DE102021210535B3

DE102021210535B3 - Einrichtung zur Drehmomentenübertragung

Info

Publication number: DE102021210535B3
Application number: DE102021210535.1A
Authority: DE
Inventors: Alfred Junk
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-09-22
Filing date: 2021-09-22
Publication date: 2023-03-09
Anticipated expiration: 2041-09-23

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Drehmomentenübertragung und axialen Sicherung eines ersten und eines zweiten drehmomentführenden Bauteils, wobei das erste Bauteil ein Hohlrad 1 mit einer axialen Innenverzahnung 3 und das zweite Bauteil ein mit dem Hohlrad 1 koaxial drehfest verbindbarer Hohlradträger 2 ist. Der Hohlradträger 2 weist an seinem Umfang eine axiale Außenverzahnung 9 gleicher Teilung wie die Innenverzahnung 3 des Hohlrades 1 auf und das Hohlrad 1 ist über einen Teil 4 seiner axialen Breite mit seiner Innenverzahnung 3 in die Außenverzahnung 9 des Hohlradträgers 2 eingreifend bis in eine Montageposition auf den Hohlradträger 2 axial aufschiebbar. Mit einer Mehrzahl an dem Hohlradträger 2 angeordneter Federelemente, die radial über die Peripherie des Hohlradträgers 2 hinausragen und radial nach innen federnd auslenkbar sind, mit einer radial umlaufenden Nut 5 an der Innenseite des auf den Hohlradträger 2 aufschiebbaren Teils des Hohlrades 1, in die die Federelemente in der Montageposition des Hohlrades 1 radial nach außen einrastbar sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Drehmomentenübertragung und axialen Sicherung eines ersten und eines zweiten drehmomentführenden Bauteils, wobei das erste Bauteil ein Hohlrad mit einer axialen Innenverzahnung und das zweite Bauteil ein mit dem Hohlrad koaxial drehfest verbindbarer Hohlradträger ist.
Aus der WO 2020 / 207 218 A1 ist eine Getriebeanordnung für ein Fahrzeug bekannt. Die Getriebeanordnung umfasst ein Zahnrad mit radial äußeren Zähnen und axial vorstehenden Eingriffselementen, ein erstes ringförmiges Übertragungselement, das neben dem Zahnrad angeordnet ist und über entsprechende axial vorstehende Eingriffselemente in Drehmomentübertragungseingriff mit den Eingriffselementen des Zahnrads steht sowie eine in einer radial zugewandten Fläche angeordnete Ringnut aufweist. Weiterhin weist die Getriebeanordnung ein zweites ringförmiges Übertragungselement auf, das in Drehmomentübertragungseingriff mit dem ersten ringförmigen Übertragungselement steht und ebenfalls eine Ringnut aufweist, die in einer radialen Fläche vorgesehen ist und radial überlappend mit der Ringnut des ersten ringförmigen Übertragungselements angeordnet ist, so dass die Ringnuten gemeinsam einen ringförmigen Raum definieren. Schließlich umfasst die Getriebeanordnung auch ein Verriegelungselement, das innerhalb des ringförmigen Raums zur axialen Verriegelung des ersten und des zweiten ringförmigen Übertragungselements relativ zueinander angeordnet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Einrichtung zur Drehmomentenübertragung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen einfach zu montierenden und nur wenige Bauteile aufweisenden Aufbau besitzt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Hohlradträger an seinem Umfang eine axiale Außenverzahnung gleicher Teilung wie die Innenverzahnung des Hohlrades aufweist und das Hohlrad über einen Teil seiner axialen Breite mit seiner Innenverzahnung in die Außenverzahnung des Hohlradträgers eingreifend bis in eine Montageposition auf den Hohlradträger axial aufschiebbar ist, mit einer Mehrzahl an dem Hohlradträger angeordneter Federelemente, die radial über die Peripherie des Hohlradträgers hinausragen und radial nach innen federnd auslenkbar sind, mit einer radial umlaufenden Nut an der Innenseite des auf den Hohlradträgers aufschiebbaren Teils des Hohlrades, in die die Federelemente in der Montageposition des Hohlrades radial nach außen einrastbar sind.
Es versteht sich, dass in kinematischer Umkehrung das Bauteil Hohlrad mit einer Außenverzahnung und das Bauteil Hohlradträger mit einer Innenverzahnung ausgebildet sein kann.
