DE102016219497A1

DE102016219497A1 - Torque transfer device

Info

Publication number: DE102016219497A1
Application number: DE102016219497.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Huck; René Daikeler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-10-07
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2018-04-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung (1) mit zwei entlang einer Drehachse (d) axial hintereinander angeordneten Einrichtungen (2, 3) eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, nämlich einer an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine aufgenommenen Schwungmasseeinrichtung und einer von dieser drehschlüssig antreibbaren Kupplungseinrichtung. Um eine drehschlüssige Verbindung zwischen den Einrichtungen (2, 3) variabel auszugestalten, ist zwischen den beiden Einrichtungen (2, 3) eine elektrisch schaltbare Hirth-Verzahnung (6) vorgesehen.The invention relates to a torque transmission device (1) having two devices (2, 3) of a drive train of a motor vehicle arranged axially one behind the other along an axis of rotation (d), namely a flywheel device accommodated on a crankshaft of an internal combustion engine and a clutch device which can be rotationally driven by it. In order to design a rotational connection between the devices (2, 3) variably, an electrically switchable Hirth toothing (6) is provided between the two devices (2, 3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit zwei entlang einer Drehachse axial verlagerbaren Einrichtungen eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, nämlich einer an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine aufgenommenen Schwungmasseeinrichtung und einer von dieser drehschlüssig antreibbaren Kupplungseinrichtung.The invention relates to a torque transmission device with two devices of a drive train of a motor vehicle which are axially displaceable along a rotational axis, namely a flywheel device received on a crankshaft of an internal combustion engine and a clutch device which can be rotationally driven by it.

Gattungsgemäße Drehmomentübertragungseinrichtungen in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen sind beispielsweise aus der DE 10 2008 004 150 A1 bekannt. In derartigen Drehmomentübertragungseinrichtungen ist eine Schwungmasseeinrichtung aus einem an einer Kurbelwelle geteilten Schwungrad wie beispielsweise Zweimassenschwungrad gebildet. Die zweite Einrichtung ist als Kupplungseinrichtung in Form einer Doppelkupplung ausgebildet. Hierbei sind bei der Endmontage während der Verbindung von Brennkraftmaschine und Getriebe die erste Einrichtung an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und die zweite Einrichtung getriebeseitig, beispielsweise auf der Getriebeeingangswelle beziehungsweise einer der Getriebeeingangswellen eines Doppelkupplungsgetriebes aufgenommen. Der Fügeprozess zwischen den Einrichtungen erfolgt mittels einer Steckverbindung wie Steckverzahnung. Um während des Betriebs des Kraftfahrzeugs ein Klappern der Steckverbindung zu vermeiden, sind die ineinander greifenden Verzahnungen in Umfangsrichtung vorgespannt.Generic torque transmission devices in drive trains of motor vehicles are for example from the DE 10 2008 004 150 A1 known. In such torque transmitting devices, a flywheel device is formed of a flywheel divided into a crankshaft, such as a dual mass flywheel. The second device is designed as a coupling device in the form of a double clutch. Here, in the final assembly during the connection of internal combustion engine and transmission, the first device on the crankshaft of the internal combustion engine and the second device on the transmission side, for example, received on the transmission input shaft or one of the transmission input shafts of a dual-clutch transmission. The joining process between the devices is done by means of a plug connection such as splines. To avoid rattling of the connector during operation of the motor vehicle, the interlocking teeth are biased in the circumferential direction.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer alternativen Verbindung zwischen den Einrichtungen vorzuschlagen. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, eine derartige Verbindung variabler auszubilden.The object of the invention is to propose a torque transmission device with an alternative connection between the devices. In particular, object of the invention to form such a compound variable.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.The object is solved by the subject matter of claim 1. The dependent of the claim 1 claims give advantageous embodiments of the subject matter of claim 1 again.

