DE10205996B4

DE10205996B4 - Drehmitnahme-Steckverbindung zur Momentenübertragung in einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang

Info

Publication number: DE10205996B4
Application number: DE10205996A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Kundermann; Jochen Dipl.-Phys. Kuhstrebe; Wolfgang Dipl.-Ing.(FH) Reißer
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: US20030150684A1; FR2835893A1; US6860373B2; DE10205996A1

Abstract

Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, mit einer Drehmitnahme-Steckverbindung zur Momentenübertragung zwischen in Momentenübertragungsverbindung stehenden oder zu bringenden Bauteilen oder Einheiten des Antriebsstrangs, die Steckverbindung umfassend:
einen primärseitigen Koppelbereich (402, 422) an einer ersten Komponente (302) und einen sekundärseitigen Koppelbereich (420) an einer zweiten Komponente (34), von denen einer wenigstens eine von einem Innenumfang (422) oder wenigstens einem Innenumfangabschnitt (im Folgenden ebenfalls als Innenumfang angesprochen) begrenzte Aussparung (402) und der andere wenigstens einen einen Außenumfang oder wenigstens einen Außenumfangabschnitt (im Folgenden ebenfalls als Außenumfang angesprochen) aufweisenden Vorstehabschnitt (420) aufweist, der bezogen auf eine Drehachse (A) axial in die Aussparung (402) eingeführt oder einführbar ist, um einen formschlüsssigen Drehmitnahmeeingriff zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang vorzusehen, mit
einer Mehrzahl von für eine Anordnung zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang vorgesehenen, den formschlüssigen Drehmitnahmeeingriff vermittelnden Koppelelementen (406; 406'; 406''), wobei die Momentenübertragung zwischen den Bauteilen oder Einheiten des Antriebsstrangs über die Koppelbereiche (402, 422, 420) und die Koppelelemente (406; 406'; 406'') erfolgt,
wobei die Koppelelemente (406; 406'; 406'') zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang Bewegungsspiel haben und unter axialer Verstellung in eine Eingriffsstellung verstellbar sind, in der sie den im Wesentlichen spielfreien formschlüssigen Drehmitnahmeeingriff zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang vermitteln.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine axial steckbare Montageverbindung zur Drehmitnahme bzw. Drehmomentübertragung zwischen Komponenten oder Einheiten eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs, beispielsweise zwischen einem Verbrennungsmotor und einer Momentübertragungseinrichtung (beispielsweise eine Reibungskupplung, eine so genannte Doppelkupplung oder ein Drehmomentwandler), ggf. mit Zwischenschaltung eines Torsionsschwingungsdämpfers oder eines so genannten Zwei-Massen-Schwungrads (ZMS). Etwas konkreter betrifft die Erfindung eine Drehmitnahme-Steckverbindung zur Momentenübertragung in einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang zwischen in Momentenübertragungsverbindung stehenden oder zu bringenden Bauteilen oder Einheiten des Antriebsstrangs, umfassend einen primärseitigen Koppelbereich an einer ersten Komponente und einen sekundärseitigen Koppelbereich an einer zweiten Komponente, von denen einer wenigstens eine von einem Innenumfang oder wenigstens einem Innenumfangabschnitt (im Folgenden ebenfalls als Innenumfang angesprochen) begrenzte Aussparung und der andere wenigstens einen einen Außenumfang oder wenigstens einen Außenumfangabschnitt (im Folgenden ebenfalls als Außenumfang angesprochen) aufweisenden Vorstehabschnitt aufweist, der bezogen auf eine Drehachse axial in die Aussparung eingeführt oder einführbar ist, um einen formschlüsssigen Drehmitnahmeeingriff zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang vorzusehen, und damit einen eine derartige Steckverbindung aufweisenden Kraftfahrzeug-Antriebsstrang.
Stand der Technik in diesem Zusammenhang sind axial steckbare Wellenverbindungen mit Verzahnungen. Derartige Wellenverbindungen sind wegen der Montierbarkeit und notwendiger bzw. in der Praxis auftretender Fertigungstoleranzen spielbehaftet. Aufgrund von Motoranregungen können störende Klappergeräusche auftreten, insbesondere im Motorleerlauf. Starke Motoranregungen und damit als unangenehm empfundene Klappergeräusche sind beispielsweise dann zu befürchten, wenn die steckbare Wellenverbindung zwischen einer Kupplung/Doppelkupplung und einem Zwei-Massen-Schwungrad (ZMS) vorgesehen ist, da in diesem Fall die Kupplung/Doppelkupplung in der Regel die sekundärseitige Schwungmasse des ZMS darstellt. Starke Motoranregungen und dementsprechend störende Klappergeräusche sind ferner beispielsweise dann zu befürchten, wenn die steckbare Wellenverbindung zwischen einer Antriebseinheit (insbesondere Verbrennungsmotor) und einem Drehmomentwandler vorgesehen ist, da der Wandler in der Regel die Schwungmasse der Antriebseinheit (des Motors) bildet.

Nach einem schon älteren Ansatz gem. DE 20 62 416 A wird versucht, derartige Probleme durch ein begrenztes Verdrehspiel zwischen den in Drehmomentübertragungsverbindung zu bringenden Komponenten in den Griff zu bekommen, wobei abgesehen von einem mittleren, eine axiale Verschiebung zwischen den Komponenten ermöglichenden Drehspielbereich die relative Verdrehung zwischen den Komponenten gegen eine federnde Gegenkraft erfolgt. Es wird speziell eine Verzahnung zwischen einer Welle und einer Kupplungsscheibennabe gezeigt, die nur den insgesamt vorgesehenen Drehspielbereich begrenzt. Die Kupplungsscheibennabe weist in Ausnehmungen Koppelelemente auf, auf die direkt oder indirekt eine Federanordnung wirkt. Im Falle einer Drehmomenteinleitung auf die Kupplungsscheibe kommt es nach Aufbrauchen des mittleren Drehspielbereichs zu einer Verstellung der Koppelelemente in Umfangsrichtung gegen eine von der Federanordnung ausgeübte elastische Rückstellkraft, bis dann nach Aufbrauchen des restlichen, unter der Einwirkung der elastischen Rückstellkraft stehenden Drehspielbereichs die Drehmomentübertragung über die Verzahnungen erfolgt. Die Lösung nach der DE 20 62 416 sieht also eine Drehmomentübertragung bzw. einen Drehmitnahmeeingriff unter Vermittlung der Koppelelemente nur über einen Teil des Drehspielbereichs vor.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine eine gute Montierbarkeit und eine eine Drehmomentübertragung ohne wesentliches Drehspiel ermöglichende Drehmitnahme-Steckverbindung in einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang bereitzustellen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Kraftfahrzeug-Antriebsstrang mit der Drehmitnahme-Steckverbindung gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.

Erfindungsgemäß ist bei der Drehmitnahme-Steckverbindung des Antriebsstrangs kein direkter formschlüssiger Drehmitnahmeeingriff zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang vorgesehen. Bei weitgehendem Erhalt der Montageeinfachheit ist eine weitgehend spielfreie und damit weitgehend geräuschfreie Momentenübertragung über die Drehmitnahme-Steckverbindung möglich. Dies wird erfindungsgemäß vor allem dadurch erreicht, dass die Koppelelemente zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang Bewegungsspiel haben und unter axialer Verstellung in einer Eingriffsstellung verstellbar sind, in der sie einen im Wesentlichen spielfreien formschlüssigen Drehmitnahmeeingriff zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang vermitteln. Die Koppelelemente vermitteln den im Wesentlichen spielfreien formschlüssigen Drehmitnahmeeingriff nur in der Eingriffsstellung, und es kann vorgesehen sein, dass die Koppelelemente erst nach der Montage, ggf. erst im Betrieb, in die Eingriffsstellung verstellt werden, bzw. verstellbar sind, oder dass die Koppelelemente für die Montage aus der Eingriffsstellung etwa in eine Montagestellung verstellbar sind.

Es wird in diesem Zusammenhang vor allem daran gedacht, dass die Koppelelemente zwischen der Eingriffsstellung und einer Montagestellung verstellbar sind oder zumindest für einen bestimmen Montagevorgang in der Montagestellung positionierbar sind, wobei die Koppelelemente in der Montagestellung ein das Einführen des Vorstehabschnitts in die Aussparung ermöglichendes oder erleichterndes Montagespiel gewähren.

Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Koppelelemente auf Grundlage von im Betrieb auftretenden Fliehkräften in die Eingriffsstellung verstellbar sind. Eine andere, ebenfalls vorteilhafte Möglichkeit ist, dass eine den Koppelelementen zugeordnete Federanordnung vorgesehen ist, die dafür ausgebildet ist, die Koppelelemente in die Eingriffsstellung zu verstellen oder diese zumindest in der Eingriffsstellung zu halten.

Ein vergleichsweise geringer bzw. zumindest nicht übermäßiger Montageaufwand kann beispielsweise dadurch gewährleistet werden, dass zumindest eine Teilmenge der Koppelelemente, die mehrere Koppelelemente umfasst, vermittels einer das Bewegungsspiel der Koppelelemente relativ zueinander begrenzenden oder/und die Koppelelemente miteinander verbindenden Gruppierungsanordnung zu einer als Einheit handhabbaren Koppelelementgruppe gruppiert ist oder/und vermittels einer/der Gruppierungsanordnung in einer Soll-Position (ggf. die Montagestellung) relativ zum zugeordneten Innenumfang oder/und relativ zum zugeordneten Außenumfang gehalten ist. Hierzu wird weiterbildend beispielsweise vorgeschlagen, dass die Gruppierungsanordnung einen Koppelelementkäfig umfasst. Der Koppelelementkäfig kann vorteilhaft radialelastisch oder radialnachgiebig ausgeführt sein oder/und den Koppelelementen axiales oder/und radiales Spiel gewähren.

Man kann vorsehen, dass die Gruppierungsanordnung wenigstens ein die Koppelelemente zu einem Elastomerverbund verbindendes Elastomermaterialelements umfasst. Ferner kann man vorsehen, dass die Gruppierungsanordnung wenigstens ein Bandmaterialelement oder Schichtmaterialelement aufweist, das die Koppelelemente miteinander verbindet oder/und in der Soll-Position hält.

Allgemein kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Innenumfang und der Außenumfang einen Ringspalt oder eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten Einzelspalten begrenzen, wobei der Ringspalt bzw. der jeweilige Einzelspalt eine in einer axialen Richtung abnehmende Spaltweite aufweist und die Koppelelemente bzw. jeweils wenigstens ein Koppelelement aufnimmt. Hierbei kann der Außenumfang zumindest im Bereich des (jeweiligen) Spalts einen Flächenabschnitt aufweisen, der in derjenigen axialen Richtung, in der die Spaltweite abnimmt, radial ansteigt. Ferner kann der Innenumfang zumindest im Bereich des (jeweiligen) Spalts einen Flächenabschnitt aufweisen, der in derjenigen axialen Richtung, in der die Spaltweite abnimmt, radial ansteigt.

Man kann in diesem Zusammenhang vorsehen, dass der Flächenabschnitt des Innenumfangs stärker radial ansteigt als der Flächenabschnitt des Außenumfangs. Demgegenüber ist es aber bevorzugt, dass der Flächenabschnitt des Außenumfangs stärker radial ansteigt als der Flächenabschnitt des Innenumfangs.

Hinsichtlich der Ausgestaltung des Innenumfangs bzw. des Außenumfangs bestehen grundsätzlich viele Möglichkeiten. In der Regel wird der Innenumfang bzw. der Außenumfang von in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten, ggf. durch Zwischenräume oder Spalte voneinander getrennten Flächen (insbesondere Schrägflächen) gebildet sein. Die Flächen können jeweils eben (plan) ausgeführt sein.

Um etwa einen Radialversatz oder relative Verkippungen zwischen den der ersten Komponente und der zweiten Komponente zugeordneten Drehachse ausgleichen zu können, wird vorgeschlagen, dass der Innenumfang oder/und der Außenumfang radialelastisch ausgeführt ist. Eine bevorzugte Ausgestaltung in diesem Zusammenhang zeichnet sich dadurch aus, dass eine der betreffenden Komponente zugeordnete, mit einem Momenteinleitungsabschnitt derselben in formschlüssigen Drehmitnahmeeingriff ste hende Federanordnung den Innenumfang bzw. den Außenumfang bildet. Bei dem Drehmitnahmeeingriff handelt es sich vorzugsweise um einen im Wesentlichen drehspielfreien Drehmitnahmeeingriff.

Weiterbildend wird vorgeschlagen, dass die Federanordnung über einen Ringabschnitt einteilig zusammenhängende, in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte Federzungen aufweist, die mit einer jeweiligen Federzungenseite gemeinsam den Innenumfang bzw. den Außenumfang bilden. Ein weiterer vorteilhafter Vorschlag in diesem Zusammenhang ist, dass der Momenteinleitungsabschnitt einen den Außenumfang radial außen umschließenden weiteren Außenumfang bzw. einen vom Innenumfang radial außen umschlossenen weiteren Innenumfang aufweist, an dem die Federanordnung formschlüssig derart angreift, dass sie zusammen mit den Koppelelementen einen formschlüssigen Drehmitnahmeeingriff mit dem Innenumfang bzw. Außenumfang der anderen Komponente vermittelt. Der Drehmitnahmeeingriff weist vermittels der Federanordnung Radialelastizität auf, die etwa den angesprochenen Drehachsenversatz bzw. die angesprochene Drehachsenverkippung aufnehmen kann. Der Drehmitnahmeeingriff ist vorzugsweise im Wesentlichen drehspielfrei.

Bevorzugte Ausführungsformen zeichnen sich dadurch aus, dass vom primärseitigen Koppelbereich und dem sekundärseitigen Koppelbereich einer einen den Innenumfang oder den weiteren Innenumfang bildenden Innen-Mehrkant aufweist oder/und dass vom primärseitigen Koppelbereich und dem sekundärseitigen Koppelbereich einer einen den Außenumfang oder den weiteren Außenumfang bildenden Außen-Mehrkant aufweist.

Die Koppelelemente können vorteilhaft von Wälzkörpern oder Gleitkörpern gebildet sein. Es wird beispielsweise an Koppelelemente gedacht, die von Kugeln oder Zylindern (Walzen) oder keilförmigen bzw. ein "Verkeilen" ermöglichenden Platten (Keilplatten) gebildet sind.

