrem den Nuten 2 gegenüberliegenden Ende mit einem Kranz von Ausnehmungen 8 versehen, in die ein entsprechendes Gegenstück eingesteckt werden kann. Eine derartige Gestaltung wird üblicherweise als Antriebsbit bezeichnet, so in verschiedenartiger Gestaltung vorgesehen sein kann und lediglich die Aufgabe hat, den Eingriff eines entsprechenden Gegenstücks für die Weitergabe eines Drehmomentes zu ermöglichen.In the in the 1 and 2 Illustrated embodiments is the output axis 3 at her the grooves 2 opposite end with a wreath of recesses 8th provided, in which a corresponding counterpart can be inserted. Such a design is commonly referred to as a drive bit, so may be provided in various designs and only has the task to allow the engagement of a corresponding counterpart for the transmission of torque.

2 zeigt die Anordnung gemäß 1 in zusammengeschobener Lage von Antriebsachse 1 und Abtriebsachse 3, d. h. die Kupplung ist gegenüber der ausgekuppelten Position in 1 in eingekuppelter Position dargestellt, wodurch das auf die Antriebsachse 1 wirkende Drehmoment über die Federzungen 4 auf die Abtriebsachse 3 übertragen wird. 2 shows the arrangement according to 1 in the pushed together position of drive axle 1 and output shaft 3 ie, the clutch is opposite to the disengaged position in FIG 1 shown in engaged position, which on the drive axle 1 acting torque over the spring tongues 4 on the output shaft 3 is transmitted.

In den 3a und 3b ist die Gestaltung des Kupplungsbereichs von Antriebsachse 1 und Abtriebsachse 3 dargestellt. Die Abtriebsachse 3 ist mit den axialen Nuten 2 versehen, in die die Federzungen 4 der Antriebsachse 1 einrasten können. Dabei zeigt 3a und 3b die ausgerasteten Federzungen 4, die hier auf Wänden 6 zwischen den Nuten 2 aufliegen.In the 3a and 3b is the design of the coupling area of the drive axle 1 and output shaft 3 shown. The output axis 3 is with the axial grooves 2 provided, in which the spring tongues 4 the drive axle 1 can engage. It shows 3a and 3b the disengaged spring tongues 4 who are here on walls 6 between the grooves 2 rest.

In 3b ist der Schnitt gemäß III-III aus 3a dargestellt. Die Federzungen 4 sind geschnitten gezeichnet. Sie sind in gleicher Zahl vorhanden wie die Nuten 2 in der Abtriebsachse 3. Die Nuten 2 sind hier wellenförmig gestaltet, wobei die Nuten 2 jeweils in einer Rundung in die Wände 6 zwischen den Nuten 2 übergehen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass selbstverständlich Nuten auch mit rechteckigem Querschnitt verwendet werden können. Im Falle einer solchen Gestaltung ergibt sich eine besonders stabile Drehmomentübertragung, die ein Ausrasten der Kupplung praktisch unmöglich macht. Die in den 1 und 2 dargestellte Gestaltung erlaubt es jedoch, dass bei einer Überbeanspruchung der Kupplung, d. h. einer gegenüber der Antriebsachse 1 zu stark abgebremster Abtriebsachse 3, die Federzungen 4 aus ihren Nuten 2 herausgleiten können, was durch die Rundung der Wände 6 zwischen den Nuten 2 erleichtert wird. Die zweckmäßige Gestaltung der Nuten ergibt sich jeweils aus dem betreffenden Anwendungsfall.In 3b the section is in accordance with III-III 3a shown. The spring tongues 4 are drawn cut. They are present in the same number as the grooves 2 in the output axis 3 , The grooves 2 are wavy here, with the grooves 2 each in a curve in the walls 6 between the grooves 2 pass. It should be noted, however, that of course grooves can also be used with rectangular cross-section. In the case of such a design results in a particularly stable torque transmission, which makes disengagement of the clutch virtually impossible. The in the 1 and 2 However, the design shown allows, that in case of overuse of the clutch, ie one opposite the drive axle 1 too strongly decelerated output shaft 3 , the spring tongues 4 out of their grooves 2 can slip out, resulting in the rounding of the walls 6 between the grooves 2 is relieved. The appropriate design of the grooves results in each case from the relevant application.

Gemäß 4 besitzt die Antriebsachse 1 nur drei Federzungen 7, so dass ein Ausrasten der Kupplung bei Überlastung erleichtert wird. 4 zeigt außerdem deutlich die gerundeten Nuten 2, wie sie auch in 1 dargestellt sind. Es sei noch darauf hingewiesen, dass bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 auch die Abtriebsachse 3 mit einem Zahnrad 10 versehen ist, so dass im Fall der Verwendung des Ausführungsbeispiels gemäß 4 eine Kupplung von Zahnrad zu Zahnrad gegeben ist, wobei an die Zahnräder jeweils die gewünschten zu drehenden Baugruppen angeschlossen werden können. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass anstelle der Zahnräder natürlich auch andere An- bzw. Abtriebselemente verwendet werden können, um das jeweilige Drehmoment auf die Antriebsachse 1 und die Abtriebsachse 3 zu überfragen.According to 4 owns the drive axle 1 only three spring tongues 7 , so that a disengagement of the clutch in case of overload is facilitated. 4 also clearly shows the rounded grooves 2 as well as in 1 are shown. It should be noted that in the embodiment according to 4 also the output axis 3 with a gear 10 is provided so that in the case of using the embodiment according to 4 given a coupling from gear to gear, wherein the gears to the respective to be rotated assemblies can be connected to each of the gears. It should be noted, however, that instead of the gears of course other input and output elements can be used to the respective torque on the drive axle 1 and the output axis 3 to ask.

5 zeigt die Gestaltung gemäß 4 in eingekuppelter Lage, jedoch mit gegenüber den Nuten 2 kürzeren Federzungen 7. 5 shows the design according to 4 in a coupled position, but with respect to the grooves 2 shorter spring tongues 7 ,

Claims

Mechanical engagement and disengagement clutch for selectively transferring one to a rotatable drive axle ( 1 ) acting torque, of which the torque on a rotatable output shaft disposed in the axial extension ( 3 ), characterized in that the one axis ( 1 ) with axial spring tongues ( 4 . 7 ) provided in axial grooves ( 2 ) of the other axis ( 3 ) are axially on or pushed out, wherein in the inserted position, the spring tongues ( 4 . 7 ) to the walls ( 6 ) of the grooves ( 2 ) force-transmitting.

Coupling according to claim 1, characterized in that the spring tongues ( 4 . 7 ) disengage from the grooves at over-torque.

Coupling according to claim 1 or 2, characterized in that the grooves ( 2 ) in a rounding in the walls between the grooves ( 2 ) pass over.

Coupling according to one of claims 1 to 3, characterized in that the number of spring tongues ( 7 ) is less than the number of grooves ( 2 ).

Coupling according to one of claims 1 to 4, characterized in that the length of the grooves ( 2 ) is greater than the insertion area of the spring tongues ( 4 . 7 ).

Coupling according to one of claims 1 to 5, characterized in that the drive axle ( 1 ) and the output axis ( 3 ) each on a gear ( 5 . 10 ) or a drive bit ( 8th ) Act.