DE19523584A1

DE19523584A1 - Positive shaft-hub connection

Info

Publication number: DE19523584A1
Application number: DE19523584A
Authority: DE
Inventors: Alfred Skrabs; Dietmar Illerhaus; Herbert Mozer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1995-06-29
Filing date: 1995-06-29
Publication date: 1997-01-02
Also published as: WO1997001714A1

Abstract

The invention concerns an interlocking shaft-hub connection, preferably for a continuously variable transmission. The shaft (15) and hub (25) are centred relative to each other in each case via two surfaces each having an engagement profile (28, 31).

Description

Die Erfindung betrifft eine formschlüssige Wellen- Naben-Verbindung, vorzugsweise für ein CVT.The invention relates to a positive wave Hub connection, preferably for a CVT.

Stufenlose Automatgetriebe, nachfolgend CVT genannt (Continuously Variable Transmission), bestehen aus folgen den Baugruppen Anfahreinheit Vorwärts-/Rückwärtsfahrein heit, Variator, Zwischenwelle und Differential. Üblicher weise werden derartige CVT von einer Brennkraftmaschine über eine Antriebswelle, zum Beispiel Kurbelwelle, ange trieben. Als Anfahreinheit dient entweder eine Anfahrkupp lung oder ein hydrodynamischer Wandler. Die Vorwärts-/Rück wärtsfahreinheit dient der Drehrichtungsumkehr für die Rückwärtsfahrt. Die Vorwärts-/Rückwärtsfahreinheit ist meist als ein Planetenwendegetriebe ausgeführt. Dieses be steht aus mindestens einem Sonnenrad, mehreren Planeten, einem Hohlrad, einer Bremse und einer Kupplung der Lamel lenbauart. Der Variator besteht aus zwei Kegelscheibenpaa ren und einem Umschlingungsorgan. Jedes Kegelscheibenpaar wiederum besteht aus einer in axialer Richtung feststehen den ersten Kegelscheibe und einer in axialer Richtung ver schiebbaren zweiten Kegelscheibe. Zwischen diesen Kegel scheibenpaaren läuft das Umschlingungsorgan, zum Beispiel ein Schubgliederband. Über die Verstellung der zweiten Ke gelscheibe ändert sich der Laufradius des Umschlingungsor gans und somit die Übersetzung des CVT. Das zweite Kegel scheibenpaar ist drehfest mit einer Abtriebswelle verbun den. Die Abtriebswelle überträgt das Moment über ein Zahn radpaar auf die Zwischenwelle. Die Zwischenwelle dient der Drehrichtungsumkehr und der Moment- und Drehzahlanpassung. Das Moment der Zwischenwelle wird über ein weiteres Zahn radpaar auf das Differential übertragen. Continuously variable automatic transmission, hereinafter called CVT (Continuously Variable Transmission) consist of follow the forward / reverse drive start-up modules unit, variator, intermediate shaft and differential. More common Such CVT are from an internal combustion engine via a drive shaft, for example a crankshaft drove. Either a starting clutch serves as the starting unit tion or a hydrodynamic converter. The forward / backward forward drive unit serves to reverse the direction of rotation for the Reverse drive. The forward / reverse drive unit is mostly designed as a planetary gear. This be consists of at least one sun gear, several planets, a ring gear, a brake and a clutch of the lamella lenbauart. The variator consists of two pairs of conical disks ren and a wrapping organ. Each conical disk pair in turn consists of a fixed in the axial direction the first conical disk and one in the axial direction sliding second cone pulley. Between this cone the looping element runs, for example a push link belt. About the adjustment of the second ke gel disc changes the running radius of the wrap or goose and thus the translation of the CVT. The second cone disc pair is non-rotatably connected to an output shaft the. The output shaft transmits the torque via a tooth pair of wheels on the intermediate shaft. The intermediate shaft serves the Reversal of direction of rotation and torque and speed adjustment. The moment of the intermediate shaft is over another tooth Transfer pair of wheels to the differential.