Die vorgeschlagene Drehmomentübertragungseinrichtung ist für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und enthält zwei entlang einer Drehachse bevorzugt begrenzt axial verlagerbare Einrichtungen. Eine erste Einrichtung ist hierbei an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine aufgenommen und bildet eine Schwungmasseeinrichtung, beispielsweise ein Einmassenschwungrad, gegebenenfalls mit einem oder mehreren integrierten Fliehkraftpendeln. Alternativ kann die erste Einrichtung als geteiltes Schwungrad beispielsweise in Form eines Zweimassenschwungrads mit einer oder mehreren Dämpferstufen ausgebildet sein. An dem geteilten Schwungrad können eingangs- und/oder ausgangseitig ein oder mehrere Fliehkraftpendel angeordnet sein.The proposed torque transmission device is provided for a drive train of a motor vehicle and includes two along a rotational axis preferably limited axially displaceable devices. A first device is in this case accommodated on a crankshaft of an internal combustion engine and forms a flywheel device, for example a Einmassenschwungrad, optionally with one or more integrated centrifugal pendulums. Alternatively, the first device may be formed as a split flywheel, for example in the form of a dual-mass flywheel with one or more damper stages. On the split flywheel one or more centrifugal pendulum can be arranged on the input side and / or output side.

Eine zweite Einrichtung ist mit der ersten Einrichtung abkoppelbar drehschlüssig verbunden und bildet eine Kupplungseinrichtung. Die Kupplungseinrichtung ist bevorzugt getriebeseitig aufgenommen und bildet im einfachsten Fall eine Reibungskupplung. In bevorzugter Weise ist die Kupplungseinrichtung aus einer zwei Reibungskupplungen enthaltenden Doppelkupplung, einem hydrodynamischen Drehmomentwandler oder dergleichen gebildet. A second device is decoupled connected to the first device rotationally connected and forms a coupling device. The coupling device is preferably received on the transmission side and forms a friction clutch in the simplest case. In a preferred manner, the coupling device is formed from a double clutch containing two friction clutches, a hydrodynamic torque converter or the like.

Zwischen den beiden Einrichtungen sind einander axial gegenüberliegende Stirnverzahnungen vorgesehen, die im Falle einer axialen Fügung eine Hirth-Verzahnung bilden. Die Hirth-Verzahnung ist elektrisch schaltbar. Dies bedeutet, dass mittels einer elektrischen Einrichtung die beiden Stirnverzahnungen der Einrichtungen axial verlagert werden und einen Drehschluss ausbilden oder einen ausgebildeten Drehschluss trennen. Hierbei können eine oder beide Einrichtungen gegeneinander zumindest axial entlang eines für die Schaltung der Hirth-Verzahnung notwendigen Wirkabstands relativ gegeneinander verlagerbar ausgebildet sein. In vorteilhafter Weise sind die Einrichtungen gegeneinander unter Minimierung eines Axialspiels aufeinander positioniert und zumindest ein eine Stirnverzahnung der Hirth-Verzahnung tragendes Bauteil einer Einrichtung, bevorzugt der ersten Einrichtung ist elektrisch gegenüber einem die andere Stirnverzahnung tragenden, axial festen Bauteil elektrisch axial verlagerbar und drehfest gegenüber der ersten Einrichtung beispielsweise mittels Blattfedern aufgenommen. Axially opposed serrations are provided between the two devices, which form a Hirth serration in the case of an axial joint. The Hirth toothing is electrically switchable. This means that the two serrations of the devices are axially displaced by means of an electrical device and form a rotational circuit or separate a trained rotational circuit. In this case, one or both devices can be designed to be displaceable relative to one another relative to one another at least axially along an effective distance necessary for the Hirth toothing. Advantageously, the devices are mutually positioned while minimizing an axial clearance and at least one of a front teeth of the Hirth spline bearing component of a device, preferably the first device is electrically against a the other spur toothing bearing, axially fixed component electrically axially displaceable and rotationally fixed relative to the first device, for example, recorded by means of leaf springs.

