DE102014223390A1 - Connecting arrangement between a first and a second shaft and vehicle with such a connection arrangement - Google Patents
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- F16D1/02—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for connecting two abutting shafts or the like
- F16D1/033—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for connecting two abutting shafts or the like by clamping together two faces perpendicular to the axis of rotation, e.g. with bolted flanges
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Abstract
Vorgeschlagen wird u.a. eine Verbindungsanordnung zwischen einer ersten Welle (4) und einer koaxial zur ersten Welle (4) angeordneten zweiten Welle (5), wobei die erste Welle (4) stirnseitig ein drehfest mit derselben verbundenes erstes elastisches Element (9) und die zweite Welle (5) stirnseitig ein drehfest mit derselben verbundenes zweites elastisches Element (10) aufweist, wobei die beiden elastischen Elemente (9, 10) aufeinander zu gerichtete Stirnflächen (11, 12) mit zueinander korrespondierenden Formschlusskonturen (13, 14) aufweisen, und wobei die Formschlusskonturen (13, 14) unter axialem Druck drehmomentenfest aufeinander gepresst sind.Suggested is u.a. a connection arrangement between a first shaft (4) and a second shaft (5) arranged coaxially with the first shaft (4), wherein the first shaft (4) has a first elastic element (9) and the second shaft (5) rotatably connected to the end face thereof ), the two elastic elements (9, 10) facing each other end faces (11, 12) with mutually corresponding positive locking contours (13, 14), and wherein the positive locking contours ( 13, 14) are pressed against each other under axial pressure torque-tight.
Description
Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zwischen einer ersten Welle und einer koaxial zur ersten Welle angeordneten zweiten Welle gemäß der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 10 der Erfindung betrifft dieselbe ferner eine Fahrzeug mit einer derartigen Verbindungsanordnung. The invention relates to a connection arrangement between a first shaft and a coaxial with the first shaft arranged second shaft according to the feature combination of
Aufgrund ihrer Leistungscharakteristik ist beim Einsatz von Elektromotoren im Fahrzeugbereich meist ein Getriebe notwendig. Die Schnittstelle zwischen dem Elektromotor (Rotor-Welle) und dem Getriebe (Getriebeeingangs-Welle) wird in der Praxis zumeist als lösbare Verbindung, insbesondere Welle-Nabe-Verbindung, ausgeführt. Welle-Nabe-Verbindungen sind jedoch aufwendig in der Fertigung und Montage. Darüber hinaus werden die Elektromotoren packagebedingt zumeist hochdrehend ausgeführt, so dass aus akustischen Gründen eine genaue Fluchtung der Wellen notwendig ist. Des Weiteren ist es bekannt, besagte Verbindung zwischen zwei Wellen über flexible Kupplungen mit metallischer- oder Elastomerverbindung zu realisieren. Letztere wird auch als sogenannte Gelenkscheibe bezeichnet. Unter einer Gelenkscheibe, in der Fachwelt auch als sogenannte Hardyscheibe bezeichnet, wird eine meist aus Gummi oder einem anderen Elastomer gefertigte Scheibe mit einer Mehrzahl ringförmig angeordneter und zumeist einvulkanisierten Buchsen aus Metall verstanden, welche Scheibe dafür sorgt, dass leichte Fluchtfehler der zu verbindenden Wellen ausgeglichen und gleichzeitig Drehmoment-Stöße gedämpft werden, die beim Wechsel der Drehzahl oder dem Anlauf der Welle entstehen. Oft ist es notwendig, dass die Gelenkscheibe mittels einer Zentrierung zusätzlich gehalten wird, z.B. bei sehr langen Wellen oder bei sehr schnell drehenden Wellen. Montiert wird die Gelenkscheibe durch das Verschrauben der Buchsen mit den zu verbindenden Wellen, wobei jeweils abwechselnd eine Buchse mit der Antriebs- und eine andere Buchse mit der Abtriebswelle verbunden wird, um zu gewährleisten, dass die Kräfte durch die elastische Scheibe gehen. Derartige Gelenkscheiben sind kosten- und montageintensiv und erfordern einen hohen Bauraum. Ferner ist aus der