Durch diese Ausbildung erfolgt eine Montage, indem das Hohlrad mit seiner Innenverzahnung auf die Außenverzahnung bis zum Erreichen der Montageposition axial aufgeschoben wird. In dieser Montageposition rasten dann automatisch die Federelemente in die Nut des Hohlrades und fixiert dieses sicher in der richtigen Position axial an dem Hohlradträger. Durch das Ineinandergreifen der Innenverzahnung des Hohlrades und er Außenverzahnung des Hohlradträgers sind diese drehmomentübertragend miteinander verbunden.
Die Innenverzahnung des Hohlrades erfüllt dabei eine Doppelfunktion. Zum einen erfolgt an der in die Außenverzahnung des Hohlradträgers eingreifenden Innenverzahnung des Hohlrades eine Drehmomentübertragung zwischen diesen beiden Teilen und zum anderen kann in den nicht in die Außenverzahnung des Hohlradträgers eingreifenden Bereich ein anzutreibendes oder antreibendes Zahnrad eingreifen. Für beide Funktionen erfolgt die Herstellung der Innenverzahnung des Hohlrades kostengünstig in einem Arbeitsgang.
Es versteht sich, dass die Anzahl der Zähne der Außenverzahnung des Hohlradträgers der Anzahl der Zähne des Hohlrades entsprechen kann oder aber mit gleicher Zahnteilung gleichmäßig am Umfang verteilt weniger Zähne aufweisen kann.
Auch kann die Anzahl der Federelemente gleich oder geringer der Anzahl der Zähne des Hohlrades sein.
Ein Erreichen der Montageposition des Hohlrades auf dem Hohlradträger wird in einfacher Weise ohne zusätzliche Bauteile dadurch erreicht, dass das Hohlrad einen axialen Anschlag aufweist, der in der Montageposition gegen einen Gegenanschlag des Hohlradträgers in Anlage ist.
Das Hohlrad kann in dem die als Ringnut ausgebildete Nut aufweisenden Teil seiner axialen Breite verzahnungsfrei hohlzylindrisch mit einem Innendurchmesser ausgebildet sein, der dem Außendurchmesser der Außenverzahnung des Hohlradträgers entspricht.
Dadurch erfolgt die Montage erleichternd beim Aufschieben des Hohlrades auf den Hohlradträger bereits eine Führung des Hohlrades, bevor dessen Zähne in die Zahnlücken der Außenverzahnung des Hohlradträgers eingreifen.
Die Federelemente sind erfindungsgemäß mit ihren einen Enden an dem Hohlradträger angeordnete Federarme, die in Aufschubrichtung des Hohlrades auf den Hohlradträger axial vom Hohlrad frei wegragen und mit ihren freien Enden über die radial umlaufende ringförmige Peripherie des Hohlradträgers radial herausragen sowie radial nach innen federnd auslenkbar sind und in der Montageposition mit ihren freien Enden in die an der Innenseite des Hohlrades radial umlaufend ausgebildete Nut hineinragen.
Dabei werden beim Aufschieben des Hohlrades auf den Hohlradträger die Federarme durch das Hohlrad zunächst radial nach innen ausgelenkt um nach Erreichen der Montageposition in die Nut einzurasten und das Hohlrad auf dem Hohlradträger axial zu fixieren. Dabei sind nur geringe Auslenkkräfte der Federarme zu überwinden.
Diese axiale Fixierung und Sicherung erfolgt bei einem Drehen von Hohlrad und Hohlradträger verstärkt, da durch die Fliehkraft die Federarme in die Nut hinein kraftbeaufschlagt werden.
Sind die Federarme mit den Stirnseiten ihrer freien Enden in der Montageposition an der der Innenverzahnung des Hohlrades entfernteren Seitenwand der Nut in Anlage, so erfolgt eine steife axiale Abstützung des Hohlrades über die Federarme an dem Hohlradträger.
Die als separate Bauteile ausgebildeten Federarme können fest mit dem Hohlradträger verbunden sein, wobei es auch möglich ist, dass die Federarme zu einem Federarmring miteinander verbunden sind.
Eine weitere Reduzierung der Anzahl von Bauteilen und damit des Montageaufwandes wird dadurch erreicht, dass der Hohlradträger und die Federarme ein einteiliges Bauteil sind.
Sind dabei die Federarme als axiale Fortsetzung der Zähne der Außenverzahnung des Hohlradträgers ausgebildet, so können sie aus demselben Materialblock wie der Hohlradträger weitgehend in dem Arbeitsgang des Verzahnungsfräsens der Außenverzahnung des Hohlradträgers mitgefertigt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen

