DE10261516B4

DE10261516B4 - Axialverstellvorrichtung mit Abfederung im Rücklauf

Info

Publication number: DE10261516B4
Application number: DE10261516A
Authority: DE
Inventors: Alexey Dipl.-Ing. Katsnelson; Kurt Dipl.-Ing. Müller; Adrian Dipl.-Ing. Chludek; Andreas Dipl.-Ing. Kelbel
Original assignee: GKN Driveline International GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 2002-12-23
Filing date: 2002-12-23
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2022-12-24
Also published as: US6886679B2; DE10261516A1; JP2004205040A; US20040134724A1

Abstract

Axialverstellvorrichtung umfassend
zwei relativ zueinander verdrehbare in einem Gehäuse (102) koaxial zueinander gelagerte Scheiben (24, 29), zwischen denen in über dem Umfang tiefenveränderlichen Paaren von Kugelrillen (34, 39) Kugeln (35) geführt sind;
eine der Scheiben (24, 29) ist axial abgestützt und die andere der Scheiben (24, 29) ist gegen elastische Rückstellkräfte von ersten Federmitteln (33) axial verschiebbar;
eine der Scheiben (24) ist von einem Antriebsmotor (11) über ein Rädergetriebe drehend antreibbar, während die andere der Scheiben (29) im Drehsinn im Gehäuse (102) abgestützt ist,
wobei zweite Federmittel (66) vorgesehen sind, die zwischen der im Drehsinn abgestützten Scheibe (29) und dem Gehäuse (102) eingesetzt sind und die beim Rücklauf der antreibbaren Scheibe (24) nach Erreichen der durch die Endanschläge dargestellten Endlage der Kugeln (35) in den Kugelrillen (34, 39) ein Überschwingen der antreibbaren Scheibe (29) zusammen mit der im Drehsinn abgestützten Scheibe (29) gegen elastische Rückstellkräfte der...

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialverstellvorrichtung umfassend zwei relativ zueinander verdrehbare in einem Gehäuse koaxial zueinander gelagerte Scheiben, zwischen denen in über dem Umfang tiefenveränderlichen Paaren von Kugelrillen in den Scheiben Kugeln geführt sind; eine der Scheiben ist axial abgestützt und die andere der Scheiben ist gegen elastische Rückstellkräfte von Federmitteln axial verschiebbar; eine der Scheiben ist über ein Rädergetriebe von einem Antriebsmotor antreibbar, während die andere der Scheiben im Drehsinn im Gehäuse abgestützt ist. Hierbei sind zweite Federmittel vorgesehen, die zwischen der im Drehsinn abgestützten Scheibe und dem Gehäuse eingesetzt sind und die beim Rücklauf der antreibbaren Scheibe nach Erreichen der durch die Endanschläge der Kugeln in den Kugelrillen ein Überschwingen der antreibbaren Scheibe zusammen mit der im Drehsinn abgestützten Scheibe gegen elastische Rückstellkräfte der zweiten Federmittel zulassen.

Eine Axialverstellvorrichtung dieser Art ist aus der DE 101 29 795 A1 bekannt. Hierbei wird die axial abgestützte Scheibe drehend angetrieben und die sich ihrerseits über die Kugeln an dieser abstützende axial verschiebbare Scheibe wird im Drehsinn festgehalten. Die drehend antreibbare Scheibe stützt sich hierbei über ein zusätzliches Axiallager ab.

Zum Betätigen der Axialverstellvorrichtung wird der Antriebsmotor in einer ersten Drehrichtung angetrieben, wobei die mit ihm über Untersetzungsstufen gekoppelte eine der Scheiben verdreht wird, wobei die Kugeln auf der im Drehsinn festgehalte nen Scheibe um den halben Verdrehwinkel der angetriebenen Scheibe abrollen. Die sich an der axial im Gehäuse abgestützten Scheibe über die Kugeln ihrerseits abstützende axial verschiebbare Scheibe wird hierbei gegen elastische Rückstellkräfte der ersten Federmittel axial verschoben.

Die in einer Ausgangsstellung 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 etwa um den halben Verdrehwinkel zu flacheren Rillenabschnitten, wodurch sich die Scheiben voneinander wegdrücken und einen Arbeitsbereich erreichen, in dem sie axiale Verstellkräfte ausüben können.