Bereitgestellt wird insbesondere ein Kraftfahrzeug-Antriebsstrang mit einer erfindungsgemäßen Steckverbindung zwischen einer Antriebseinheit (etwa eine Brennkraftmaschine) oder einer der Antriebseinheit nachgeschalteten Momentenübertragungseinrichtung und einer einem Getriebe vorgeschalteten Momentenübertragungseinrichtung. Die der Antriebseinheit nachgeschaltete Momentenübertragungseinrichtung kann beispielsweise eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung oder/und eine Zwei-Massen-Schwungrad-Anordnung aufweisen oder mit der dem Getriebe vorgeschalteten Momentenübertragungseinrichtung eine derartige Anordnung bilden. Die dem Getriebe vorgeschaltete Momentenübertragungseinrichtung kann beispielsweise eine Kupplungseinrichtung oder/und eine Drehmomentwandlereinrichtung aufweisen. Betreffend die Kupplungseinrichtung wird beispielsweise daran gedacht, dass diese als Doppel- oder Mehrfach-Kupplungseinrichtung (beispielsweise der nasslaufenden Lamellen-Bauart) ausgeführt ist, die einer einer ersten Getriebeeingangswelle zugeordnete erste Kupplungsanordnung und einer einer zweiten Getriebeeingangswelle zugeordnete zweite Kupplungsanordnung aufweist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen erläutert. Ausgegangen wird dabei von einem in den 1 bis 3 gezeigten exemplarischen Stand der Technik.
1 zeigt in einer teilgeschnittenen Darstellung eine in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einem Getriebe und einer Antriebseinheit angeordnete Doppelkupplung mit zwei Lamellen-Kupplungsanordnungen, die einer Ausführungsvariante einer in offengelegten deutschen Patentanmeldungen offenbarten Doppelkupplungskonstruktion der Anmelderin entspricht.
2 zeigt eine Variante der Doppelkupplung mit angekoppeltem Torsionsschwingungsdämpfer.
3 zeigt eine weitere bekannte Doppelkupplung mit integrierter Torsionsschwingungsdämpferanordnung.
Erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele und zugehörige Komponenten sind in den 4 bis 19 dargestellt.
4 zeigt eine weitgehend der Doppelkupplung 1 entsprechende Doppelkupplung mit einer angekoppelten Torsionsschwingungsdämpferanordnung in Form eines Zwei-Massen-Schwungrads, wobei eine Eingangsseite der Doppelkupplung und eine Ausgangsseite des Zwei-Massen-Schwungrads über eine erfindungsgemäße Drehmitnahme-Steckverbindung gekoppelt sind.
5 zeigt eine Ausführungsvariante der Anordnung der 4.
6 zeigt einen zur Drehmitnahme-Steckverbindung zugehörigen, einen Vorstehabschnitt aufweisenden Koppelbereich einer der Eingangsseite der Doppelkupplung zugehörigen Eingangsnabe.
7 zeigt einen zur Drehmitnahme-Steckverbindung zugehörigen, eine Aussparung aufweisenden Koppelbereich der Ausgangsseite des Zwei-Massen-Schwungrads samt einer in die Aussparung aufgenommenen Anordnung von durch einen Koppelelementkäfig zusammengehaltenen Koppelelementen.
8 zeigt den den Vorstehabschnitt aufweisenden Koppelbereich, den Koppelelementkäfig samt den Koppelelementen und den die Aussparung aufweisenden Koppelbereich in einer perspektivischen Explosionsdarstellung.
9 zeigt in einer geschnittenen Darstellung die Komponenten der 8 im Zustand, dass der Vorstehabschnitt in die Aussparung eingeführt ist, wobei zwischen dem Innenumfang der Aussparung und dem Außenumfang des Vorstehabschnitts der Koppelelementkäfig samt den Koppelelementen aufgenommen ist, um einen formschlüssigen Drehmitnahmeeingriff zu vermitteln.
10 zeigt die Anordnung der 9 in einer axialen Draufsicht in Richtung zur Eingangsseite der Doppelkupplung (10a) und in einer leicht schrägen Ansicht in Richtung auf die Eingangsseite der Doppelkupplung (10b).
11 zeigt in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht den Koppelelementkäfig samt darin aufgenommenen Koppelelementen in Form von Rollzylindern.
12 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der Anordnung der 4.
13 zeigt in 13a in einer axialen Ansicht und in 13b in einer geschnittenen Darstellung ein bei der Ausführungsform der 12 zusammen mit den Koppelelementen den formschlüssigen Drehmitnahmeeingriff vermittelndes Federelement, das einen Radialausgleich gewährt.
14 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Doppelkupplung mit vorgeschaltetem Zwei-Massen-Schwungrad, bei dem als Koppelelemente keilförmige Gleitplatten (Keilplatten) vorgesehen sind.
15 zeigt eine Ausführungsvariante der Anordnung der 14, bei der die Keilplatten durch eine Federanordnung in eine den formschlüssigen Drehmitnahmeeingriff vermittelnde Eingriffsstellung vorgespannt sind.
16 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Anwendung der erfindungsgemäßen Drehmitnahe-Steckverbindung zur Ankopplung eines Drehmomentwandlers an einer Antriebseinheit.
17 veranschaulicht eine Möglichkeit, wie unter Verwendung eines Bandmaterials oder Schichtmaterials Koppelelemente für die Montage in einer Bereitschaftsstellung (Montagestellung) gehalten werden können.
18 zeigt in 18a ein Verbund von Koppelelementen, die durch einen Elastomermaterialring zusammengehalten sind, und in 18b eine axiale Ansicht auf ein einzelnes, als Rollzylinder ausgeführtes Koppelelement mit einer axialen Bohrung für den Elastomermaterialring.
19 zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem Koppelelemente durch wenigstens ein Elastomermaterialelement zu einem Elastomerverbund verbunden sind.
1 zeigt eine in einem Antriebsstrang 10 zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe angeordnete Doppelkupplung 12. Von der Antriebseinheit, beispielsweise eine Brennkraftmaschine, ist in 1 nur eine Abtriebswelle 14, gegebenenfalls Kurbelwelle 14, mit einem zur Ankopplung eines nicht dargestellten Torsionsschwingungsdämpfers dienenden Koppelende 16 dargestellt. Das Getriebe ist in 1 durch einen eine Getriebegehäuseglocke 18 begrenzenden Getriebegehäuseabschnitt 20 und zwei Getriebeeingangswellen 22 und 24 repräsentiert, die beide als Hohlwellen ausgebildet sind, wobei die Getriebeeingangswelle 22 sich im Wesentlichen koaxial zur Getriebeeingangswelle 24 durch diese hindurch erstreckt. Im Inneren der Getriebeeingangswelle 22 ist eine Pumpenantriebswelle angeordnet, die zum Antrieb einer getriebeseitigen, in 1 nicht dargestellten Ölpumpe dient.
Als Eingangsseite der Doppelkupplung 12 dient eine Kupplungsnabe 34, die sich durch eine zentrale Öffnung des Deckels 28 in Richtung zur Antriebseinheit erstreckt und über eine Außenverzahnung 42 mit dem nicht dargestellten Torsionsschwingungsdämpfer gekoppelt ist.
An der Nabe 34 ist ein auch als "Momentenübertragungsglied" oder "Mitnehmer" bezeichenbares Trägerblech 60 drehfest angebracht, das zur Drehmomentübertragung zwischen der Nabe 34 und einem Außenlamellenträger 62 einer ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 dient. Das Trägerblech 60 greift hierzu mit einer Verzahnung in die die Außenlamellen im Sinne einer Drehmitnahme ankoppelnde Verzahnung des Außenlamellenträgers 62 ein. Der Außenlamellenträger 62 erstreckt sich in Richtung zum Getriebe und nach radial innen zu einem Ringteil 66, an dem der Außenlamellenträger drehfest angebracht ist und das mittels einer Axial- und Radial-Lageranordnung 68 an den beiden Getriebeeingangswellen 22 und 24 derart gelagert ist, dass sowohl radiale als auch axiale Kräfte an den Getriebeeingangswellen abgestützt werden. Die Axial- und Radial-Lageranordnung 68 ermöglicht eine Relativverdrehung zwischen dem Ringteil 66 einerseits und sowohl der Getriebeeingangswelle 22 als auch der Getriebeeingangswelle 24 andererseits.
Am Ringteil 66 ist axial weiter in Richtung zur Antriebseinheit ein Außenlamellenträger 70 einer zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72 drehfest angebracht, deren Lamellenpaket 74 vom Lamellenpaket 76 der ersten Lamellen-Kupplungsanordnung ringartig umgeben wird. Die beiden Außenlamellenträger 62 und 70 sind durch das Ringteil 66 drehfest miteinander verbunden und stehen gemeinsam über das mittels einer Außenverzahnung mit dem Außenlamellenträger 62 in formschlüssigem Drehmomentübertragungseingriff stehende Trägerblech 60 mit der Kupplungsnabe 34 und damit – über den nicht dargestellten Torsionsschwingungsdämpfer – mit der Kurbelwelle 14 der Antriebseinheit in Momentenübertragungsverbindung. Bezogen auf den normalen Momentenfluss von der Antriebseinheit zum Getriebe dienen die Außenlamellenträger 62 und 70 jeweils als Eingangsseite der Lamellen-Kupplungsanordnung 64 bzw. 72.