Aus der Automobiltechnischen Zeitschrift 96 (1994) 6, Seite 380, Bild 3, ist ein CVT bekannt, bei dem das Moment der Abtriebswelle auf die Zwischenwelle über ein Zahnrad paar übertragen wird. Das Zahnrad, nachfolgend als Nabe bezeichnet, welches auf der Abtriebswelle sich befindet, zentriert sich über eine Fläche auf der Abtriebswelle. Die Übertragung des Moments von der Abtriebswelle auf die Nabe erfolgt formschlüssig über eine Verzahnung. Bedingt durch die einseitige Zentrierung tritt bei Belastung dieser An ordnung ein Kippmoment auf. Das Kippmoment verursacht eine ungleichmäßige Belastung des Zahnradpaares.From the Automobiltechnische Zeitschrift 96 (1994) 6, Page 380, Figure 3, a CVT is known in which the moment the output shaft to the intermediate shaft via a gear couple is transferred. The gear, hereinafter referred to as the hub designated, which is located on the output shaft, centered over a surface on the output shaft. The Transmission of the torque from the output shaft to the hub takes place positively via a toothing. Due the one-sided centering occurs when this is loaded order a tilting moment. The overturning moment causes one uneven load on the gear pair.

Ausgehend von diesem Stand der Technik hat die Erfin dung zur Aufgabe, die bestehende Anordnung weiterzuentwic keln.Based on this state of the art, the Erfin the task of further developing the existing arrangement keln.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine form schlüssige Wellen-Naben-Verbindung gelöst, bei der die Wel le zwei Flächen an der Außenkontur aufweist und zwischen den beiden Flächen sich ein Mitnahmeprofil befindet. Die beiden Flächen befinden sich auf unterschiedlichen Wellen durchmessern. Die Nabe weist ebenfalls zwei Flächen an der Innenkontur auf, wobei sich zwischen den beiden Flächen ebenfalls ein Mitnahmeprofil befindet. Die beiden Flächen der Nabe befinden sich auf unterschiedlichen Nabendurchmes sern. Die Flächen und das Mitnahmeprofil der Welle und die Flächen und das Mitnahmeprofil der Nabe liegen sich gegen über, so daß sich Nabe und Welle über diese Flächen zuein ander zentrieren. Das Moment wird von der Welle zur Nabe bzw. vice versa mittels des Mitnahmeprofils übertragen.The object is achieved by a form coherent shaft-hub connection solved, in which the wel le has two surfaces on the outer contour and between there is a take-away profile in both areas. The both surfaces are on different waves diameter. The hub also has two faces on the Inner contour, being between the two surfaces there is also a take-away profile. The two faces the hub are on different hub diameters ser. The areas and the driving profile of the shaft and the Surfaces and the driving profile of the hub are opposed to each other over, so that the hub and shaft meet over these surfaces center other. The moment turns from the shaft to the hub or vice versa transmitted using the take-away profile.

Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, daß durch die doppelte Zentrierung, auch unter Belastung, ein gleichmäßiger Zahneingriff gewährleistet ist. The solution according to the invention has the advantage that due to the double centering, even under load Even meshing is guaranteed.

In einer Ausgestaltung hierzu wird vorgeschlagen, daß bei der Herstellung der Nabe das Mitnahmeprofil sich über die gesamte Länge der Nabe erstreckt und die beiden Flächen durch nachträgliches Abtragen des Mitnahmeprofils entste hen. Die Ausgestaltung bietet den Vorteil, daß die Nabe symmetrisch ausgeführt ist. Bei einer Wärmebehandlung der Nabe treten somit geringere Toleranzen auf.In an embodiment of this, it is proposed that in the manufacture of the hub the driving profile itself extends the entire length of the hub and the two surfaces by subsequently removing the take-away profile hen. The design offers the advantage that the hub is executed symmetrically. With a heat treatment of the The hub thus has smaller tolerances.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Nabe für die Bearbeitung nur einmal eingespannt werden muß. Hierdurch werden Rundlauffehler verhindert.Another advantage is that the hub for the Machining only needs to be clamped once. Hereby runout errors are prevented.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß bei der Herstellung der Nabe das Mitnahmeprofil sich nur über einen Teil der Länge der Nabe erstreckt. Eine der beiden Flächen entsteht durch nachträgliches Abtragen des Mitnahmeprofils.In a further embodiment, it is proposed that that in the manufacture of the hub, the driving profile itself extends only over part of the length of the hub. One of the Both surfaces are created by removing the Take-away profile.

In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbei spiel dargestellt.A preferred embodiment is shown in the drawings game shown.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Systemschaubild eines CVT; Fig. 1 is a system diagram of a CVT;

Fig. 2 eine erste Ausgestaltung der Wellen-Naben- Verbindung und Fig. 2 shows a first embodiment of the shaft-hub connection and

Fig. 3 eine zweite Ausgestaltung der Wellen-Naben- Verbindung. Fig. 3 shows a second embodiment of the shaft-hub connection.