Wird der Antriebsmotor vom Arbeitsbereich der Scheiben ausgehend stromlos gesetzt, so wird durch die elastischen Rückstellkräfte der ersten Federmittel auf die axial verschiebbare Scheibe diese zurückgeschoben und die zumindest eine drehend antreibbare Scheibe über die Wirkung der Kugeln in den Kugelrillen zurückgedreht, bis die Kugeln in ihren Paaren von Kugelrillen gleichzeitig an den Endanschlägen anschlagen. Im wesentlichen gleiches geschieht, wenn der Antriebsmotor vom Arbeitsbereich der Scheiben ausgehend in Gegenrichtung angetrieben wird, bis die Scheiben wieder in die Ausgangsstellung gelangen und die Kugeln in ihren Paaren von Kugelrillen im wesentlichen gleichzeitig an den Endanschlägen anschlagen. Mit diesem Anschlagen der Kugeln an den Enden der Kugelrillen würden die rotierenden Massen des Systems, nämlich die verdrehbare der Scheiben, die Räder des Rädergetriebes sowie die Motorwelle des Antriebsmotors mit der Rotormasse abrupt gestoppt, sofern nicht zweite Federmittel vorgesehen wären, die den Impuls beim Abbremsen der Massen auffangen würden.

Der unverminderte Impuls beim abrupten Abstoppen der rotierenden Massen könnte zum Zahnbruch am Ritzel oder am Rädersatz oder zu anderen mechanischen Schäden führen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Konstruktion bereitzustellen, die den Impuls beim Abbremsen der zuvor genannten rotierenden Massen beim Anschlagen der Kugeln an den Endanschlägen in den Kugelrillen schadensfrei aufnehmen kann.

Die Lösung hierfür liegt darin, daß die drehend antreibbare Scheibe zugleich die gegen die Rückstellkräfte der ersten Federmittel axial verschiebbare Scheibe ist und die im Drehsinn abgestützte Scheibe zugleich die axial im Gehäuse abgestützte Scheibe ist. Hiermit können Axiallagermittel für die letztgenannte Scheibe gegenüber dem Gehäuse entfallen.

Dies erlaubt es, daß in begrenztem Umfang ein Weiterdrehen des spätestens bei Erreichen der Endanschläge stromlos gesetzten Motors oder des gegebenenfalls elektrisch gebremsten Motors ohne mechanische Überlasten im Antriebsstrang der antreibbaren Scheibe möglich ist, wobei die rotierenden Massen dann abgefedert und vorzugsweise zusätzlich gedämpft abgebremst werden können.

Eine bevorzugte Ausführung geht dahin, daß die im Drehsinn abgestützte Scheibe zwischen einem Drehanschlag im Gehäuse und den im Gehäuse abgestützten zweiten Federmitteln im Drehsinn gehalten ist, wobei sie gegen die Rückstellkräfte der zweiten Federmittel beim Überschwingen verdrehbar angeordnet ist. Die zweiten Federmittel können insbesondere von einer tangential zur Scheibe angeordnete Schraubendruckfeder gebildet werden, wobei sich die Schraubendruckfeder unmittelbar im Gehäuse abstützt und mit einem Nocken an der im Drehsinn gehaltenen Scheibe zusammenwirkt.