Auf der Getriebeeingangswelle 22 ist mittels einer Keilnutenverzahnung oder dergleichen ein Nabenteil 80 eines Innenlamellenträgers 82 der ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 drehfest angeordnet. In entsprechender Weise ist auf der radial äußeren Getriebeeingangswelle 24 mittels einer Keilnutenverzahnung oder dergeichen ein Nabenteil 84 eines Innenlamellenträger 86 der zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72 drehfest angeordnet. Bezogen auf den Regel-Momentenfluss von der Antriebseinheit in Richtung zum Getriebe dienen die Innenlamellenträger 82 und 86 als Ausgangsseite der ersten beziehungsweise zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 bzw. 72.
In die Doppelkupplung 12 sind Betätigungskolben zur Betätigung der Lamellen-Kupplungsanordnungen integriert, im Falle des gezeigten Ausführungsbeispiels zur Betätigung der Lamellen-Kupplungsanordnungen im Sinne eines Einrückens.
Betreffend weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Doppelkupplung 12 wird auf die Offenlegungsschriften DE 100 04 179 A1 , DE 100 04 186 A1 , DE 100 04 189 A1 , DE 100 04 190 A1 , DE 100 04 195 A1 verwiesen, deren Offenbarung in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird. Es wird hierzu darauf hingewiesen, dass 1 der vorliegenden Anmeldung der 1 dieser zu einer Patentfamilie gehörenden Anmeldungsserie entspricht.
2 zeigt eine Kombination aus einer Doppelkupplung 12 und einem Torsionsschwingungsdämpfer 300. Die Doppelkupplung 12 und der Torsionsschwingungsdämpfer 300 lassen sich (ebenso wie die Doppelkupplung der 1) einfach in einem Antriebsstrang montieren. Hierzu trägt insbesondere bei, dass die Doppelkupplung 12 und der Torsionsschwingungsdämpfer 300 unabhängig voneinander am Getriebe (die Doppelkupplung) und an der Antriebseinheit (der Torsionsschwingungsdämpfer) montiert werden können, und dass dann das Getriebe und die Antriebseinheit samt der daran angebrachten Teilsysteme (Doppelkupplung bzw. Torsionsschwingungsdämpfer) auf einfache Weise zusammengefügt werden können unter Verkopplung der Sekundärseite des Torsionsschwingungsdämpfers mit der Eingangsseite (hier der Kupplungsnabe 34) der Doppelkupplung, und zwar vermittels der Außenverzahnung 42 der Kupplungsnabe 34 und einer zugeordneten Innenverzahnung eines Nabenabschnitts 302 der von einem die Sekundärseite bildenden Scheibenteil 304 des Torsionsschwingungsdämpfers 300.
Um die Montage des Torsionsschwingungsdämpfers 300 an der Kurbelwelle zu erleichtern, weist das Scheibenteil 304 Werkzeug-Durchtrittsöffnungen 314 auf, durch die mittels eines entsprechenden Werkzeugs Schraubbolzen 316 festgezogen werden können, die das Deckblech 306 an der Kurbelwelle bzw. dem Koppelende 14 der Kurbelwelle befestigen.
Die Primärseite des Torsionsschwingungsdämpfers 300 ist von dem an der Kurbelwelle angebrachten (ersten) Deckblech 306 und einem daran angebrachten (zweiten) Deckblech 308 gebildet, das einen Anlasserzahnkranz 310 aufweist, über den mittels eines nicht dargestellten Anlassers im Falle einer als Brennkraftmaschine ausgebildelten Antriebseinheit diese gestartet werden kann. Eine Dämpferelementenanordnung 312 des Torsionsschwingungsdämpfers 300 ist auf an sich bekannte Weise in Aussparungen des Scheibenteils 304 zwischen den beiden Deckblechen 306 und 308 aufgenommen, wobei die Deckbleche zwischen in Umfangsrichtung benachbarte Dämpferelemente eingreifende Einbuchtungen, Abstützteile oder dergleichen aufweisen, so dass insgesamt für eine primärseitige und sekundärseitige Abstützung der Dämpferelementenanordnung in Umfangsrichtung gesorgt ist. Die Dämpferelemente können unter Vermittlung von Federtellern, Gleitschuhen und dergleichen abgestützt und geführt sein. Zu weiteren Einzelheiten der Anordnung der 2 wird auf die Erläuterungen in den genannten Offenlegungsschriften, etwa der DE 100 04 179 A1 , zur dortigen 13 verwiesen.
Beim Antriebssystem 11 der 3 ist der Torsionsschwingungsdämpfer 300 in die Doppelkupplung integriert. Hierzu weist die Kupplungsnabe 34 Radialstege 320 auf, zwischen die die ineinander geschachtelten Dämpferelemente (Dämpferfedern) der Dämpferelementenanordnung 312 aufgenommen sind. Die Kupplungsnabe 34 dient als Primärseite des Torsionsschwingungsdämpfers 300.
Das Antriebssystem 11 der 3 weist eine Koppelanordnung auf, die zur Ankopplung der Doppelkupplung 12 an der Antriebseinheit, speziell am Koppelende 16 der Kurbelwelle dient. Die Koppelanordnung 320 ist von einer so genannten Flexplatte 332 gebildet, die radial außen einen Anlasserzahnkranz 310 trägt, der als primärseitige Zusatzmasse in Bezug auf den Torsionsschwingungsdämpfer 300 wirkt. Die Flexplatte 332 ist radial innen mit einem sich in axialer Richtung erstreckenden Koppelflansch 334 ausgeführt, der eine Innenverzahnung zur Kopplung mit der Außenverzahnung 42 der Kupplungsnabe 34 aufweist. Die Außenverzahnung 42 ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel an einem axialen Koppelflansch 336 der Kupplungsnabe 34 vorgesehen. Zu weiteren Einzelheiten der Ausführungsbeispiels der 3 wird auf die Erläuterungen in den genannten Offenlegungsschriften, etwa in der DE 100 04 179 A1 , zur dortigen 15 verwiesen.
Die Beispiele der 1 bis 3 zeigen exemplarisch eine herkömmliche axial steckbare Montageverbindung zwischen Komponenten bzw. Einheiten eines Antriebsstrangs, etwa zwischen einem Verbrennungsmotor und einer Momentübertragungseinrichtung, bei den Beispielen der Doppelkupplung, ggf. mit Zwischenschaltung eines Torsionsschwingungsdämpfers (oder eines Zwei-Massen-Schwungrads). Die gezeigten, axial steckbaren Verbindungen (ggf. auch als Wellenverbindungen bezeichenbar) mit Verzahnung sind in der Praxis im Hinblick auf die Montierbarkeit am Band und zur Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen mit Drehspiel behaftet. Dies kann, etwa bei starken Motoranregungen, beispielsweise im Motorleerlauf, zu störenden Klappergeräuschen führen. Auch für die Ankopplung von Drehmomentwandlern an Verbrennungsmotoren wurden bereits axial steckbare Montageverbindungen mit Verzahnungen angedacht, bei denen die gleichen Probleme auftreten können. Im Folgenden werden erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele mit einer axial steckbaren Montageverbindung (Drehmitnahme-Steckverbindung) gezeigt, die eine im Wesentlichen spielfreie und weitgehend geräuschfreie Momentenübertragung ermöglicht.
Die Erfindung ersetzt die herkömmliche Steckverzahnung durch eine Steckverbindung mit beweglichen Koppelelementen, die zwischen einem primärseitigen und einem sekundärseitigen Bauteil für eine formschlüssige und im Wesentlichen spielfreie Drehmomentübertragung sorgen. Die beweglichen Elemente können beispielsweise von Zylinderrollen, Kugeln oder keilförmigen Platten gebildet sein und sind unter der Einwirkung von im Betrieb auftretenden Fliehkräften oder auf andere Weise aufgebrachten Verstellkräften (beispielsweise aufgrund einer entsprechenden Federvorspannung) in eine Eingriffsstellung verstellbar, in der sie für die formschlüssige und im Wesentlichen spielfreie Drehmomentübertragung zwischen dem primärseitigen und dem sekundärseitigen Bauteil sorgen. Beispielsweise können an dem primärseitigen oder/und am sekundärseitigen Bauteil schräge Flächen vorgesehen sein, an denen die Koppelelemente angreifen. Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich durch von entsprechenden schrägen Flächen am primärseitigen und am sekundärseitigen Bauteil gebildete Keilspalte aus, in die die Koppelelemente eintreten, bis Spielfreiheit erreicht ist. Das pri märseitige und das sekundärseitige Bauteil (allgemein die primärseitigen und die sekundärseitigen Bauteile) können vorteilhaft als Viel- oder Mehrecke oder Viel- oder Mehrkante ausgeführt sein, die als Vorstehabschnitt (Positivform) bzw. Aussparung (Negativform) ausgeführt sind und ineinander eingeführt einen Zwischenraum (ggf. den Keilspalt) für die beweglichen Koppelelemente definieren. Die tragenden, dem Angriff der Koppelelemente ausgesetzten Flächen sind vorzugsweise von Metalloberflächen gebildet und können bei Bedarf gehärtet ausgeführt sein. Die den Drehmitnahmeeingriff vermittelnden Koppelelemente sind ebenfalls vorzugsweise als Metallelemente ausgeführt.