Fig. 1 zeigt ein Systemschaubild, bestehend aus einer Antriebseinheit 1, zum Beispiel Brennkraftmaschine, einem CVT 3 und einem elektronischen Steuergerät 19. Das CVT 3 wird von der Antriebseinheit 1 über eine Antriebswelle 2 angetrieben. Die Antriebswelle 2 treibt eine Anfahreinheit an. In Fig. 1 ist als Anfahreinheit ein hydrodynamischer Wandler 4 dargestellt. Der hydrodynamische Wandler 4 be steht bekanntermaßen aus einem Pumpenrad 5, Turbinenrad 6 und Leitrad 7. Parallel zum hydrodynamischen Wandler ist eine Wandlerüberbrückungskupplung ohne Bezugszeichen darge stellt. Mit dem Pumpenrad 5 des hydrodynamischen Wandlers 4 ist eine Pumpe 8 verbunden. Die Pumpe 8 fördert das Hydrau likmedium aus dem Schmiermittelsumpf zu den Stellgliedern des CVT 3. Das Turbinenrad 6 bzw. die Wandlerüberbrückungs kupplung treiben eine erste Welle 9 an. Diese Welle 9 wie derum treibt eine Vorwärts-/Rückwärtsfahreinheit 10 an. Ausgangsgröße der Vorwärts-/Rückwärtsfahreinheit ist eine zweite Welle 11. Die zweite Welle 11 ist mit dem Variator verbunden. Der Variator besteht aus einem ersten Kegel scheibenpaar 12, einem zweiten Kegelscheibenpaar 14 und einem Umschlingungsorgan 13. Das Umschlingungsorgan 13 läuft zwischen den beiden Kegelscheibenpaaren 12 und 14. Bekanntermaßen besteht jedes Kegelscheibenpaar aus einer in axialer Richtung feststehenden ersten Kegelscheibe und ei ner in axialer Richtung verschiebbaren zweiten Kegelschei be. Die Übersetzung des Getriebes wird verändert, indem die Position der verschiebbaren zweiten Kegelscheibe geändert wird. Dadurch ändert sich bekanntermaßen der Laufradius des Umschlingungsorgans 13 und somit die Übersetzung. Der Va riator ist mit einer Abtriebswelle 15 verbunden. Fig. 1 shows a system diagram consisting of a drive unit 1, for example, internal combustion engine, a CVT 3 and an electronic control device 19. The CVT 3 is driven by the drive unit 1 via a drive shaft 2 . The drive shaft 2 drives a starting unit. In Fig. 1, a hydrodynamic torque converter 4 is represented as a starting unit. The hydrodynamic converter 4 be known to consist of a pump wheel 5 , turbine wheel 6 and stator 7th Parallel to the hydrodynamic converter is a converter lock-up clutch without reference numerals Darge represents. A pump 8 is connected to the pump wheel 5 of the hydrodynamic converter 4 . The pump 8 conveys the hydraulic medium from the lubricant sump to the actuators of the CVT 3 . The turbine wheel 6 and the converter lockup clutch drive a first shaft 9 . This shaft 9 in turn drives a forward / reverse drive unit 10 . The output variable of the forward / reverse drive unit is a second shaft 11 . The second shaft 11 is connected to the variator. The variator consists of a first pair of conical pulleys 12 , a second pair of conical pulleys 14 and a looping element 13 . The looping member 13 runs between the two pairs of conical pulleys 12 and 14 . As is known, each pair of conical disks consists of a first conical disk which is fixed in the axial direction and a second conical disk which can be moved in the axial direction. The gear ratio is changed by changing the position of the displaceable second cone pulley. As is known, this changes the running radius of the wrapping member 13 and thus the translation. The Va riator is connected to an output shaft 15 .

Eine Zwischenwelle 16 ist mit der Abtriebswelle 15 über ein Zahnradpaar verbunden. Die Zwischenwelle 16 dient der Dreh richtungsumkehr und einer Drehmoment- und Drehzahlanpas sung. Die Zwischenwelle 16 ist über ein Zahnradpaar mit dem Differential 17 verbunden. Ausgangsgröße des Differen tials 17 sind die beiden Achshalbwellen 18A und 18B, die auf die Antriebsräder des Fahrzeugs führen.An intermediate shaft 16 is connected to the output shaft 15 via a gear pair. The intermediate shaft 16 serves to reverse the direction of rotation and a torque and speed adjustment. The intermediate shaft 16 is connected to the differential 17 via a gear pair. The output variable of the differential 17 are the two axle half-shafts 18 A and 18 B, which lead to the drive wheels of the vehicle.