Eine andere Ausführung geht dahin, daß die zweiten Federmittel von einem elastischen Gummi- oder Kunststoffelement gebildet werden, das unmittelbar im Gehäuse eingesetzt ist und mit einem Nocken an der im Drehsinn gehaltenen Scheibe zusammenwirkt.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Gesamtdarstellung in einem Axialschnitt;
2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in Teildarstellung in einem Axialschnitt in einer anderen Schnittebene;
3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung nach 1 in einem Querschnitt.
In 1 ist eine Axialverstellvorrichtung gemäß der Erfindung in einer Einbausituation gezeigt. Ein Antriebsmotor 11 ist an einen Motorträger 101 angeschraubt, der von einer Motorwelle 12 durchsetzt wird. Der Motorträger 101 ist in einem Getriebe- und Kupplungsgehäuse 102 eingesetzt. Auf der Motorwelle 12 ist ein Wellenzapfen 14 mit einem Antriebsritzel 15 aufgesetzt. In das Gehäuse 101, 102 ist ein Lagerzapfen 18 eingesetzt, auf dem ein erstes Zahnrad 19 gelagert ist, das mit dem Ritzel 15 im Verzahnungseingriff ist. Auf dem Lagerzapfen 18 ist weiterhin ein zweites Zahnrad 20 gelagert, das mit dem ersten Zahnrad 19 drehfest verbunden ist. Das zweite Zahnrad 20 steht mit einem Zahnsegment 22 im Verzahnungseingriff, das mit einer ersten Scheibe 24 der Verstellvorrichtung fest verbunden ist. Diese Scheibe 24 ist über ein Rollenlager 23 drehbar auf einer Kupplungsnabe 103 gelagert. Auf die Kupplungsnabe 103 ist ein Flansch 26 aufgeschraubt, der sich über ein Axiallager 27 und ein Radiallager 28 im Gehäuse 102 abstützt. Der Flansch 26 ist mittels einer Dichtung 25 gegenüber dem Gehäuse 102 abgedichtet. Die drehend antreibbare Scheibe 24 wirkt mit einer weiteren Scheibe 29 zusammen, die verdrehbar auf einem Ansatz 21 im Getriebe- und Kupplungsgehäuse 102 gelagert ist und die sich axial unmittelbar im Gehäuse 102 abstützt. 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. Die Kugeln liegen außerhalb der Schnittebene. Die Scheibe 29 stützt sich im Drehsinn im Gehäuse 102 ab, wie später gezeigt wird.
Die Kupplungsnabe 103 ist auf einem Kupplungskorb 104 gelagert, der mit einem Hohlzapfen 105 in die Kupplungsnabe 103 eingreift. Die von der genannten Verstellvorrichtung verstellbare Kupplung weist Innenlamellen 51 und Außenlamellen 52 auf, von denen erstere mit der Kupplungsnabe 103 und zweitere mit dem Kupplungskorb 104 festverbunden sind. Die Lamellen stützen sich axial an der zum Flansch 106 ausgebildeten Kupplungsnabe 103 ab und werden von einer Druckplatte 53 axial beaufschlagt. Diese Druckplatte 53 stützt sich über eine Tellerfeder 33 an der Kupplungsnabe 103 ab. Die Druckplatte 53 wird mittels eines ein Nadellagers 32 axial verschoben, das unmittelbar von der Scheibe 24 beaufschlagt wird. Durch dieses axiale Verschieben wird über die Lamellen der Kupplungskorb 104 an die Kupplungsnabe 103 angekoppelt.
Bei einer positiven Verstellung der Verstellvorrichtung durch den Antriebsmotore 11 wird eine Verdrehung der ersten Scheibe 24 bewirkt und dadurch die zweite Scheibe 29 durch die von tieferen Kugelrillenbereichen zu flacheren Kugelrillenbereichen laufenden Kugeln 35 axial auf der Kupplungsnabe gegen die Rückstellkraft einer Tellerfeder 33 verschoben. Die Kupplung stellt üblicherweise eine Sperrkupplung in einem Differentialgetriebe dar. Bei einer Rückstellung der Verstellvorrichtung wird die Scheibe 24 durch den Antriebsmotor 11 in der entgegengesetzten Drehrichtung zurückgedreht, bis die Kugeln 35 die Endanschläge in den Kugelrillen 34, 39 erreichen. Das hierdurch bewirkte abrupte Abbremsen der Scheibe 24 wird insofern nicht unmittelbar auf die Rotormasse des Antriebsmotors übertragen, als die Scheibe 29 unter Verkürzung einer Druckfeder ein Überschwingen zuläßt, so daß die Rotormasse des Antriebsmotors und die Getriebemassen abgefedert werden. Näheres ist in 2 erkennbar. Der Antriebsmotor ist regelmäßig ein frequenzmodulierter Elektromotor.
In 2 ist die Kupplung nach 1 im Längsschnitt als Baugruppe dargestellt, wobei der Antriebsmotor und das Getriebe nicht gezeigt sind, da sie in einer anderen Ebene liegen. Gleiche Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern wie in 1 belegt. Auf die vorhergehende Beschreibung wird insoweit voll inhaltlich Bezug genommen. In dieser Figur ist erkennbar, daß die axial im Gehäuse 102 abgestützte Scheibe 29 im Drehsinn mittels einer Schraubendruckfeder 66 im Gehäuse 102 abgestützt ist. Die Schraubendruckfeder 66 ist so eingesetzt, daß sie ein Verdrehen der Scheibe 29 mit der Scheibe 24 zusammen im Rücklauf bei Erreichen der Endanschläge durch die Kugeln in den Kugelrillen zuläßt. Näheres ist in 3 erkennbar.
In 3 ist der vorhergezeigte Antrieb im Schnitt A-A aus 1 erkennbar. In die ser Figur ist die Schnittlinie B-B eingezeichnet, die den Axialschnitt nach 1 bezeichnet und die Schnittlinie C-C, die den Axialschnitt nach 2 bezeichnet. Gleiche Einzelheiten wie in den vorhergehenden Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern belegt. Auf die vorangehende Beschreibung wird voll inhaltlich Bezug genommen. Es ist erkennbar, daß die Schraubendruckfeder 66 im wesentlichen tangential zur Scheibe 29 liegt, die mit den Kugelrillen 39 und den Kugeln 35 in Ansicht erkennbar ist. Die Schraubendruckfeder 66 stützt sich gegen den Uhrzeigersinn unmittelbar an einem Absatz 67 im Gehäuse 102 ab und im Uhrzeigersinn an einem Nocken 69, der an der Scheibe 29 angeformt ist. Dieser Nocken 69 liegt seinerseits an einem Anschlag 68 im Gehäuse 102 an. Dies bedeutet, daß beim Einwirken eines Impulses auf die Scheibe 29 entgegen dem Uhrzeigersinn der Nocken 69 an der Scheibe 29 auf die Schraubendruckfeder 66 einwirkt, die sich elastisch verkürzt, wobei sie sich an dem Absatz 67 im Gehäuse 102 abstützt. Danach federt die Scheibe 29 im Uhrzeigersinn zurück und legt sich wieder mit dem Nocken 69 an dem Anschlag 68 im Gehäuse 102 an. Über Reibungskräfte zwischen Scheibe 29 und Gehäuse 102 kann hierbei eine Dämpfung des genannten Schwingungsvorganges sichergestellt werden.

