DE2628038C3

DE2628038C3 - Zahnkupplung

Info

Publication number: DE2628038C3
Application number: DE2628038A
Authority: DE
Inventors: Hans Buechelmaier; Manfred Roeck
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1976-06-23
Filing date: 1976-06-23
Publication date: 1979-04-19
Also published as: DE2628038A1; DE2628038B2; SE7707081L; FR2356047A1; IT1115864B; GB1580540A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie hauptsächlich bei Kraftfahrzeugen verwendet wird.

Es ist bekannt, die Verbindung eines hydrodynamischen (Wandler-)Getriebes mit einer Antriebsmaschine, beispielsweise r-it einem Verbrennungsmotor, mit Hilfe einer Zahnkupplung, wie z.B. in der DE-PS 16 25 802 gezeigt, herzustellen. Diese benannte Zahnkupplung weist eine konzentrisch aufeinander angeordnete Kupplungsverzahnung auf, wobei i>ie eine Verzahnung Teil des Schwungrades der Antriebsmaschine ist, während die andere Verzahnung Teil des Wandlergehäuses ist. Dabei handelt es sich um eine Stahlauf-Stahl-Kupplung, welche zwecks Verhinderung des rasch auftretenden Passungsrostes einen ausreichenden Schmieröldurchlauf haben muß, mit einer unvermeidlich aufwendigen, relativ teuren ölförderung, Abdichtungen usw. Diese Kupplung hat außerdem durch Auftreten der Pantschverluste eine Verminderung des Wirkungsgrades zur Folge.

Durch die FR-PS 12 18 011 ist eine Zahnkupplung für Schiffs-, Industrie- oder Eisenbahnantriebe, also schwere, langsam laufende Antriebe bekannt, bei welcher der äußere Zahnring aus einem Flansch mit an ihm befestigten, verzahnten Segmenten besteht und an seiner Verzahnung einen elastischen, biegsamen Belag aufweist. Dieser Belag soll durch seine Elastizität schall- und schlagdämpfend wirken, als auch einen Winkel- und/oder Parallelversatz zwischen An- und Abtriebswelle ausgleichen.

Eine weitere Zahnkupplung insbesondere großer Abmessungen und für schwere Antriebe, die einem häufigen Richtungswechsel unterworfen sein können, zeigt die DE-Gbm 17 70 843, und zwar eine ein- und ausrückbare Zahnkupplung mit achsparallelen, jedoch zur Zahnwurzel hin sich verjüngenden Zähnen, welche eine elastische Umkleidung in Form von sogenannten Zahnschuhen aufweisen, Zahnschuhe, weiche dein Profil der Zähne angepaßt sind und diese untergreifen.

Ebenfalls eine Zahnkupplung mit achsparallelen Zähnen und einer an der Innenverzahnung befestigten Dämpfungseinlage beschreibt die DE-Gbm 18 33 060.

Die Dämpfungseinlage besteht hier aus einer elastischen, U-iormigen, abnehmbaren Umkleidung, welche ihrer Befestigung auf den Zähnen dienende, stirnseitige Ansätze aufweist.

Für eine verdrehungsstarre, unelastische Kupplung für relativ leichte, sehr schnell laufende Antriebe mit hoher Erwärmung (Wandler) und keiner Kühlungsmög lichkeit ist keine der gezeigten, bekannten Kupplungen verwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung zwischen Antriebsmaschine und Wandlergetriebe, insbesondere für Fahrzeuge, zu schaffen, weiche bei platzsparender, kompakter Bauweise und billig zu realisierender Ausführung eine möglichst schnell auszu-

1* führende, einfache Montage erlaubt und sich durch Service· Freundlichkeit auszeichnet Die Kupplung soll des weiteren wartungsfrei, geräuscharm sein, sie soll die radiale Lagerung von Teilen des Wandlergetriebes bzw. des Drehmomentwandlers mit selbstzentrierender Wirkung wahrend des Betriebes ermöglichen. Die axialen Relativbewegungen und Längenunterschiede zwischen Motor und Getriebe als auch die Einbautoleranzen sollen ausgeglichen werden.