1 eine perspektivische Ausschnittsdarstellung einer Einrichtung zur Drehmomentenübertragung mit einem teilmontierten Hohlrad auf einem Hohlradträger
2 eine Ausschnittsdarstellung der Einrichtung nach 1 im Längsschnitt
3 eine ausschnittsweise Perspektivdarstellung des Hohlradträgers nach 1
4 eine ausschnittsweise Perspektivdarstellung des Hohlrades nach 1
5 eine ausschnittsweise Perspektivdarstellung des Hohlradträgers in einer ersten Fertigungsstufe
6 eine ausschnittsweise Perspektivdarstellung des Hohlradträgers in einer zweiten Fertigungsstufe
7 eine ausschnittsweise Perspektivdarstellung des Hohlradträgers in einer dritten Fertigungsstufe.

Die in den Figuren dargestellte Einrichtung zur Drehmomentenübertragung besteht aus nur zwei Bauteilen, nämlich einem Hohlrad 1 und einem Hohlradträger 2.
Das Hohlrad 1 weist über den rechten Teil 7 seiner axialen Breite eine Innenverzahnung 3 auf, während der linke Teil 4 seiner axialen Breite verzahnungsfrei hohlzylindrisch ausgebildet ist. In der Innenwandung dieses linken Teils 4 ist eine radial umlaufende Ringnut 5 ausgebildet.
Weiterhin weisen die Zähne 6 in dem an den linken verzahnungsfreien holzylindrischen Teil 4 des Hohlrades 1 angrenzenden Bereich eine gegenüber dem rechten Bereich der Zähne 6 reduzierte Zahnhöhe auf, so dass an dem Übergang von dem rechten Teil 7 zum linken Teil der axialen Breite des Hohlrades 1 an den Zähnen 6 radial gerichtete Anschläge 8 gebildet sind.
Der scheibenartig ausgebildete Hohlradträger 2 weist an seiner umlaufenden Mantelfläche eine Außenverzahnung 9 gleicher Zähnezahl wie die Innenverzahnung 3 des Hohlrades auf, auf das das Hohlrad 1 mit Zähnen 6 reduzierter Zahnhöhe axial aufschiebbar ist, so dass die Zähne reduzierter Zahnhöhe der Innenverzahnung 3 in die Zahnlücken der Außenverzahnung 9 des Hohlradträgers 2 eingreifen und so eine Drehmomentenübertragung zwischen dem Hohlrad 1 und dem Hohlradträger 2 ermöglichen.
Der Abstand zwischen dem verzahnungsfreien hohlzylindrischen Teil 4 des Hohlrades 1 und den Anschlägen 8 entspricht etwa der axialen Länge des verzahnungsfreien hohlzylindrischen Teils 4 des Hohlrades 1. Die Zahnlücken der Außenverzahnung 9 sind in ihrer Tiefe entsprechend der reduzierten Zahnhöhe der Zähne im linken Teil 4 des Hohlrades 1 reduziert, so dass bei einem Aufschieben des Hohlrades mit seiner Innenverzahnung 3 auf die Außenverzahnung 9 des Hohlradträgers 2 die Anschläge 8 des Hohlrades 1 an der einen Gegenanschlag bildenden rechten Stirnseite 10 des Hohlradträgers 2 zur Anlage kommen und eine Montageposition dieser beiden Teile zueinander definieren.
In dieser Montageposition ragt der verzahnungsfreie hohlzylindrische Teil 4 des Hohlrades 1 nach links frei über den Hohlradträger 2 hinaus.
Der Hohlradträger 2 ist mit Federarmen 11 ausgebildet, die von seiner linken Seite axial frei wegragen, wobei die freien Enden 12 der Federarme 11 über die radial umlaufende ringförmige Peripherie des Hohlradträgers 2 radial herausragen sowie radial nach innen federnd auslenkbar sind.
Da der Innendurchmesser des verzahnungsfreien hohlzylindrischen Teils 4 des Hohlrades 1 dem Außendurchmesser der Außenverzahnung 9 des Hohlradträgers 2 entspricht, werden beim Aufschieben des Hohrades 1 auf den Hohlradträger 2 die freien Enden 12 entgegen ihrer Federkraft zunächst radial nach innen ausgelenkt um bei Erreichen der Montageposition radial nach außen in die Ringnut 5 einzurasten und mit den Stirnseiten 13 ihrer freien Enden an der der Innenverzahnung 3 entfernteren Seitenwand 14 der Ringnut 5 zur Anlage zu gelangen und dadurch das Hohlrad 1 axial in seiner Montageposition auf dem Hohlradträger zu sichern.
Die Federarme 11 sind einteilig mit dem Hohlradträger 2 ausgebildet und auf die in den 5 bis 7 dargestellte Weise hergestellt.
Zunächst wird aus einem Materialblock eine Rohkontur gedreht (5), die bereits die Kontur des Hohlradträgers 2 sowie eine Grobkontur der Federarme mit bereits fertiger radial nach innen gerichteter Innenkontur aufweist.
Danach erfolgt das Verzahnungsfräsen der Außenverzahnung 9, wodurch in Fortsetzung der Zähne der Außenverzahnung 9 auch jeweils die Seitenkonturen der Federarme 11 erzeugt werden (6). Durch den Zahnquerschnitt erhalten die Federarme 11 automatisch zu ihren freien Enden hin eine sich verringernde Breite.
Nun wird noch durch Drehbearbeitung die radial äußere Kontur der Federarme 11 erzeugt (7).
Bezugszeichenliste