Eine relative axiale Verlagerung zwischen den beiden Stirnverzahnungen kann beispielsweise mittels eines elektrischen Aktors in beide Richtungen zwangsweise erfolgen. Alternativ kann eine axiale Verlagerung eines Bauteils mit einer Stirnverzahnung entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung vorgesehen sein, so dass lediglich in eine axiale Richtung eine elektrische Kraft zur Schaltung der Hirth-Verzahnung aufzubringen ist, während in die andere Richtung die vom elektrischen Aktor vorgespannte Federeinrichtung vorgesehen ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein derartiger Aktor als elektromagnetische Spule ausgebildet, die in einer der Einrichtungen, bevorzugt in einem die eine Stirnverzahnung tragenden Bauteil der ersten Einrichtung untergebracht ist. Bei Bestromung dieser Spule erfolgt bei Ausführung eines axial gegenüberliegenden, magnetisch aktiven Bauteils mit der anderen Stirnverzahnung der Hirth-Verzahnung eine elektromagnetische Anziehung der Bauteile und damit ein Drehschluss der Hirth-Verzahnung. Dies bedeutet, dass abhängig von einer Bestromung der Spule eine axiale Beabstandung der Stirnverzahnungen und damit ein Drehschluss zwischen den beiden Einrichtungen erfolgt. Die Bestromung der Spule wird von außen beispielsweise mittels eines Steuergeräts gesteuert. Hierzu ist fest in dem Kraftfahrzeug eine Energieversorgung aufgenommen, die mittels Versorgungsleitungen und gegebenenfalls Steuerleitungen mit der die Spule enthaltenden Einrichtung drehentkoppelt verbunden ist. Dieser elektrische Kontakt zwischen Energieversorgung und Spule kann kontaktbehaftet und drehentkoppelt beispielsweise mittels Schleifkontakten oder dergleichen oder kontaktlos mittels induktiver Ankoppelung vorgesehen sein.A relative axial displacement between the two spur gears can for example take place forcibly in both directions by means of an electrical actuator. Alternatively, an axial displacement of a component with a face toothing counter to the action of a spring device may be provided, so that only in an axial direction an electric force for switching the Hirth toothing is applied, while in the other direction the biased by the electric actuator spring means is provided , According to an advantageous embodiment, such an actuator is designed as an electromagnetic coil, which is accommodated in one of the devices, preferably in a component of the first device which carries a spur gearing. When energizing this coil is carried out in the execution of an axially opposite, magnetically active member with the other face toothing of the Hirth toothing electromagnetic attraction of the components and thus a rotation of the Hirth serration. This means that, depending on the energization of the coil, there is an axial spacing of the spur toothings and thus a rotation lock between the two devices. The energization of the coil is controlled from the outside, for example by means of a control unit. For this purpose, a fixed in the motor vehicle Power supply was added, which is connected by means of supply lines and optionally control lines with the coil containing the device rotationally coupled. This electrical contact between the power supply and the coil may be contact-based and rotationally coupled, for example by means of sliding contacts or the like, or may be provided without contact by means of inductive coupling.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Drehmomentübertragungseinrichtung kann ein Drehschluss der Hirth-Verzahnung bei bestromter Spule entgegen der Wirkung der Federeinrichtung vorgesehen sein. Dies bedeutet, dass nach dem Fügen der Einrichtungen der Drehschluss der Hirth-Verzahnung unter Bestromung der Spule erhalten bleibt. Die Federeinrichtung, beispielsweise über den Umfang verteilt angeordnete Federelemente wie Schraubenfedern, Tellerfedern, Blattfedern und/oder dergleichen sind dabei vorgespannt. Wird die Bestromung der Spule eingestellt, verlagert die Federeinrichtung die Stirnverzahnung gegeneinander relativ und der Drehschluss der Hirth-Verzahnung wird aufgehoben. According to an advantageous embodiment of the torque transmission device, a rotational closure of the Hirth toothing can be provided against the action of the spring device when the coil is energized. This means that after the joining of the devices, the rotation lock of the Hirth toothing is maintained while energizing the coil. The spring device, for example distributed over the circumference arranged spring elements such as coil springs, disc springs, leaf springs and / or the like are biased. If the energization of the coil set, the spring device displaces the spur gear relative to each other and the rotation of the Hirth serration is canceled.

