DE10242928B4

DE10242928B4 - Axialverstellvorrichtung mit mehrfacher Kugelbestückung

Info

Publication number: DE10242928B4
Application number: DE10242928A
Authority: DE
Inventors: Fred Kramer
Original assignee: GKN Viscodrive GmbH
Current assignee: GKN Viscodrive GmbH
Priority date: 2002-09-16
Filing date: 2002-09-16
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2022-09-17
Also published as: DE10242928A1

Abstract

Axialverstellvorrichtung umfassend
zwei relativ zueinander verdrehbare koaxial zueinander gelagerte Scheiben (24, 29), zwischen denen in über dem Umfang tiefenveränderlichen Paaren von Kugelrillen (34, 39) Kugeln (35) geführt sind;
von den Scheiben (24, 29) ist eine axial abstützt und eine gegen elastische Rückstellkräfte von Federmitteln (33) axial verschiebbar;
zumindest eine der Scheiben ist von einem Antriebsmotor (11) drehend antreibbar,
dadurch gekennzeichnet,
daß in jedem Paar von Kugelrillen (34, 39) zumindest zwei Kugeln (35) geführt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialverstellvorrichtung umfassend zwei relativ zueinander verdrehbare koaxial zueinander gelagerte Scheiben, zwischen denen in über dem Umfang tiefenveränderlichen Paaren von Kugelrillen in den Scheiben Kugeln geführt sind; von den Scheiben ist eine axial abgestützt und eine gegen elastische Rückstellkräfte von Federmitteln axial verschiebbar; zumindest eine der Scheiben ist von einem Antriebsmotor drehend antreibbar ( DE 40 07 506 C1 ).

Hierbei kann eine drehend angetriebene Scheibe zugleich die sich axial verschiebende sein, was jedoch die Ausnahme darstellt. Üblicherweise wird die abgestützte Scheibe drehend angetrieben und die sich ihrerseits über die Kugeln an dieser abstützende axial verschiebbare Scheibe verdrehfest gehalten.

Zum Betätigen der Axialverstellvorrichtung wird der Antriebsmotor in einer ersten Drehrichtung angetrieben, wobei die mit ihm z. B. über Untersetzungsstufen gekoppelte zumindest eine der Scheiben verdreht wird und die sich an der axial abgestützten Scheibe ihrerseits abstützende axial verschiebbare Scheibe gegen elastische Rückstellkräfte der Federmittel axial verschoben wird.

Die in den Paaren von Kugelrillen an Endanschlägen anliegenden Kugeln, die dort zugleich in den tiefsten Rillenabschnitten liegen, laufen durch das relative Verdrehen der Scheiben gegeneinander zu flacheren Rillenabschnitten, wodurch sich die Scheiben voneinander wegdrücken.

Wird der Antriebsmotor in Gegenrichtung angetrieben oder stromlos gesetzt, so wird durch die elastische Rückstellkraft der Federmittel auf die axial verschiebbare Scheibe diese zurückgeschoben und die zumindest eine drehend antreibbare Scheibe aktiv vom Antriebsmotor oder über die Wirkung der Kugeln in den Kugelrillen zurückgedreht, bis die Kugeln in ihren Paaren von Kugelrillen an den Endanschlägen anschlagen.

Die Kugeln in den Kugelrillen sind hohen Druckkräften ausgesetzt, so daß Schäden an den Kugeln (Pittings) nicht auszuschließen sind. Hierdurch kann es zu einem Blockieren der Kugeln und zu Beschädigungen auch an den Kugelrillen kommen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Konstruktion bereitzustellen, die zu einer reduzierten Bauteilbelastung der Kugeln und Kugelrillen führt.

Die Lösung besteht darin, daß in jedem Paar von Kugelrillen zumindest zwei Kugeln geführt sind. Eine größere Anzahl von Kugeln je Rillenpaar ist möglich; hierbei soll jedoch der Verdrehbereich der Scheiben relativ zueinander nicht zu sehr eingeschränkt werden. Die einzelnen Kugelrillen können daher eine Verschwenkung in Richtung des Achsabstandes erhalten und sich in Umfangsrichtung überdecken und teilweise parallel zueinander verlaufen. Hierdurch kann der Verdrehbereich trotz Verwen dung einer größeren Anzahl von Kugeln ausreichend groß gehalten werden.

Durch die höhere Kugelzahl sinkt die spezifische Belastung, so daß gegebenenfalls kleinere Kugeln und damit flachere Kugelrillen verwendet werden können. Hierdurch kann die axiale Baulänge der Vorrichtung reduziert werden.