1: Hohlrad
2: Hohlradträger
3: Innenverzahnung
4: linker Teil
5: Ringnut
6: Zähne
7: rechter Teil
8: Anschläge
9: Außenverzahnung
10: rechte Stirnseite
11: Federarme
12: freie Enden
13: Stirnseiten
14: Seitenwand

Claims

Einrichtung zur Drehmomentenübertragung und axialen Sicherung eines ersten und eines zweiten drehmomentführenden Bauteils, wobei das erste Bauteil ein Hohlrad (1) mit einer axialen Innenverzahnung (3) und das zweite Bauteil ein mit dem Hohlrad (1) koaxial drehfest verbindbarer Hohlradträger (2) ist, wobei der Hohlradträger (2) an seinem Umfang eine axiale Außenverzahnung (9) gleicher Teilung wie die Innenverzahnung (3) des Hohlrades (1) aufweist und das Hohlrad (1) über einen Teil (4) seiner axialen Breite mit seiner Innenverzahnung (3) in die Außenverzahnung (9) des Hohlradträgers (2) eingreifend bis in eine Montageposition auf den Hohlradträger (2) axial aufschiebbar ist, mit einer Mehrzahl an dem Hohlradträger (2) angeordneter Federelemente, die radial über die Peripherie des Hohlradträgers (2) hinausragen und radial nach innen federnd auslenkbar sind, mit einer radial umlaufenden Nut (5) an der Innenseite des auf den Hohlradträger (2) aufschiebbaren Teils des Hohlrades (1), in die die Federelemente in der Montageposition des Hohlrades (1) radial nach außen einrastbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente mit ihren einen Enden an dem Hohlradträger (2) angeordnete Federarme (11) sind, die in Aufschubrichtung des Hohlrades (1) auf den Hohlradträger (2) axial vom Hohlrad (1) frei wegragen und mit ihren freien Enden (12) über die radial umlaufende ringförmige Peripherie des Hohlradträgers (2) radial herausragen sowie radial nach innen federnd auslenkbar sind und in der Montageposition mit ihren freien Enden (12) in die an der Innenseite des Hohlrades (1) radial umlaufend ausgebildete Nut (5) hineinragen.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (1) einen axialen Anschlag (8) aufweist, der in der Montageposition gegen einen Gegenanschlag des Hohlradträgers (2) in Anlage ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (1) in dem die als Ringnut (5) ausgebildete Nut aufweisenden Teil seiner axialen Breite verzahnungsfrei hohlzylindrisch mit einem Innendurchmesser ausgebildet ist, der dem Außendurchmesser der Außenverzahnung (9) des Hohlradträgers (2) entspricht.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (11) mit den Stirnseiten (13) ihrer freien Enden (12) in der Montageposition an der der Innenverzahnung (3) des Hohlrades (1) entfernteren Seitenwand (14) der Nut (5) in Anlage sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die als separate Bauteile ausgebildeten Federarme (11) fest mit dem Hohlradträger (2) verbunden sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlradträger (2) und die Federarme (11) ein einteiliges Bauteil sind.
Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federarme (11) als axiale Fortsetzung der Zähne der Außenverzahnung (9) des Hohlradträgers (2) ausgebildet sind.