Das elektronische Steuergerät 19 steuert über nicht darge stellte elektromagnetische Stellglieder das CVT 3. Vom elektronischen Steuergerät 19 sind als Funktionsblöcke der Micro-Controller 20, ein Funktionsblock Berechnung 22 und ein Funktionsblock Steuerung Stellglieder 21 dargestellt. Am elektronischen Steuergerät 19 sind Eingangsgrößen 23 angeschlossen. Eingangsgrößen 23 sind zum Beispiel das Si gnal einer Drosselklappe, das Signal der Drehzahl der An triebseinheit, das Signal der Fahrzeuggeschwindigkeit und die Drehzahlsignale der Kegelscheibenpaare 12 bzw. 14. Der Micro-Controller 20 berechnet mittels des Funktions blockes 22 aus den Eingangsgrößen 23 die Funktionsparameter für das CVT 3. Diese werden mittels des Funktionsblockes Steuerung Stellglieder 21 über die nicht dargestellten elektromagnetischen Stellglieder, welche sich im hydrauli schen Steuergerät 24 des CVT 3 befinden, eingestellt. Funk tionsparameter des CVT 3 sind zum Beispiel die Übersetzung und der Anpreßdruck zweite Kegelscheibe zu Umschlingungs organ 13.The electronic control unit 19 controls the CVT 3 via electromagnetic actuators (not shown ) . From the electronic control unit 19 , the micro-controller 20 , a function block calculation 22 and a function block control actuators 21 are represented as function blocks. Input variables 23 are connected to the electronic control unit 19 . Input variables 23 are, for example, the signal of a throttle valve, the signal of the speed of the drive unit, the signal of the vehicle speed and the speed signals of the conical disk pairs 12 and 14 . The micro-controller 20 uses the function block 22 to calculate the function parameters for the CVT 3 from the input variables 23 . These are set by means of the function block control actuators 21 via the electromagnetic actuators, not shown, which are located in the hydraulic control unit 24 of the CVT 3 . Function parameters of the CVT 3 are, for example, the translation and the contact pressure of the second conical pulley to the belt organ 13 .

Fig. 2 zeigt eine erste Ausgestaltung der formschlüs sigen Wellen-Naben-Verbindung. Diese besteht aus der Ab triebswelle 15 und der Nabe 25. Die Abtriebswelle 15 weist zwei Flächen 26 und 27 an der Außenkontur auf. Zwischen den beiden Flächen 26 und 27 befindet sich ein Mitnahme profil 28. Die Fläche 26 liegt auf einem Wellendurchmes ser D1. Die Fläche 27 liegt auf einem Wellendurchmesser D2. Wie in der Zeichnung dargestellt, unterscheiden sich die beiden Wellendurchmesser. Die Nabe 25 weist zwei Flächen 29 und 30 auf. Über die gesamte Breite der Nabe 25 erstreckt sich ein Mitnahmeprofil 31. Die Flächen 29 und 30 entstehen durch nachträgliches Abtragen des Mitnahmeprofils 31. Die Fläche 29 steht der Fläche 26 gegenüber, die Fläche 30 der Fläche 27. Über diese Flächen zentrieren sich die Welle 15 und die Nabe 25 zueinander. Die Übertragung des Moments von der Welle 15 auf die Nabe 25 bzw. vice versa geschieht über das Mitnahmeprofil 28 bzw. 31. Fig. 2 shows a first embodiment of the positive shaft-hub connection. This consists of the drive shaft 15 and the hub 25th The output shaft 15 has two surfaces 26 and 27 on the outer contour. Between the two surfaces 26 and 27 there is a driving profile 28 . The surface 26 lies on a shaft diameter D1. The surface 27 lies on a shaft diameter D2. As shown in the drawing, the two shaft diameters differ. The hub 25 has two surfaces 29 and 30 . A driving profile 31 extends over the entire width of the hub 25 . The surfaces 29 and 30 are created by subsequently removing the driving profile 31 . Surface 29 faces surface 26 , surface 30 of surface 27 . The shaft 15 and the hub 25 center on one another over these surfaces. The torque is transmitted from the shaft 15 to the hub 25 or vice versa via the driving profile 28 or 31 .