In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß drei Paare von Kugelrillen vorgesehen sind. Weiterhin wird vorgeschlagen, daß ein Käfig für die Kugeln vorgesehen ist, der die zumindest zwei Kugeln in jedem Paar von Kugelrillen in Umfangsabstand voneinander zwischen den Scheiben hält. Als günstig wird weiterhin angegeben, daß die Kugelrillen einen von der Kreisbogenform abweichenden Querschnitt haben, wobei die Kugeln jeweils Zweipunktkontakt mit den einzelnen Kugelrillen haben.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung

a) in einem Axialschnitt,
b) in axialer Ansicht;

2 zeigt eine der Scheiben nach 1 als Einzelheit

a) in axialer Ansicht in einer Ausführung mit fünf Kugelrillen,
b) mit einer Kugelrillenform als Einzelheit im Längsschnitt;

3 zeigt die zweite der Scheiben nach 1 als Einzelheit in einer Einzelheit mit drei Kugelrillen

a) im Axialschnitt,
b) mit einer Kugelrillenform im Querschnitt.

In 1a ist eine Axialverstellvorrichtung gemäß der Erfindung in einer Einbausituation gezeigt. An einem Antriebsmotor 11 ragt aus einem Gehäuseansatz 13 das Ende einer Motorwelle 12 hervor. Der Gehäuseansatz 13 ist in eine Zentrierbohrung 101 in einer Gehäusewand 102 eingesetzt. Auf dem Wellenende 12 ist ein Wellenzapfen 14 mit einem Antriebsritzel 15 aufgesetzt. In die Gehäusewand 102 ist in eine Bohrung 103 ein Lagerzapfen 18 eingesetzt, auf dem ein Hülsenritzel 19 über zwei Nadellager 41, 42 unmittelbar gelagert ist. Auf das Hülsenritzel 19 wiederum ist ein Zahnrad 20 aufgepreßt, das mit dem Ritzel 15 im Verzahnungseingriff ist. Das Hülsenritzel 19 steht mit seiner Verzahnung mit einem Zahnsegment 22 im Verzahnungseingriff, das mit einer ersten Scheibe 24 der Verstellvorrichtung fest verbunden ist. Diese Scheibe 24 ist über ein Nadellager 23 drehbar auf einem Ansatz 21 eines Kupplungsdeckels 25 gelagert, auf dem sie sich über ein Axiallager 26, eine Scheibe 27 und einen Sicherungsring 28 axial abstützt. Die drehend antreibbare Scheibe 24 wirkt mit einer weiteren Scheibe 29 zusammen, die gleitend auf einem Ansatz 16 an der Scheibe 24 gelagert ist und die sich über ein Axiallager 30 und eine Scheibe 31 an Druckfedern 33 im Kupplungsdeckel 25 abstützt. In den Druckfedern 33 liegen Druckstifte 32 ein, die die Stellglieder bilden. In den einander zugewandten Flächen der Scheiben 24, 29 befinden sich Paare von über dem Umfang tiefenveränderlichen Rillen 34, 39, in denen Kugeln 35 laufen, die in einem Kugelkäfig 36 gehalten sind. Jede der Rillen verläuft von einem ersten Anschlag mit größter Rillentiefe zu einem zweiten Anschlag mit geringster Rillentiefe. Die Scheibe 29 hat einen Radialansatz 37 mit einer Führungsklaue 38. Die Führungsklaue 38 gleitet längsverschieblich auf einem Haltestift 40, der in eine Bohrung 105 in einer Gehäusewand 106 fest eingesetzt ist und der auf diese Weise die axialverschiebliche Scheibe 29 verdrehgesichert festhält.
In 1b sind die gleichen Einzelheiten wie in 1a mit gleichen Ziffern bezeichnet. Auf die dortige Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. Weitere Einzelheiten sind wie folgt zu erwähnen.
In der Ansicht nach 1b ist erkennbar, daß am Ansatz 37 der Scheibe 29 eine Blattfeder 81 angeschraubt ist, deren freies Ende mit einer Anlaufkurve 82 am Zahnsegment 22 der ersten Scheibe 24 zusammenwirkt. Hierbei gleitet das Ende der Blattfeder 81 zunächst an der Anlaufkurve 82 unter Erzeugung von Reibungskräften entlang, bis es an einem Anschlag 83 am Zahnsegment 22 anschlägt und die Blattfeder 81 beim weiteren Verdrehen verkürzt wird. Der wirksame Eingriff der Blattfeder am Anschlag 83 erfolgt hierbei bereits bevor die Kugeln die Endanschläge in den Kugelrillen erreicht haben.
In 2 ist die Scheibe 29 in der Darstellung a in Axialansicht gezeigt, wobei der Ansatz 37 und die Führungsklaue 38 als Einzelheiten erkennbar sind. In dieser Darstellung ist die Form der Kugelrillen 39 im einzelnen erkennbar. Es sind fünf gleichmäßig umfangsverteilte gleich lange Kugelrillen 39 ausgeführt, die von einem ersten Endanschlag 71 größter Tiefe am Ende A zu einem zweiten Endanschlag 72 geringster Tiefe am Ende B verlaufen. Die Kugelrillen in einer hierzu passenden Scheibe 24 bilden in Ansicht das vollständig gleiche Bild, so daß bei bestimmungsgemäßer Montage jeweils Rillenpaare mit ihren ersten Enden A in Deckung gebracht werden können, wobei eine Kugel an den ersten Endanschlägen 71 anliegt und die Scheiben ihre am weitesten angenäherte Position haben. Eine relative Verdrehung der Scheiben gegeneinander läßt die Kugeln in beiden Rillen eines Rillenpaares zu den Enden B verlaufen, wodurch sich die axialbewegliche der Scheiben von der axial abgestützten entfernt, bis eine andere Kugel an den zweiten Endanschlägen 72 anliegt.
In der Darstellung b ist die Bahnform im Längsschnitt gezeigt, bei der die Kugelanschläge 71, 72 an der tiefsten Stelle A bzw. der flachsten Stelle B der Kugelrille 39 ausgebildet sind und kugelschalenförmig sind.
In 3 ist die Scheibe 24 in der Darstellung a in Axialansicht mit Kugelbestückung gezeigt, wobei das Zahnsegment 22 als Einzelheit erkennbar ist. Es sind drei gleich lange gleichmäßig umfangsverteilte Kugelrillen 34 ausgeführt, die von einem ersten axialen Endanschlag 71 größter Tiefe am Ende A zu einem zweiten Endanschlag 72 geringster Tiefe am Ende B verlaufen. Die Kugelrillen in einer hierzu passenden Scheibe 29 bilden in Ansicht das vollständig gleiche Bild, so daß bei bestimmungsgemäßer Montage jeweils Rillenpaare mit ihren ersten Enden A in Deckung gebracht werden können. Die Kugelrillen sind jeweils mit zwei Kugeln 35 bestückt, die von einem nicht dargestellten Käfig in dem dargestellten Umfangsabstand voneinander gehalten werden. Jeweils eine der Kugeln 35 liegt nahe den zweiten Endanschlägen B, wobei die Scheiben ihre am weitesten voneinander entfernte Position haben. Eine relative Verdrehung der Scheiben gegeneinander läßt die Kugeln 35 in beiden Rillen eines Rillenpaares in Richtung zu den Endanschlägen A verlaufen, wodurch sich die axialbewegliche der Scheiben der axial abgestützten annähert, bis die jeweils andere der Kugeln an den ersten Endanschlägen A anschlägt.
In der Darstellung b ist die Bahnform im Querschnitt gezeigt. Die Kugelrille 34 hat über einem Grund 43 mit kleinerem Durch messer als dem der Kugel 35 zwei gerade sich V-förmig öffnende Flanken 44, 45, die zwei Kontaktpunkte 46, 47 mit der Kugel bilden.