Für die im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiele sind in den Figuren für analoge oder gleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in den 1 bis 3 verwendet.
4 zeigt ein entsprechendes Ausführungsbeispiel, und zwar eine erfindungsgemäße Drehmitnahme-Steckverbindung zwischen einem Zwei-Massen-Schwungrad 300 und einer Doppelkupplung 12. Die Eingangsnabe 34 der Doppelkupplung 12 weist einen Abschnitt auf, der als konusförmiger Außen-Vielkant beispielsweise entsprechend der Darstellung in 6 ausgeführt ist, und das Nabenteil 302 des sekundärseitigen Scheibenteils 304 des Zwei-Massen-Schwungrads weist eine Aussparung 402 mit einem den Außen-Vielkant umschließenden und geneigte Keilflächen aufweisenden Innenumfang auf, der auch als Innen-Vielkant bezeichenbar ist. Der Außen-Vielkant (verallgemeinert: der Außen-Mehrkant) und der Innen-Vielkant (verallgemeinert: der Innen-Mehrkant) definieren einen Keilspalt 404, in dem Koppelelemente 406 aufgenommen sind. Die Koppelelemente 406 sind im Keilspalt in eine den Außen-Vielkant mit dem Innen-Vielkant formschlüssig verkeilende Eingriffsstellung verstellbar. In 4 ist ein als Rollwalze ausgeführtes Koppelelement 406 in der Eingriffsstellung in durchgezogener Linie dargestellt. In gestrichelter Darstellung ist das Koppelelement 406 zusätzlich in einer weiter in Richtung zur Antriebseinheit liegenden Montagestellung gezeigt, in der noch kein formschlüssiger und im Wesentlichen spielfreier Drehmitnahmeeingriff zwischen der Nabe 302 und der Eingangsnabe 34 hergestellt ist. Die Koppelelemente, die entsprechend der Darstellung in 4 durch einen Koppelelementkäfig 408 für eine einfache Handhabung zusammengehalten sein können, bewegen sich nach Start der Antriebseinheit unter Einwirkung von Fliehkräften zwangsweise von der Montagestellung in die Eingriffsstellung, also von einem Bereich des Keilspalts mit größerer radialer Spaltweite in einen Bereich des Keilspalts mit geringerer radialer Spaltweite. Die Drehmitnahme-Steckverbindung ist bevorzugt derart hinsichtlich des Verlaufs und der Neigung der Keilflächen an der Primärseite und der Sekundärseite ausgeführt, dass die Koppelelemente auch nach Beendigung des Betriebs, also bei stehender Antriebseinheit, in der zuvor eingenommenen Eingriffsstellung verbleiben oder sich höchstens geringfügig aus dieser verstellen. In der Regel wird man nicht vorsehen, dass die Koppelelemente sich bei stehender Antriebseinheit aus der Koppelstellung wieder in die Montagestellung bewegen. Eine derartige Ausgestaltung, die die Demontage der Anordnung erleichtert, ist aber durchaus möglich.
Gemäß 4 ist eine in Umfangsrichtung sich erstreckende Reihe von Koppelelementen vorgesehen. 5 zeigt demgegenüber ein Ausführungsbeispiel, bei dem drei axial gegeneinander versetzte Reihen von Koppelelementen 406 in den Keilspalt aufgenommen sind, denen ein gemeinsamer Koppelelementkäfig 408 zugeordnet ist. Die Koppelelemente sind jeweils als Wälzzylinder ausgeführt, wobei der Durchmesser der Wälzzylinder ausgehend von der der Antriebseinheit nächsten Reihe (rechts in 5) von Reihe zu Reihe abnimmt entsprechend der Verjüngung des Keilspalts 404 in Richtung zum Getriebe.
Den beiden Ausführungsbeispielen der 4 und 5 ist gemeinsam, dass die Keilflächen des Außen-Vielkants stärker geneigt sind als die Keilflächen des Innen-Vielkants. Der vergleichsweise geringe Konuswinkel der Keil flächen des Innen-Vielkants sorgt dafür, dass die im Betrieb aufgrund der Fliehkraft entstehende, auf die Nabe 302 in Richtung zur Antriebseinheit wirkende Axialkraftkomponente klein bleibt, so dass eine entsprechend geringe Axialkraft zwischen der Primärseite 306 und der Sekundärseite 304 des Zwei-Massen-Schwungrads 300 abzustützen ist. Im Falle der 4 folgt diese Abstützung unmittelbar über einen zwischen den genannten Komponenten wirkenden Gleitring 410. Es muss in diesem Falle für vergleichsweise geringe Toleranzen gesorgt werden, um definierte Verhältnisse zu haben. Demgegenüber ist bei der Ausführungsform der 5 eine axial wirkende Federanordnung, speziell eine Tellerfeder 412 vorgesehen, die die axiale Gegenkraft gegen die fliehkraftbedingten axialen Kräfte auf die Nabe 302 aufbringt und einen axialen Toleranzausgleich gewährleistet. Die auf die Eingangsnabe 34 dabei ausgeübten axialen Kräfte werden über die Axiallagerung der Doppelkupplung getriebeseitig abgestützt. Die Wahl der Konuswinkel ist ein Optimierungsproblem, bei dem zwischen der auftretenden Axialkraftkomponente und dem axialen Stellweg bis zur Erreichung des Spielausgleichs abzuwägen ist. Man wird in der Regel bestrebt sein, den Spielausgleich beim Motorstart relativ schnell zu erreichen.
6 und 7 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform eines primärseitigen Koppelbereiches und eines sekundärseitigen Koppelbereichs einer erfindungsgemäßen Drehmitnahme-Steckverbindung samt einer zugeordneten Gruppe von Koppelelementen, die durch einen Koppelelementkäfig zusammengehalten sind.
6 zeigt speziell einen Außen-Mehrkant oder Außen-Vielkant 420, der beispielsweise entsprechend den vorangehend angesprochenen Ausführungsbeispielen der 4 und 5 der Eingangsnabe oder Eingangswelle 34 einer Doppelkupplung zugeordnet bzw. daran ausgebildet sein kann. Es wird speziell an eine entsprechende Ausgestaltung der Eingangsnabe oder Eingangswelle selbst gedacht, bei der der Außen-Mehrkant oder Außen-Vielkant ein integraler Bestandteil der Eingangsnabe bzw. Eingangswelle ist. Für die folgenden Betrachtungen wird angenommen, dass 6 die Eingangsnabe 34 der 4 und 5 zeigt.
7 zeigt in einer axialen Ansicht den zugehörigen Innen-Vielkant bzw. Innen-Mehrkant 422, der eine entsprechende Aussparung 402 definiert. Die Aussparung 402 kann als Negativ-Abbild eines entsprechenden körperlichen Außen-Mehrkant bzw. Außen-Vielkants (also einer entsprechenden Positivform) aufgefasst werden. Entsprechend der vorangehend gemachten Annahmen ist der Innen-Mehrkant in der sekundärseitigen Nabe 302 des Zwei-Massen-Schwungrads 300 der Ausführungsbeispiele der 4 und 5 ausgebildet und vorliegend als zu beiden axialen Seiten hin offene Durchgangsöffnung in der Nabe 302 aufgeführt. Man könnte die Aussparung aber auch als nur einseitig axial offene Aussparung ausführen.
7 zeigt die Aussparung 402 mit darin eingesetzter Gruppe von Koppelelementen umfassend die Koppelelemente 406 und einen die Koppelelemente zu einer angeordneten Gruppe zusammenhaltenden Koppelelementkäfig 408.
8 zeigt die Komponenten der 6 und 7 in einer perspektivischen Explosionsansicht. Gut zu erkennen sind sowohl die ebenen Keilflächen des Außen-Mehrkants 420, die einen Außenumfang an der Eingangsnabe 34 bilden, und die ebenen Keilflächen des Innen-Mehrkants 422, die einen Innenumfang der Nabe 302 der Sekundärseite des Zwei-Massen-Schwungrads 300 bilden. In Abweichung von den 4 und 5 sind zwei axial gestaffelte Ringreihen von Koppelelementen 406 vorgesehen, die in einem entsprechenden Koppelelementkäfig 408 angeordnet sind.
9 zeigt einen Schnitt durch die Drehmitnahme-Steckverbindung im zusammengesetzten Zustand, also im Zustand, bei dem der Vorstehabschnitt oder Außen-Mehrkant 420 samt der diesen umschließenden Gruppe 406, 408 von Koppelelementen 406 in die vom Innen-Mehrkant 422 be grenzte Aussparung 402 der Nabe 302 eingeführt ist. 10 zeigt ergänzend zwei Ansichten auf die Anordnung der 9. Das Bezugszeichen 421 bezeichnet die axiale Endfläche des die auch als Vorstehabschnitt bezeichneten Außen-Mehrkants 420. Zu erkennen ist die zwischen dem Außenumfang des Außen-Mehrkants 420 und dem die Aussparung 402 begrenzenden Innenumfang aufgenommene Gruppe von Koppelelementen 406 samt dem die einzelnen Koppelelemente zusammenhaltenden und in einem Soll-Positionsbereich positionierenden Koppelelementkäfig 408. In der Eingangsnabe 34 bzw. im Vorstehabschnitt der Eingangsnabe ist ferner eine axiale Bohrung mit einer Innenverzahnung 46 für die Pumpenantriebswelle 26 (vgl. 1) zu erkennen, sowie ein Bereich 180' (vgl. auch 9) für das Verschlusselement 180.