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine im Hinblick auf den Stand der Technik alternative Verbindungsanordnung zwischen zwei Wellen anzugeben, welche einfach und kostengünstig ist und etwaige vorhandene Fluchtfehler wirkungsvoll ausgleicht. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Fahrzeug mit einer derartigen Verbindungsanordnung, insbesondere einer Verbindungsanordnung zur elastischen Anbindung einer Rotor-Welle eines Elektromotors an eine Getriebeeingangs-Welle, bereitzustellen. On this basis, it is an object of the invention to provide an alternative with respect to the prior art connection arrangement between two waves, which is simple and inexpensive and effectively compensates any existing misalignment. It is another object of the invention to provide a vehicle with such a connection arrangement, in particular a connection arrangement for the elastic connection of a rotor shaft of an electric motor to a transmission input shaft.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe mit einer Verbindungsanordnung zwischen einer ersten Welle und einer koaxial zur ersten Welle angeordneten zweiten Welle, wobei die erste Welle stirnseitig ein drehfest mit derselben verbundenes erstes elastisches Element und die zweite Welle stirnseitig ein drehfest mit derselben verbundenes zweites elastisches Element aufweist, wobei die beiden elastischen Elemente aufeinander zu gerichtete Stirnflächen mit zueinander korrespondierenden Formschlusskonturen aufweisen, und wobei die Formschlusskonturen unter axialem Druck drehmomentenfest aufeinander gepresst sind. The object is achieved with a connection arrangement between a first shaft and a second shaft arranged coaxially with the first shaft, wherein the first shaft has a first elastic element connected rotationally fixedly therewith to the first shaft and the second shaft has a second elastic element connected to the end face non-rotatably therewith, wherein the two elastic elements facing each other end faces having mutually corresponding form-fitting contours, and wherein the form-fitting contours are pressed under axial pressure torque-resistant to each other.
Durch diese einfache und kostengünstige Maßnahme können Fluchtfehler, insbesondere Winkel- und Achsversatzfehler der beiden zu verbindenden Wellen wirkungsvoll ausgeglichen werden. Gleichzeitig ist im Hinblick auf den Stand der Technik eine merkliche Schwingungs- und Geräuschreduzierung zu verzeichnen. By this simple and inexpensive measure alignment errors, especially angular and axial offset errors of the two waves to be connected can be effectively compensated. At the same time, in view of the state of the art, noticeable vibration and noise reduction can be observed.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung. The subclaims describe preferred developments or refinements of the invention.
Vorteilhaft sind die elastischen Elemente jeweils durch ein Elastomer gebildet, welches bevorzugt ein synthetischer Kautschuk oder ein elastomerer Kunststoff ist. Derartige elastische Elemente lassen sich einfach und kostengünstig durch Form-, Kraft- und/oder Stoffschluss mit der jeweils zugeordneten Welle verbinden. Wie die Erfindung weiter vorsieht, sind in der Aufsicht gesehen die Stirnflächen der elastischen Elemente jeweils bevorzugt durch eine Kreisringfläche gebildet. Alternativ kann jedoch jeweils auch eine Kreisfläche vorgesehen sein. Durch die Wahl und die Dimensionierung der besagten Flächen ist ein den Formschluss unterstützender Reibschluss in weiten Grenzen einstellbar. Wie die Erfindung noch vorsieht, sind die zueinander korrespondierenden Formschlusskonturen bevorzugt nach Art einer Stirnverzahnung oder einer Bahnkurve ausgebildet. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der für die Kontaktierung der zueinander korrespondierenden Formschlusskonturen erforderliche axiale Druck mittels einer angestellten Stützlagerung der beiden Wellen bewirkt. Die Stützlagerung kann beispielsweise durch angestellte Kegelrollenlager in X-Anordnung gebildet sein. Alternativ kann auch eine O-Anordnung vorgesehen sein. Eine X-Anordnung der Lagerung erlaubt jedoch eine stärkere Lagervorspannung. Hieraus resultiert eine gezielte Verspannung der elastischen Elemente. Vorteilhafterweise ist eine konstante Vorspannung der Stützlagerung eingestellt, wobei besagte Vorspannung über die Temperatur, die Wahl des Elastomers der elastischen Elemente sowie deren Shore-Härte gezielt steuerbar ist. Um etwaige zu