In einer alternativen Ausführungsform der Drehmomentübertragungseinrichtung ist eine Trennung des Drehschlusses der Hirth-Verzahnung mittels eines Bestromens der Spule entgegen der Wirkung der Federeinrichtung vorgesehen. Dies bedeutet, dass die Stirnverzahnungen unter Ausbildung des Drehschlusses der Hirth-Verzahnung mittels der Federeinrichtung gegeneinander axial vorgespannt sind und durch Bestromung der Spule entgegen der Wirkung der Federeinrichtung gegeneinander axial relativ verlagert werden.In an alternative embodiment of the torque transmission device, a separation of the rotational limit of the Hirth toothing by means of energizing the coil is provided against the action of the spring device. This means that the spur gears are axially biased against each other under formation of the rotation of the Hirth serration by means of the spring means and are relatively axially displaced relative to each other by energizing the coil against the action of the spring means.

Die Spule kann zur Ausbildung des Drehschlusses der Hirth-Verzahnung während eines Fügeprozesses der Einrichtungen aktiviert werden, um den Fügeprozess zu unterstützen und gegebenenfalls dauerhaft zu halten.The coil can be activated to form the rotational limit of the Hirth toothing during a joining process of the devices in order to support the joining process and possibly to keep it permanently.

Alternativ oder zusätzlich kann die Schaltung der Hirth-Verzahnung im Betrieb des Kraftfahrzeugs in vorteilhafter Weise geschaltet werden, um beispielsweise die Brennkraftmaschine vom Getriebe unabhängig von einer Einwirkung der Kupplungseinrichtung zu trennen und wieder zu verbinden. Dies kann beispielsweise während eines Segelvorgangs des Kraftfahrzeugs oder zur Durchführung eines Segelvorgangs der Fall sein. Hierdurch kann beispielsweise die Kupplungseinrichtung sowie deren Kupplungsaktorik entlastet werden. Desweiteren kann der Antriebsstrang zwischen den beiden Einrichtungen in Notfällen, beispielsweise bei ausfallender oder gestörter Kupplungseinrichtung zwischen den Einrichtungen gesteuert getrennt werden. Es hat sich zur Vermeidung von Geräuschen als vorteilhaft erwiesen, wenn eine gewünschte Wiederaufnahme des Drehschlusses der Hirth-Verzahnung bezogen auf die Drehzahlen der Einrichtungen synchronisiert vorgesehen ist. Die Synchronisierung kann mittels eines Regeleingriffs in die Steuerung der Brennkraftmaschine und/oder eines Regeleingriffs in die Steuerung der Kupplungseinrichtung auf Basis mittels Sensoren erfasster oder in anderer Weise ermittelter Drehzahlinformationen der beiden Einrichtungen erfolgen.Alternatively or additionally, the circuit of the Hirth gearing during operation of the motor vehicle can be switched in an advantageous manner, for example, to disconnect and reconnect the internal combustion engine from the transmission regardless of an action of the coupling device. This may be the case, for example, during a sailing operation of the motor vehicle or for carrying out a sailing operation. As a result, for example, the coupling device and its Kupplungsaktorik be relieved. Furthermore, the drive train between the two devices can be controlled controlled in an emergency, for example in case of failing or disturbed coupling device between the devices. It has proven to be advantageous to avoid noise when a desired resumption of the rotational limit of the Hirth toothing is provided synchronized relative to the rotational speeds of the devices. The synchronization can take place by means of a control intervention in the control of the internal combustion engine and / or a control intervention in the control of the clutch device based on sensors detected or otherwise determined speed information of the two devices.