Die Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen

2^r> gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß zwischen den Zähnen einer Zahrkupplung hoch beanspruchbare Kunststoffteile vorgesehen sind, sogenannte Kappen, welche in ihrem inneren und äußeren

so Profil dem Zahnprofil des inneren bzw. äußeren Zahnkranzes der Kupplung identisch sind. Die Kappen werden dem Außenring (bzw. der Innenverzahnung) über die Zähne geschoben, wo sie dank besonderer Ausbildung fest sitzen bleiben. Nun lasse· sich die

J^r> Kupplungsteil axial einfach zusammenschoben und die Kupplung kann als fertigmontiert angesehen werden.

Die Fliehkraft während des Betriebes verstärkt die Haftung der Kappen auf dem äußeren Zahnkranz.

Diese Zahnkupplung hat den Vorteil, einen Ausgleich

•ίο aller Relativbewegungen und Läng^iunterschiede zwischen Motor und Getriebe, beispielsweise infolge Wärmeausdehnung, Wellenfluchtungsfehler, Taumelschlag, Eiinbautoleranzen usw., zu schaffen. Sie übernimmt die radiale Lagerung von Teilen des Wandlergetriebes bzw. Drehmomentwandlers mit selbstzentrierender Wirkung während des Betriebes, gleichzeitig das Drehmoment voll übertragend. Dabei ist die Kupplung wartungsfrei und bedarf keinerlei Schmierung. Die Verzahnung dieser Zahnkupplung muß nicht thermisch

W behandelt, also nicht vergütet oder gehärtet werden, da die Relativbewegung zwischen den Zahnflanken des inneren Zahnringes und den Kunststoffkappen stattfin e'en, deren Material den hohen Beanspruchungen (Drücke, Reibung, Temperatur) entsprechend ausgewählt wurde. Es wurde als Material für die Kappen ein PTFE-Compound- Werkstoff verwendet, und zwar kann PTFE mit Bronze, Bronze und Graphit usw., außerdem Polyamid mit PTFE sehr befriedigend verwendet werden.

bo Ein weiterer großer Vorteil der Erfindung ist ihre kompakti? kleine Bauweise. Ihr axialer Platzbedarf ist praktisch gleich NuIL Außerdem ist sie sehr billig zu realisieren. Die zweckmäßige Anbringung von Anlaufschrägen und Vorzentrierungsdurchmessern an den verschiedenen Anbauteilen machen eine schnelle, problemlose Montage möglich, ja sogar eine Blindmontage. Dieser Faktor ist sehr wichtig, da beispielsweise im Kraftfahrzeug sehr beengte Plätzverhältnisse vörhäri-

den sind. Außerdem wird die Montagezeit durch die Verwendung dieser Kupplung drastisch verringert. Durch die besondere Ausführung der Kappen, indem mehrere Kappen zu einer Mehrfachkappe zusammengeschlossen werden, kann die Bestückungszeit des Außenringes noch mehr verringert werden, die ganze Montagezeit noch weiter herabsetzend. Durch die einfache Bauweise der Zahnkupplung ist eine automatische Bestückung der Außenringe mit den Kappen möglich, was eine Einbeziehung der Verbindung in eine automatische Fertigung ermöglicht

Die Zahnkupplung nach der Erfindung ist ausgesprochen »service-freundlich«, d. h. gegenüber Membrankupplungen werden anstatt der bisher benötigten 4 Wandlervarianten nur noch eine einzige benöiigt, da mit nur einer Wandleranschlußgeometrie den Einbaubedingungen aller z. Z. mit Wandlergetrieben verwendeten Motoren Rechnung getragen werden kann. Dies reduziert wiederum die Herstellungs- und Lagerungskosten bedeutend.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert

Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht auf ein mit einer Antriebsmaschine verbundenes Wandlergetriebe, wobei die erfindungsgemäße Zahnkupplung im teilweisen Schnitt zu sehen ist.

Fig.2 einen Schnitt durch die Zahnkupplung, eine Kappe in erster Ausführung zeigend.

F i g. 3A und 3B zwei Querschnitte III-I1I durch F i g. 4 einer erfindungsgemäßen Kappe nach Fig. 2, zwei Ausführungen des Durchbruches darstellend.

F i g. 4 eine Kappe nach F i g. 2 und 3 in Draufsicht.

F i g. 5 einen Schnitt durch die Zahnkupplung mit einer Kappe in zweiter Ausführung.

F i g. 6 eine Seitenansicht der Kappe nach F i g. 5.

F i g. 7 eine Draufsicht der Kappe nach F i g. 5 und 6.

Fig.8 einen Schnitt durch die Zahnkupplung mit einer Kappe in dritter Ausführung.