Die Nabe 25 wird folgendermaßen bearbeitet: Vordrehen, Räu men der Verzahnung und anschließendes Schleifen der Flächen 29 und 30. Hierzu wird die Nabe 25 nur einmal ein gespannt. Gleichlauffehler, welche durch das Umspannen des Werkstücks-verursacht werden, treten somit nicht auf. Durch die symmetrische Ausführung dieser Wellen-Naben-Anordnung treten bei der Wärmebehandlung geringere Toleranzen auf.The hub 25 is machined as follows: turning, clearing the teeth and then grinding the surfaces 29 and 30 . For this purpose, the hub 25 is clamped only once. Synchronization errors, which are caused by reclamping the workpiece, do not occur. The symmetrical design of this shaft-hub arrangement means that less tolerances occur during heat treatment.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausgestaltung der Wellen-Na ben-Verbindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 2 dadurch, daß sich das Mitnahmeprofil 31 der Nabe 25 nur über einen Teil der Länge der Nabe 25 erstreckt. Fig. 3 shows a second embodiment of the wave-Na ben connection. In this embodiment differs from the embodiment of FIG. 2 that the driving profile of the hub 25 extends only over a part 31 of the length of the hub 25.

BezugszeichenlisteReference list

1 Antriebseinheit
2 Antriebswelle
3 CVT
4 hydrodynamischer Wandler und Wandlerüberbrückungskupplung
5 Pumpenrad
6 Turbinenrad
7 Leitrad
8 Pumpe
9 erste Welle
10 Vorwärts-/Rückwärtsfahreinheit
11 zweite Welle
12 erstes Kegelscheibenpaar
13 Umschlingungsorgan
14 zweites Kegelscheibenpaar
15 Abtriebswelle
16 Zwischenwelle
17 Differential
18A Getriebeausgangswelle
18B Getriebeausgangswelle
19 elektronisches Steuergerät
20 Micro-Controller
21 Funktionsblock Steuerung Stellglieder
22 Funktionsblock Berechnung
23 Eingangsgrößen
24 hydraulisches Steuergerät
25 Nabe
26 Fläche, Abtriebswelle
27 Fläche, Abtriebswelle
28 Mitnahmeprofil, Abtriebswelle
29 Fläche, Nabe
30 Fläche, Nabe
31 Mitnahmeprofil, Nabe 1 drive unit
2 drive shaft
3 CVT
4 hydrodynamic converter and converter lock-up clutch
5 impeller
6 turbine wheel
7 guide wheel
8 pump
9 first wave
10 forward / reverse drive unit
11 second wave
12 first pair of conical disks
13 looping device
14 second pair of conical disks
15 output shaft
16 intermediate shaft
17 differential
18 A transmission output shaft
18 B transmission output shaft
19 electronic control unit
20 micro-controllers
21 Actuator control function block
22 Calculation function block
23 input variables
24 hydraulic control unit
25 hub
26 surface, output shaft
27 surface, output shaft
28 Driving profile, output shaft
29 surface, hub
30 surface, hub
31 Driving profile, hub

Claims

1. Positive shaft-hub connection, here the shaft ( 15 ) has two surfaces ( 26 , 27 ) on the outer contour, between the two surfaces ( 26 , 27 ) there is a driving profile ( 28 ), the two surfaces ( 26 , 27 ) are on different shaft diameters, the hub ( 25 ) also has two surfaces ( 29 , 30 ) on the inner contour, between the two surfaces ( 29 , 30 ) there is a driving profile ( 31 ) Both surfaces ( 29 , 30 ) are on different hub diameters, the surfaces ( 26 , 27 ) and the driving profile ( 28 ) of the shaft ( 15 ) are the surfaces ( 29 , 30 ) and the driving profile ( 31 ) of the hub ( 25 ) opposite, so that the hub ( 25 ) and shaft ( 15 ) center over each other over these surfaces ( 26 , 27 and 29 , 30 ) and a moment from the shaft ( 15 ) to the hub ( 25 ) or vice versa by means of Mitnahmepro fils ( 28 , 31 ) happens.

2. Device according to claim 1, characterized in that in the manufacture of the hub ( 25 ), the driving profile ( 31 ) extends over the entire length of the hub ( 25 ) and the two surfaces ( 29 , 30 ) by subsequent removal of the driving profile ( 31 ) arise.

3. Device according to claim 1, characterized in that in the manufacture of the hub ( 25 ), the driving profile ( 31 ) extends only over part of the length of the hub ( 25 ) and one of the two surfaces ( 29 , 30 ) by subsequent removal of the driving profile ( 31 ) is created.

4. Device according to one of claims 1 to 3, there characterized in that this at a CVT is used.