11 zeigt den Koppelelementkäfig 408 samt darin aufgenommenen Koppelelementen 406 in einer geschnittenen Darstellung. Die Koppelelemente 406 haben im Käfig Bewegungsspiel in radialer und axialer Richtung, wobei die die Koppelelemente aufnehmenden Aufnahmeformationen des Käfigs derart ausgestaltet sind, dass ein Hindurchfallen der Rollen nach radial innen nicht möglich ist. Hierzu sind die Aufnahmeformationen als sich nach radial innen axial schmäler werdende Aufnahmetröge mit innen gelegenen Durchgriffsöffnungen ausgeführt, wobei die Durchgriffsöffnungen axial schmäler als der Durchmesser der als Rollen ausgeführten Koppelelemente 406 sind.
Wie erwähnt, haben die Rollen 406 im Käfig 408 in bestimmten Grenzen Spielfreiheit, und können sich so einzeln dem vom Außenumfang und vom Innenumfang gebildeten Keilspalt anpassen. Unter Drehzahl bewegen sich die Rollen 406 fliehkraftbedingt in die Verjüngungsrichtung des Keilspalts, bis sie den formschlüssigen und im Wesentlichen spielfreien Drehmitnahmeeingriff zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang herstellen, so dass nun das Drehmoment formschlüssig über die Drehmitnahme-Steckverbindung übertragen wird.
Sinn und Zweck des Koppelelementkäfigs 408 ist, dass dieser die Koppelelemente (etwa die Rollen 406 oder anders gestaltete Koppelelemente, etwa Keilplatten) für eine bessere Handhabung zusammenhält und bis zur Herstellung der Drehmitnahme-Steckverbindung in einer bestimmten Position relativ zueinander hält, wobei der Käfig den Koppelelementen aber die erwähnte Spielfreiheit gibt, um beim Zusammenstecken des primärseitigen Koppelbereichs mit dem sekundärseitigen Koppelbereich, also beim Einführen des Vorstehabschnitts in die Aussparung mit dazwischen angeordneter Koppelelementgruppe verbleibendes Spiel durch entsprechende Verstellung der Koppelelemente ausgleichen zu können.
12 zeigt eine Ausführungsvariante der Anordnung der 5, bei der die Koppelelemente 406 nicht direkt an dem Vorstehabschnitt oder Außen-Mehrkant der Koppelnabe 34 angreifen, sondern an einem drehfest an der Nabe 34 angebrachten Federelement 430, das in einer axialen Ansicht in 13a und in einer Schnittansicht in 13b gezeigt ist. Das Federelement 430 weist in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte Federzungen 432 auf, die über einen Ringabschnitt 434 des Federelements einstückig zusammenhängen. Die einzelnen Zungen 432 sind in Umfangsrichtung durch Lücken 436 voneinander getrennt und können damit unabhängig voneinander in radialer Richtung gegen jeweilige Federrückstellkräfte in radialer Richtung ausgelenkt werden.
Die Federzungen bilden mit ihren radial äußeren Oberflächen einen durch die Lücken oder Spalte 436 unterbrochenen Außenumfang, an dem die Koppelelemente 406 angreifen. Jeder ebenen Keilfläche des Außen-Mehrkants der Koppelnabe 34 ist jeweils eine Federzunge 432 zugeordnet, die ohne Beaufschlagung durch die Koppelelemente leicht von der jeweiligen Keilfläche absteht. Unter der Einwirkung der Koppelelemente werden die Federzungen 432 maximal so weit nach radial innen ausgelenkt, dass sie mit ihrer radial inneren Oberfläche flächig auf der jeweiligen Keilfläche der Koppelnabe aufliegen. Die Gestaltung des Federelements 430 in Bezug auf den Außen-Mehrkant 420 der Nabe 34 ist derart, dass ein formschlüssiger Drehmitnahmeeingriff zwischen den Federzungen 432 und den Keilflächen besteht, so dass ggf. vorgesehene Befestigungsmittel zur Befestigung des Federelements an der Nabe 34 im Betrieb nicht in Umfangsrichtung belastet werden, also das zu übertragende Drehmoment nicht aufnehmen müssen.
Das Federelement 430 kann an der Nabe 34 dauerhaft angebracht, beispielsweise festgeschweißt oder durch Formschlussbefestigungsmittel gehalten sein. Es kommt aber durchaus auch in Betracht, das Federelement nur auf den Vorstehabschnitt aufzustecken oder – alternativ – in die Aussparung einzustecken, ohne dass spezielle Maßnahmen zur Fixierung des Federelements erforderlich wären. Man kann nämlich vorsehen, dass das Federelement nach Herstellung der Drehmitnahme-Steckverbindung, also nach Einführen des Vorstehabschnitts in die Aussparung etwa entsprechend der Darstellung in 12, durch die Wechselwirkung mit dem Außenumfang (alternativ mit dem Innenumfang) und den Koppelelementen an einer axialen Sollposition gehalten oder sogar in Betrieb in diese Sollpositionen verstellt wird.
Der Sinn des Federelements 430 ist, dass es bei Radialversatz oder relativer Verkippung der Drehachse der Doppelkupplung 12 einerseits und der Abtriebswelle (insbesondere Kurbelwelle) der Antriebseinheit andererseits diesen Radialversatz bzw. diese Verkippung ausgleicht. Die Koppelelemente werden hierbei in ihrer gerade eingenommenen, den Drehmitnahmeeingriff herstellenden (spielfreien) Position gehalten, und zwar während ihres Umlaufes in Drehrichtung auch in jenen Drehwinkelbereichen, in denen aus dem Achsversatz bzw. der Achsverkippung an sich eine Entlastung des jeweiligen Koppelelements aufgrund einer momentanen radialen Erweiterung des Keilspalts in diesem Drehwinkelbereich resultieren würde.
Geht man von einer Situation aus, dass die Drehmitnahme-Steckverbindung beim Zusammenfügen des Antriebsstrangs gerade hergestellt ist und die Koppelelemente noch sich in einer Montagestellung befinden, in der sie Spiel haben, so erfolgt beim ersten Betrieb eine Verstellung der Koppelelemente unter Fliehkrafteinwirkung in ihre Eingriffsstellung. Besteht Radialversatz bzw. Verkippung zwischen den Drehachsen, so bewegen sich die Koppelelemente ggf. nur in einem bestimmten Drehwinkelbereich, in dem die radiale Weite des Keilspalts zwischen der radial äußeren Oberfläche der jeweiligen Federzunge und der zugeordneten Keilfläche des Innenumfangs gegenüber der radialen Weite in anderen Drehwinkelpositionen vergrößert ist, in Richtung zur Eingriffsstellung, während in den übrigen Drehwinkelpositionen das jeweiligen Koppelelement zwischen der radial äußeren Oberfläche der Federzunge und der zugeordneten Keilfläche des Innenumfangs schon eingeklemmt ist und in der erreichten Position gehalten wird.
Es sollte noch erwähnt werden, dass bei einer Drehmitnahme-Steckverbindung der vorstehend erläuterten Art, die zwischen einem Zwei-Massen-Schwungrad (bzw. einer Torsionsschwingungsdämpferanordnung) und einer weiteren Einheit, vorliegend der Doppelkupplung, wirksam ist, zum angesprochenen Radialausgleich auch das Zwei-Massen-Schwungrad bzw. die Torsionsschwingungsdämpferanordnung beitragen kann, indem die Sekundärseite 304 des Schwungrads bzw. des Torsionsschwingungsdämpfers gewissen radialen Spielraum relativ zur Primärseite 306 des Schwungrads bzw. des Torsionsschwingungsdämpfers hat.
14 zeigt einen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehmitnahme-Steckverbindung bzw. einer erfindungsgemäßen Anordnung aus Doppelkupplung 12, Drehmitnahme-Steckverbindung und Zwei-Massen-Schwungrad 300, bei der die Steckverbindung als Koppelelemente Keilplatten 406' aufweist, die ebenfalls durch einen entsprechenden Koppelelementkäfig 408' zusammengehalten und positioniert sein können. Die Keilplatten gleiten unter Fliehkrafteinwirkung am Innenumfang der Nabe 302 ab in Richtung zum Getriebe, bis sie die Eingriffsstellung erreicht haben, in der sie den formschlüssigen und im Wesentlichen drehspielfreien Drehmitnahmeeingriff zwischen der Nabe 302 und der Sekundärseite des Zwei-Massen-Schwungrads und der Eingangsnabe 34 der Doppelkupplung herstellen. In der Eingriffsstellung greifen die Keilplatten bevorzugt flächig sowohl an einer jeweils zugeordneten Keilfläche des Außen-Mehrkants der Eingangsnabe 34 als auch einer zugeordneten Keilfläche des Innenumfangs der Nabe 302 an, wodurch die Flächenpressung an den Keilflächen entsprechend reduziert ist. Um Radialversatz bzw. Verkippung der Drehachsen relativ zueinander aufnehmen zu können, können die Keilelemente mit einem Federelement der in 13 gezeigten Art kombiniert werden.