Γ- i g. 9 eine Kappe nach F i g. 8 in Seitenansicht.

Fig. 10 einen Längsschnitt durch eine Kappe in vierter Ausführung.

F i g. 11 eine Kappe nach Fig. ΊΟ in Seitenansicht.

Fig. 12eine Kappenach Fig. 10und 11 in Draufsicht.

Fig. 13 einen Längsschnitt durch e'ne Zahnkupplung mit einer Kappe in fünfter Ausführung.

Fig. 14 eine Kappe nach Fig. 13 in Seitenansicht.

Fig. 15eine Einzelheit A nach Fig. 13(vergrößert).

Fig. 16 einen Längsschnitt durch eine Zahnkupplung mit einer Kappe in sechster Ausführung.

Fig. 17 eine Kappe nach Fig. 16 in Ansicht von unten, in erster Variante.

Fig. 18 eine Kappe nach Fig. 16 und 17 im Längsschnitt mit 2 rechteckigen Durchbrüchen.

Fig. 19 eine Kappe nach Fig. 17 und 18 in Seitenansicht.

Fig. 20 eine Kappe nach Fig. 16 in Ansicht von Unten in zweiter Variante.

Fig. 21 eine Kappe nach Fig. 16 + 20 in Längsansicht mit schlitzförmigen Durchbrüchen.

Fig.22 eine Kappe nach Flg. 15, 20 Und 21 in Seitenansicht.

F i g. 23 eine Frontansicht eines Zahnes des Zahnringes mit Ausnehmungen für eine Kappe in siebter Ausführung,

F i g. 24 eine Längsansicht eines Zahnes nach F i g, 23.

F i g. 25 eine Kappe in siebter Ausführung in

Seitenansicht.

F i g. 26 eine Kappe nach F i g. 25 im Längsschnitt.

F i g. 27 einen Zahn des Zahnringes mit Aussparung für eine Kappe in achter Ausführung.

Fig. 28 eine Längsansicht eines Zahnes nach F i g. 27.

Fig.29 eine Kappe in achter Ausführung in Seitenansicht

F i g. 30 eine Kappe nach F i g. 29 im Längsschnitt.

F i g. 31 einen Längsschnitt durch eine Zahnkupplung, eine Kappe in neunter Ausführung zeigend.

Fig. 32 eine Kappe nach Fig.31 in Perspektivansicht.

F i g. 33 einen Radialschnitt durch eine Zahnkupplung mit einer Mehrfachkappe (zehnte Ausführung).

F i g. 34 einen Längsschnitt durch eine Kappe in elfter Ausführung mit Zahn.

Fig. 35 eine erfindungsgemäße Kappe in einem Schnitt XXXV nach F i g. 34.

F i g. 36 eine Kappe nach F i g. 34 und 35 in Draufsicht-

Eine Antriebsmaschine 1, vorzugsweise Verbrennungsmotor, mit einem Schwungrad α «st, wie aus Fig.! ersichtlich, mit einem Wandlergetriebc 3 über eine Zahnkupplung 30 drehfest verbunden. Die Zahnkupplung besteht aus einem Wandler frontal oder vo'zugsweise peripherisch angeordneten, sogenannten inneren Zahnkranz (Außenverzahnung) mn Zähnen 8, aus einem am Schwungrad 2 befestigten oder zusammen mit diesem gefertigten Zahnring 4 (Innenverzahnung) mit Zähnen 9 und einer Kappe 31 bis 43. Das die Außenverzahnung 8 aufweisende Wandlerbauteil besitzt eine relativ große Einlaufschräge 5 als auch einen Führungsdurchmesser 6. welcher dem kleinsten Kopfkreisdurchmesser der Kappen im Zahnring entspricht. Die Zähne 8, 9 der beiden Verzahnungen und die Kappen weisen ihrerseits große Einlaufschrägen 7 auf. welche die Montage erleichtern. Die Kappen 31 bis 43 können in einer Vielfalt von Formen betreff axialer als auch radialer Befestigung vorgesehen werden. Entsprechend sind auch die Zähne 9 des Zahnringes 4 der Kappenbefestigung angepaßt.

F i g. 2 bis 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Kappe 31 und 32 bei welchem die Kappe zwecks radialer Fixierung mit einer Nase 12 ausgestattet ist, während der Zahn 9 eine entsprechende Ausnehmung aufweist. Zur axialen Begrenzung dient ein Zapfen 10 am Zahn 9. welcher in einem entsprechenden Durchbruch 11 bzw. 1Γ in der Kappe 31 bzw. 32 angeordnet ist. Dieser Durchbruch kann in rechteckiger Form 11 ausgeführt sein oder als durchgehender Schlitz 11' ausgelegt werden.