verzeichnende Winkel- und Achsversatzfehler der beiden zu verbindenden Wellen noch wirkungsvoller ausgleichen zu können und die Belastung auf die elastischen Elemente zu minimieren, sind die Wellen vorteilhaft benachbart zu ihrem elastischen Element jeweils mittels einer radialen Lagerung abgestützt. Advantageously, the elastic elements are each formed by an elastomer, which is preferably a synthetic rubber or an elastomeric plastic. Such elastic elements can be easily and inexpensively connected by form, force and / or material connection with the respective associated shaft. As the invention further provides, seen in the plan view, the end faces of the elastic elements are each preferably formed by a circular ring surface. Alternatively, however, a circular area can also be provided in each case. Due to the choice and the dimensioning of said surfaces, a frictional engagement that supports the form-fit is adjustable within wide limits. As the invention still provides, the mutually corresponding form-fitting contours are preferably designed in the manner of a spur toothing or a trajectory. According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the axial pressure required for the contacting of the mutually corresponding form-fitting contours is effected by means of an employed support bearing of the two shafts. The support bearing can be formed for example by employed tapered roller bearings in X-arrangement. Alternatively, an O- Arrangement can be provided. However, an X-arrangement of the bearing allows a stronger bearing preload. This results in a targeted tension of the elastic elements. Advantageously, a constant bias of the support bearing is set, said bias on the temperature, the choice of the elastomer of the elastic elements and their Shore hardness is specifically controlled. In order to be able to even more effectively compensate for any recorded angular and axial misalignment errors of the two shafts to be connected and to minimize the load on the elastic elements, the shafts are advantageously supported adjacent to their elastic element in each case by means of a radial bearing.
Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung zur elastischen Anbindung einer Rotor-Welle eines Elektromotors an eine Getriebeeingangs-Welle einsetzbar. Advantageously, the connection arrangement according to the invention can be used for the elastic connection of a rotor shaft of an electric motor to a transmission input shaft.
Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer Verbindungsanordnung der vorbeschriebenen Art. The invention also relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, with a connection arrangement of the type described above.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment schematically illustrated in the drawings. However, it is not limited to this, but covers all embodiments defined by the claims. Show it:
Die drehfeste Verbindung zwischen den Wellen
Die Verbindung zwischen der jeweiligen Welle
Die elastischen Elemente
Durch die Erfindung mit erfasst sind auch elastische Elemente
Um im Zusammenbau einen ausreichend hohen Formschluss zwischen den elastischen Elementen
Um etwaige zu verzeichnende Winkel- und Achsversatzfehler der beiden zu verbindenden Wellen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Fahrzeug vehicle
- 2 2
- Elektromotor electric motor
- 2a 2a
- Stator stator
- 2b 2 B
- Rotor rotor
- 3 3
- Getriebe transmission
- 4 4
- erste Welle / Rotor-Welle first shaft / rotor shaft
- 5 5
- zweite Welle / Getriebeeingangs-Welle second shaft / transmission input shaft
- 6 6
- Motor-Getriebe-Block Engine-transmission block
- 7 7
- Gehäuse casing
- 8 8th
- Getriebestufen gear stages
- 9 9
- erstes elastisches Element first elastic element
- 10 10
- zweites elastisches Element second elastic element
- 11 11
- Stirnfläche face
- 12 12
- Stirnfläche face
- 13 13
- Formschlusskontur Form-fit contour
- 14 14
- Formschlusskontur Form-fit contour
- 15 15
- Stützlagerung storage support
- 16 16
- Stützlagerung storage support
- 17 17
- radiale Lagerung radial bearing
- 18 18
- radiale Lagerung radial bearing
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 8219493 U1 [0002] DE 8219493 U1 [0002]
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