Die Erfindung wird anhand des in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese zeigt in schematischer Darstellung den oberen Teil einer um eine Drehachse angeordneten Drehmomentübertragungseinrichtung im Schnitt.The invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in the single figure. This shows a schematic representation of the upper part of a rotation axis arranged about a torque transmission device in section.

Die Figur zeigt den oberen Teil der um die Drehachse d angeordneten Drehmomentübertragungseinrichtung 1 in schematischer Schnittdarstellung. Die erste Einrichtung 2 ist an der Kurbelwelle einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine aufgenommen. Die Einrichtung 3 ist getriebeseitig aufgenommen. Die Einrichtung 2 ist als Schwungmasseeinrichtung in Form eines Einmassenschwungrads oder als Drehschwingungsdämpfer beispielsweise in Form eines geteilten Schwungrads, dessen Primärschwungmasse der Kurbelwelle zugeordnet und dessen Sekundärschwungmasse beispielsweise aus der Einrichtung 3 gebildet ist, vorgesehen. Die Einrichtung 3 ist als Kupplungseinrichtung, beispielsweise als Doppelkupplung ausgebildet. The figure shows the upper part of the arranged around the rotation axis d torque transmission device 1 in a schematic sectional view. The first device 2 is added to the crankshaft of an internal combustion engine, not shown. The device 3 is added to the transmission side. The device 2 is as a flywheel device in the form of a Einmassenschwungrads or as a torsional vibration damper, for example in the form of a split flywheel, the primary flywheel associated with the crankshaft and the secondary flywheel, for example, from the device 3 is formed, provided. The device 3 is designed as a coupling device, for example as a double clutch.

Die Einrichtungen 2, 3 weisen jeweils Stirnverzahnungen 4, 5 auf die bei einem Ineinandergreifen die Hirth-Verzahnung 6 bilden. Hierzu ist eine axiale Verlagerung der Stirnverzahnungen 4, 5 von dem dargestellten geöffneten Zustand in einen drehschlüssigen Zustand der Stirnverzahnungen nötig. Die Verlagerung kann direkt zwischen den beiden Einrichtungen in eine oder beide Richtungen der Pfeile 7, 8 erfolgen. Hierzu ist zumindest eine der beiden Einrichtungen 2, 3 bevorzugt die Einrichtung 3 axial schwimmend und damit begrenzt axial verschiebbar angeordnet. In einer alternativen Ausführungsform können die beiden Einrichtungen 2, 3 im Wesentlichen, das heißt, bis auf ein gegebenenfalls vorhandenes geringes Axialspiel fest zueinander angeordnet sein, wobei eine Verlagerung einer der Stirnverzahnungen 4, 5 derart erfolgt, dass diese auf einem gegenüber der entsprechenden Einrichtung 2, 3 drehfest und axial verlagerbar beispielsweise mittels in Umfangsrichtung angeordneter Blattfedern aufgenommen ist.The facilities 2 . 3 each have serrations 4 . 5 in the case of a mesh the Hirth-gearing 6 form. For this purpose, an axial displacement of the spur gears 4 . 5 from the illustrated open state in a rotational condition of the spur gears needed. The relocation can be done directly between the two bodies in one or both directions of the arrows 7 . 8th respectively. This is at least one of the two facilities 2 . 3 prefers the device 3 axially floating and thus arranged axially displaceable limited. In an alternative embodiment, the two devices 2 . 3 essentially, that is to say, with the exception of an optionally existing slight axial play, being fixedly arranged relative to one another, wherein a displacement of one of the serrations 4 . 5 such that this is done on a relative to the corresponding device 2 . 3 rotatably and axially displaceable, for example, accommodated by means arranged in the circumferential direction leaf springs.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die axiale Verlagerung der Stirnverzahnungen 4, 5 relativ gegeneinander mittels der in die Einrichtung 2 eingelassenen Spule 9, die von außen beispielsweise induktiv oder mittels Drehdurchführungen mit elektrischer Energie versorgt und gesteuert ist. Bei einer Bestromung der Spule 9 bildet sich zwischen den Einrichtungen 2, 3 ein magnetisches Feld, welches die Einrichtungen 2, 3 gegeneinander axial verlagert und einen Fügevorgang der Stirnverzahnungen 4, 5 zur Ausbildung der Hirth-Verzahnung 6 herbeiführt. Durch axiale Verlagerung der Einrichtungen 2, 3 wird die zwischen diesen angeordnete Federeinrichtung 10 vorgespannt. Bei einer Aufhebung der Bestromung der Spule 9 werden daher unter Aufhebung der Vorspannung der Federeinrichtung 10 die Einrichtungen 2, 3 wieder gegeneinander axial beabstandet, und der Drehschluss der Hirth-Verzahnung wird aufgehoben.In the embodiment shown, the axial displacement of the spur gear teeth takes place 4 . 5 relative to each other by means of the device 2 taken in coil 9 , which is supplied and controlled from outside, for example, inductively or by rotary feedthroughs with electrical energy and controlled. When energizing the coil 9 forms between the facilities 2 . 3 a magnetic field covering the facilities 2 . 3 axially displaced against each other and a joining process of the serrations 4 . 5 to the training of the Hirth toothing 6 causes. By axial displacement of the facilities 2 . 3 becomes the spring device arranged between them 10 biased. When the current supply to the coil is canceled 9 Therefore, while canceling the bias of the spring device 10 the facilities 2 . 3 axially spaced again against each other, and the rotation of the Hirth serration is canceled.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Drehmomentübertragungseinrichtung Torque transfer device
22: Einrichtung Facility
33: Einrichtung Facility
44: Stirnverzahnung spur gearing
55: Stirnverzahnung spur gearing
66: Hirth-Verzahnung Hirth coupling
77: Pfeil arrow
88th: Pfeil arrow
99: Spule Kitchen sink
1010: Federeinrichtung spring means
dd: Drehachse axis of rotation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008004150 A1 [0002]