11: Antriebsmotor
12: Motorwelle
13: Motorgehäuse
14: Wellenzapfen
15: Antriebsritzel
16: Ansatz
17
18: Lagerzapfen
19: Hülsenritzel
20: Zahnrad
21: Ansatz
22: Zahnsegment
23: Nadellager
24: Scheibe
25: Deckel
26: Axiallager
27: Scheibe
28: Sicherungsring
29: Scheibe
30: Axiallager
31: Scheibe
32: Druckstift
33: Druckfeder
34: Rille
35: Kugel
36: Käfig
37: Radialansatz
38: Führungsklaue, -nut
39: Rille
40: Haltestift
41: Nadellager
42: Nadellager
43: Grund
44: Flanke
45: Flanke
46: Kontaktpunkt
47: Kontaktpunkt
101: Zentrierbohrung
102: Gehäusewand
103
104
105: Bohrung
106: Gehäusewand

Claims

Axialverstellvorrichtung umfassend zwei relativ zueinander verdrehbare koaxial zueinander gelagerte Scheiben (24, 29), zwischen denen in über dem Umfang tiefenveränderlichen Paaren von Kugelrillen (34, 39) Kugeln (35) geführt sind; von den Scheiben (24, 29) ist eine axial abstützt und eine gegen elastische Rückstellkräfte von Federmitteln (33) axial verschiebbar; zumindest eine der Scheiben ist von einem Antriebsmotor (11) drehend antreibbar, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Paar von Kugelrillen (34, 39) zumindest zwei Kugeln (35) geführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Paare von Kugelrillen (34, 39) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Käfig (36) für die Kugeln (35) vorgesehen ist, der die zumindest zwei Kugeln in jedem Paar von Kugelrillen (34, 39) in Umfangsabstand voneinander zwischen den Scheiben (24, 29) hält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrillen (34, 39) einen von der Kreisbogenform abweichenden Querschnitt haben, wobei die Kugeln jeweils Zweipunktkontakt mit den einzelnen Kugelrillen (34, 39) haben.