Bei den vorangehend erläuterten Ausführungsbeispielen basierte die Verstellung der Koppelelemente in die Eingriffsstellung auf der im Betrieb auftretenden Fliehkraft. In Abweichung hiervon kann die Verstellung der Koppelelemente in die Eingriffstellung auch auf Grundlage anderer Kräfte, beispielsweise auf Grundlage von Federkräften erfolgen. 15 zeigt ein entsprechendes Ausführungsbeispiel, bei dem wie beim Ausführungsbeispiel der 14 als Koppelelemente Keilplatten 406' vorgesehen sind. Die Koppelelemente 406' werden durch einen sich an einem Ringbund 440 der Nabe 302 abstützenden Federring 442 in den zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang gebildeten Keilspalt in der Richtung, in der sich der Keilspalt verjüngt, gedrückt. Beim Zusammenfügen des Antriebsstrangs, also bei der Montage der Drehmitnahme-Steckverbindung, können die Koppelelemente 406' entgegen der Federkraft der Ringfeder 442 je nach Ausgestaltung der Steckverbindung axiale oder/und radiale Ausgleichsbewegungen durchführen, um Toleranzen auszugleichen.
Die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele bezogen sich auf einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang mit einer Drehmomentübertragungsverbindung zwischen einem Zwei-Massen-Schwungrad (oder Torsionsschwingungsdämpfer) und einer Doppelkupplung. Der Erfindungsvorschlag ist aber im Prinzip auf beliebige Drehmitnahmeverbindungen bzw. Drehmomentübertragungsverbindungen in einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang anwend bar. 16 zeigt ein Beispiel, bei dem ein Drehmomentwandler 450 über eine erfindungsgemäße Drehmitnahme-Steckverbindung an der Kurbelwelle 14 einer Brennkraftmaschine angekoppelt ist. Die Drehmitnahme-Steckverbindung ist ähnlich wie bei den Ausführungsformen der 6 bis 11 von einem Außen-Mehrkant (bzw. Außen-Vielkant) 420a und einem eine Aussparung 402a begrenzenden innen-Mehrkant (bzw. Innen-Vielkant) 422a und im dazwischen gebildeten Keilspalt aufgenommenen Koppelelementen 406a gebildet, wobei die Koppelelemente 406a gewünschtenfalls durch einen Koppelelementkäfig 408a (oder allgemein einer Gruppierungsanordnung) zu einer Koppelelementgruppe gruppiert sein können. In 16 ist eine Drehmomentwandler-Zentralmitnahme realisiert, bei der der Innen-Vielkant 422a über eine Flexplatte 452 und daran angebrachte Federzungen 454 mit der Kurbelwelle 14 zur gemeinsamen Drehung verbunden ist. Die Flexplatte 452 und die Federzungen 454 weisen gemeinsam eine definierte radiale Elastizität auf, die Achsversatz bzw. Achsverkippungen zwischen den Drehachsen der Kurbelwelle 14 einerseits und des Drehmomentwandlers 450 andererseits aufnehmen kann.
Eine axiale Gegenkraft gegen ein Heraustreiben der Koppelelemente 406a im Betrieb kann bei einem Drehmomentwandler gewünschtenfalls alleine auf Grundlage des im Betrieb auftretenden, auf hydrodynamischen Wechselwirkungen beruhenden freien Schubs in axialer Richtung erfolgen. Noch einmal Bezug nehmend auf die Ausführungsformen mit dem Zwei-Massen-Schwungrad wird diese axiale Gegenkraft beispielsweise durch eine Tellerfeder (vgl. Tellerfeder 412) im Zwei-Massen-Schwungrad über ein Lager (insbesondere Gleitlager) auf die Nabe der Sekundärseite des Zwei-Massen-Schwungrads (vgl. Nabe 302) aufgebracht und über die Eingangsnabe 34 der Doppelkupplung und die Axiallagerung der Doppelkupplung abgestützt. in beiden Anwendungssituationen wird der Konuswinkel bevorzugt so gewählt, dass die Axialkraftkomponente klein bleibt, aber (im Falle von durch Fliehkraft in die Eingriffsstellung verstellbaren Koppelelementen) auch der Spielausgleich beim Motorstart schnell genug erreicht wird.
Es sollte noch darauf hingewiesen werden, dass im Zuge der Entwicklungsarbeiten der Anmelderin durchaus schon erwogen wurde, wenigstens einen konisch ausgestalteten Vorstehabschnitt und wenigstens eine entsprechend ausgestaltete Aussparung auch ohne dazwischen wirksame Koppelelemente als Drehmitnahme-Steckverbindung zu verwenden. Eine Drehmomentübertragung über eine derartige Drehmitnahme-Steckverbindung, bei der der Innenumfang und der Außenumfang unmittelbar in formschlüssigen Eingriff miteinander stehen, ermöglicht ohne Frage eine zuverlässige und bei entsprechender Ausgestaltung im Wesentlichen spielfreie Drehmomentübertragung. Der Nachteil einer derartigen Ausführung der Drehmitnahme-Steckverbindung ohne bewegliche Koppelelemente ist aber, dass ein zur Erreichung von Selbsthemmung flach gewählter Konuswinkel ein Toleranzproblem bei der Montage derart schafft, dass eine vergleichsweise geringe radiale Toleranz nur durch eine große axiale Verschiebung zwischen Innenumfang und Außenumfang ausgeglichen werden kann. Dieses Problem wird durch die Zwischenschaltung der beweglichen Koppelelemente vermieden oder zumindest stark gemildert, da der in der Praxis stets notwendige Toleranzausgleich zumindest überwiegend durch die Koppelelemente selbst erfolgt.
Bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde davon ausgegangen, dass die Koppelelemente durch einen Koppelelementkäfig zusammengehalten und für die Montage in einer Sollposition gehalten werden. Verallgemeinert wird vorgeschlagen, dass die Koppelelemente oder zumindest eine Teilmenge der Koppelelemente, die mehrere Koppelelemente umfasst, durch eine Gruppierungsanordnung zu einer als Einheit habbaren Koppelelementgruppe oder/und in einer Soll-Position relativ zum zugeordneten Innenumfang oder/und relativ zum zugeordneten Außenumfang gehalten wird/werden.
17 zeigt ein Beispiel, bei dem die ebenfalls als Rollwalzen ausgeführten Koppelelemente 406 durch eine Folie (beispielsweise Kunststofffolie oder dünne Metallfolie) in Anlage an dem Innenumfang gehalten werden. Die Folie 460 ist im Querschnitt etwa U-förmig und umschließt von radial innen ringartig den Innenumfang der Nabe 302 samt den Koppelelementen 406. Die Folie 460 kann an axial gerichteten Ringflächen auf beiden axialen Seiten der Nabe 302 befestigt, beispielsweise angeklebt und formschlüssig gehalten sein. Dem Ausführungsbeispiel der 17 liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es für eine einfache Erstmontage der Steckverbindung im Prinzip auch ausreicht, die Elemente auf irgendeine Weise in einer geeigneten Ausgangsposition zu halten, wobei im Falle der Folie die Koppelelemente bei Beginn des Betriebes durch die Folie zu der Kontaktfläche zum anderen Teil, vorliegend dem Außen-Mehrkant, durchgedrückt werden. Die Folie 460 kann an Ort und Stelle verbleiben, da sie im Betrieb nicht weiter stört. Es sei noch darauf hingewiesen, dass 17 die Koppelelemente 406 in durchgezogener Darstellung in ihrer Montagestellung und in gestrichelter Darstellung in einer angenommenen Eingriffstellung zeigt.
Eine andere Möglichkeit, eine Mehrzahl von Koppelelementen zu einer als Einheit handhabbaren Koppelelementgruppe zu gruppieren, ist in 18 gezeigt. Hier sind die Koppelelemente wiederum als Rollzylinder 406'' ausgeführt, weisen aber eine axiale Bohrung 470 auf, durch die sich ein als Ring ausgeführtes langgestrecktes Elastomerelement 472 erstreckt. 18 ist ein Beispiel für eine Verbindung der Koppelelemente zu einem Elastomerverbund, der den Koppelelementen hinreichend Freigang gibt, um Toleranzen auszugleichen und durch Verstellung in die Eingriffstellung den formschlüssigen und im Wesentlichen spielfreien Drehmitnahmeeingriff herzustellen.
Während nach 18 nur ein Ring von durch das Elastomerelement 472 zusammengehaltenen Koppelelementen 406'' vorgesehen ist, zeigt 19 ein Beispiel auf, bei dem zwei derartige Ringe vorgesehen sind, die durch Elastomer-Verbindungsstege 474 verbunden sind und axial gegeneinander versetzt angeordnet sein können, beispielsweise für eine Aufnahme axial nebeneinander in einem Keilspalt zwischen einem Innenumfang und einem Außenumfang einer erfindungsgemäßen Drehmitnahme-Steckverbindung.
Es sei darauf hingewiesen, dass die 18 und 19 nur Beispiele zeigen, wie mehrere Koppelelemente vermittels Elastomermaterial zu einem Elastomerverbund verbunden sein können. Eine andere Möglichkeit ist beispielsweise, die zu verbindenden Koppelelemente gemeinsam in entsprechend geformtes Elastomermaterial aufzunehmen, beispielsweise einzubetten.