Claims

Torque transmission device ( 1 ) with two along a rotational axis (d) arranged axially behind one another ( 2 . 3 ) of a drive train of a motor vehicle, namely a recorded on a crankshaft of an internal combustion engine flywheel device and a rotationally driven by this coupling device, characterized in that between the two devices ( 2 . 3 ) an electrically switchable Hirth toothing ( 6 ) is provided.

Torque transmission device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that in one of the devices ( 2 ) an electromagnetic, depending on an energization of this one circuit of the Hirth toothing ( 6 ) against the action of a spring device ( 10 ) controlling coil ( 9 ) is provided.

Torque transmission device ( 1 ) According to claim 2, characterized in that a power supply of the coil ( 9 ) is contact-connected rotationally coupled or inductively provided.

Torque transmission device ( 1 ) according to claim 2 or 3, characterized in that a rotational closure of the Hirth toothing ( 6 ) with energized coil ( 9 ) against the action of the spring device ( 10 ) is provided.

Torque transmission device according to claim 2 or 3, characterized in that a separation of the rotational limit of the Hirth toothing is provided by energizing the coil against the action of the spring means.

Torque transmission device ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the flywheel device is a single flywheel or a split flywheel.

Torque transmission device ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the coupling device is a friction clutch, a double clutch containing two friction clutches or a hydrodynamic torque converter.

Torque transmission device ( 1 ) according to any one of claims 2 to 7, characterized in that a formation of the rotational closure of the Hirth toothing ( 6 ) during a process of joining the facilities ( 2 . 3 ) is provided by means of the coil.

Torque transmission device ( 1 ) According to one of claims 1 to 8, characterized in that a separation of the Hirth toothing ( 6 ) is provided during a sailing process of the motor vehicle.

Torque transmission device ( 1 ) according to claim 9, characterized in that a resumption of the rotational closure of the Hirth toothing ( 6 ) relative to the speeds of the facilities ( 2 . 3 ) is provided synchronized.