11: Antriebsmotor
12: Motorwelle
13: Motorgehäuse
14: Wellenzapfen
15: Antriebsritzel
16
17
18: Lagerzapfen
19: Zahnrad
20: Zahnrad
21: Ansatz
22: Zahnsegment
23: Rollenlager
24: Scheibe
25: Deckel
26: Flansch
27: Axiallager
28: Radiallager
29: Scheibe
32: Nadellager
33: Tellerfeder
34: Rille
35: Kugel
36: Käfig
37
38
39: Rille
51: Innenlamelle
52: Außenlamelle
53: Druckplatte
66: Schraubendruckfeder
67: Absatz
68: Drehanschlag
69: Nocken
101: Motorträger
102: Gehäuse
103: Kupplungsnabe
104: Kupplungskorb
105: Hohlzapfen
106: Flansch

Claims

Axialverstellvorrichtung umfassend zwei relativ zueinander verdrehbare in einem Gehäuse (102) koaxial zueinander gelagerte Scheiben (24, 29), zwischen denen in über dem Umfang tiefenveränderlichen Paaren von Kugelrillen (34, 39) Kugeln (35) geführt sind; eine der Scheiben (24, 29) ist axial abgestützt und die andere der Scheiben (24, 29) ist gegen elastische Rückstellkräfte von ersten Federmitteln (33) axial verschiebbar; eine der Scheiben (24) ist von einem Antriebsmotor (11) über ein Rädergetriebe drehend antreibbar, während die andere der Scheiben (29) im Drehsinn im Gehäuse (102) abgestützt ist, wobei zweite Federmittel (66) vorgesehen sind, die zwischen der im Drehsinn abgestützten Scheibe (29) und dem Gehäuse (102) eingesetzt sind und die beim Rücklauf der antreibbaren Scheibe (24) nach Erreichen der durch die Endanschläge dargestellten Endlage der Kugeln (35) in den Kugelrillen (34, 39) ein Überschwingen der antreibbaren Scheibe (29) zusammen mit der im Drehsinn abgestützten Scheibe (29) gegen elastische Rückstellkräfte der zweiten Federmittel (66) zulassen, dadurch gekennzeichnet, daß die drehend antreibbare Scheibe (24) die gegen die Rückstellkräfte der ersten Federmittel (33) axial verschiebbare Scheibe ist und die im Drehsinn abgestützte Scheibe (29) die axial im Gehäuse (102) abgestützte Scheibe ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Drehsinn abgestützte Scheibe (29) zwischen einem Drehanschlag (68) im Gehäuse und den im Gehäuse abgestützten zweiten Federmitteln (66) im Drehsinn gehalten ist, wobei die Scheibe (29) gegen die zweiten Federmittel (66) beim Überschwingen verdrehbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Federmittel (66) von einer tangential zur Scheibe (29) angeordneten Schraubendruckfeder gebildet werden, wobei sich die Druckfeder im Gehäuse abstützt und mit einem Nocken an der im Drehsinn gehaltenen Scheibe (29) zusammenwirkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Federmittel (66) von einem elastischen Gummi- der Kunststoffelement gebildet werden, das unmittelbar im Gehäuse (102) eingesetzt ist und mit einem Nocken an der im Drehsinn gehaltenen Scheibe (29) zusammenwirkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Federmittel (33) konzentrisch zu den Scheiben (24, 29) angeordnete Tellerfedern sind.