Claims

Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, mit einer Drehmitnahme-Steckverbindung zur Momentenübertragung zwischen in Momentenübertragungsverbindung stehenden oder zu bringenden Bauteilen oder Einheiten des Antriebsstrangs, die Steckverbindung umfassend: einen primärseitigen Koppelbereich (402, 422) an einer ersten Komponente (302) und einen sekundärseitigen Koppelbereich (420) an einer zweiten Komponente (34), von denen einer wenigstens eine von einem Innenumfang (422) oder wenigstens einem Innenumfangabschnitt (im Folgenden ebenfalls als Innenumfang angesprochen) begrenzte Aussparung (402) und der andere wenigstens einen einen Außenumfang oder wenigstens einen Außenumfangabschnitt (im Folgenden ebenfalls als Außenumfang angesprochen) aufweisenden Vorstehabschnitt (420) aufweist, der bezogen auf eine Drehachse (A) axial in die Aussparung (402) eingeführt oder einführbar ist, um einen formschlüsssigen Drehmitnahmeeingriff zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang vorzusehen, mit einer Mehrzahl von für eine Anordnung zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang vorgesehenen, den formschlüssigen Drehmitnahmeeingriff vermittelnden Koppelelementen (406; 406'; 406''), wobei die Momentenübertragung zwischen den Bauteilen oder Einheiten des Antriebsstrangs über die Koppelbereiche (402, 422, 420) und die Koppelelemente (406; 406'; 406'') erfolgt, wobei die Koppelelemente (406; 406'; 406'') zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang Bewegungsspiel haben und unter axialer Verstellung in eine Eingriffsstellung verstellbar sind, in der sie den im Wesentlichen spielfreien formschlüssigen Drehmitnahmeeingriff zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang vermitteln.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelelemente (406; 406'; 406'') zwischen der Eingriffsstellung und einer Montagestellung verstellbar sind oder zumindest für einen bestimmten Montagevorgang in der Montagestellung positionierbar sind, wobei die Koppelelemente in der Montagestellung ein das Einführen des Vorstehabschnitts in die Aussparung ermöglichendes oder erleichterndes Montagespiel gewähren.
Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelelemente (406; 406') auf Grundlage von im Betrieb auftretenden Fliehkräften in die Eingriffsstellung verstellbar sind.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Koppelelementen (406) zugeordnete Federanordnung (442) vorgesehen ist, die dafür ausgebildet ist, die Koppelelemente in die Eingriffsstellung zu verstellen oder diese zumindest in der Eingriffsstellung zu halten.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Teilmenge der Koppelelemente, die mehrere Koppelelemente (406; 406'; 406'') umfasst, vermittels einer das Bewegungsspiel der Koppelelemente relativ zueinander begrenzenden oder/und die Koppelelemente miteinander verbindenden Gruppierungsanordnung (408; 408'; 460; 472; 472, 474) zu einer als Einheit handhabbaren Koppelelementgruppe gruppiert ist oder/und vermittels einer/der Gruppierungsanordnung (408; 408'; 460; 472; 472, 474) in einer Soll-Position relativ zum zugeordneten Innenumfang oder/und relativ zum zugeordneten Außenumfang gehalten ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppierungsanordnung einen Koppelelementkäfig (408; 408') umfasst.
Antriebsstrang nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Koppelelementkäfig (408, 408') radialelastisch oder radialnachgiebig ausgeführt ist oder/und den Koppelelementen axiales oder/und radiales Spiel gewährt.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppierungsanordnung wenigstens ein die Koppelelemente zu einem Elastomerverbund verbindendes Elastomermaterialelement (472; 472, 474) umfasst.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppierungsanordnung wenigstens ein Bandmaterialelement oder Schichtmaterialelement (460) aufweist, das die Koppelelemente miteinander verbindet oder/und in der Soll-Position hält.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenumfang und der Außenumfang einen Ringspalt (401 oder eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten Einzelspalten begrenzen, wobei der Ringspalt bzw. der jeweilige Einzelspalt eine in einer axialen Richtung abnehmende Spaltweite aufweist und die Koppelelemente (406; 406') bzw. jeweils wenigstens ein Koppelelement aufnimmt.
Antriebsstrang nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang zumindest im Bereich des (jeweiligen) Spalts (404) einen Flächenabschnitt aufweist, der in derjenigen axialen Richtung, in der die Spaltweite abnimmt, radial ansteigt.
Antriebsstrang nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenumfang zumindest im Bereich des (jeweiligen) Spalts (404) einen Flächenabschnitt aufweist, der in derjenigen axialen Richtung, in der die Spaltweite abnimmt, radial ansteigt.
Antriebsstrang nach Anspruch 11 und nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenabschnitt des Außenumfangs stärker radial ansteigt als der Flächenabschnitt des Innenumfangs.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenumfang bzw. der Außenumfang von in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten, ggf. durch Zwischenräume oder Spalten (436) voneinander getrennten Flächen gebildet ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenumfang oder/und der Außenumfang radialelastisch ausgeführt ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine der betreffenden Komponente (34) zugeordnete, mit einem Momenteinleitungsabschnitt (420) derselben in formschlüssigen Drehmitnahmeeingriff stehende Federanordnung (430) den Innenumfang bzw. den Außenumfang bildet.
Antriebsstrang nach Anspruch 14 und nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (430) über einen Ringabschnitt (434) einteilig zusammenhängende, in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte Federzungen (432) aufweist, die mit einer jeweiligen Federzungenseite gemeinsam den Innenumfang bzw. den Außenumfang bilden.
Antriebsstrang nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Momenteinleitungsabschnitt (420) einen den Außenumfang radial außen umschließenden weiteren Außenumfang bzw. einen vom Innenumfang radial außen umschlossenen weiteren Innenumfang aufweist, an dem die Federanordnung (430) formschlüssig derart angreift, dass sie zusammen mit den Koppelelementen (406) einen formschlüssigen Drehmitnahmeeingriff mit dem Innenumfang bzw. Außenumfang der anderen Komponente (302) vermittelt.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass vom primärseitigen Koppelbereich und dem sekundärseitigen Koppelbereich einer (402, 422) einen den Innenumfang oder den weiteren Innenumfang bildenden Innen-Mehrkant (422) aufweist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass vom primärseitigen Koppelbereich und dem sekundärseitigen Koppelbereich einer (420) einen den Außenumfang oder den weiteren Außenumfang bildenden Außen-Mehrkant (420) aufweist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelelemente von Wälzkörpern (406; 406'') oder Gleitkörpern (406') gebildet sind.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelelemente von Kugeln oder Zylindern (406; 406'') oder Keilplatten (406') gebildet sind.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Steckverbindung zwischen einer Antriebseinheit oder einer der Antriebseinheit nach geschalteten Momentenübertragungseinrichtung (300) und einer einem Getriebe vorgeschalteten Momentenübertragungseinrichtung (12; 450) angeordnet ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die der Antriebseinheit nachgeschaltete Momentenübertragungseinrichtung eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung (300) oder/und eine Zwei-Massen-Schwungradanordnung (300) aufweist oder mit der dem Getriebe vorgeschalteten Momentenübertragungseinrichtung (12) eine derartige Anordnung bildet.
Antriebsstrang nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Getriebe vorgeschaltete Momentenübertragungseinrichtung eine Kupplungseinrichtung (12) oder/und eine Drehmomentwandlereinrichtung (450) aufweist.
Antriebsstrang nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (12) als Doppel- oder Mehrfach-Kupplungseinrichtung ausgeführt ist, die eine einer ersten Getriebeeingangswelle zugeordnete erste Kupplungsanordnung und eine einer zweiten Getriebeeingangswelle zugeordnete zweite Kupplungsanordnung aufweist.