Fig. 5 bis 7 zeigen eine weitere Kappe 33, welche eine Ausnehmung besitzt, in welcher zwecks axiale-Fixierung eine Nase 14 des Zahnes 9 hineinragt und zur redia! _-n Befestigung einer Stufe 13 im Zahn 9 dient.

Die Kappe 34 aus F i g. 8 und 9 besitzt zwecks radialer Fixierung je einen Wulst 25, welcher in entsprechende Aussparungen 24 des Zahnes 9 klemmen. Zur axialen Positionierung besitzt der Zahn eine Ausnehmung 29 in Längsrichtung, in welche die Kappe in ihrer Länge hineinragt. Bei gleicher Zahnform kann die Kappe, wie die Kappe 35 in Fig. 10, 11 und 12 ausgebildet sein, Wobei die Breite der Seitenteile der Kappe den unteren Teil überschreitet, die ganze Zahnlänge ausmachend und dadurch die Übertragungsfläche vergrößernd.

Der Zahn 9 kann des weiteren eine ähnliche Ausnehmung wie in F t g. 8 aufweisen Und zusätzlich mit einer Nase 15 ausgestattet sein, weiche zusammen mit einer Aussparung 16 einer Kappe 36 für die axiale als

auch radiale Befestigung sorgen. "V,

Fig. 13 bis 15 zeigen cin>s »V«-förmige Kappe 36, welche zwecks axialer Positionierung in eine Ausnehmung 29 am Zahnkopf des Zahnes 9 eingeschoben wird, wobei der radialen fixierung eine Nase 15 am äußeren ■; Ende der Ausnehmung und eine schräge Aussparung 16 an der Kappenbasis dienen.

In Fig. 16 bis 22 ist eine Kappe 37, 38 zu sehen, welche auf einem Zahn 9, der mit zwei aus der Fig.2 bekannten Zapfen 10 ausgestattet ist, sitzt. Dabei weist die Kappe 37 einen radialen Durchbruch 11 auf, während in der Kappe 38 der Durchbruch 11' mit Hilfe eines Schlitzes verwirklicht wird.

Zwecks Befestigung auf dem Zahn 9 kann, wie in Fig. 23 bis 26, eine Kappe 39 auf ihren beiden is Innenflanken je einen runden Buckel 18 besitzen, welcher in je eine Ausnehmung 17 in den Zahnflanken paßt.

Des weiteren kann eine Kappe 4ö, wie in Fig.27 bis 30, auf ihren Innenflanken je einen Längswulst 4Ö von beliebiger Fom besitzen, welcher in eine entsprechende Aussparung 19 in der Zahnflanke einrastet.

Eine weitere Kappe 41, wie im Fig. 31 und 32 zu sehen ist, besitzt eine Frontwand 23 Und einen in den Zahn 9 weit hineinragenden Steg 21.

Zur Montageerleichterung; besitzen die Kappen Einlaufschrägen 22.

Eine Kappe 43, von F i g. 34 bis 36, besitzt an beiden Breitseiten je eine Aussparung 27, in welche je ein frontaler Wulst 28 der Zähne 9 paßt. Je eine Nase 26 über der Ausnehmung sorgt für die radiale Positionierung der Kappe 43.

Alle Kappen 31 bis 43 können in Mehrfachkappen 42 zusammengeschlossen werden. Die Mehrfachkappen 42 bestehen aus zwei oder mehr Kappen, welche zusammenhängen und von welchen alle oder mindestens eine, möglichst die mittlere, fixierend wirken.

Die Montage der Kappen bzw. Mehrfachkappen auf den Zahnring wird von Hand oder automatisch in entsprechenden Anlagen, einzeln oder mehrere auf einmal, relativ einfach vorgenommen.

Der Züsarrimcnsicckvorgang der Zahnkupplung wird über die Einlaufschräge 5 und dem angrenzenden, lückenlosen Führungsdurchmesser 6 eingeleitet, welcher dem kleinsten Kopfkreisdurchmesser der Kappen im Zahnring 4 entspricht. Dadurch werden die kupplungsteile radial vorzentriert. Das bewirkt ein leichtes Einspuren in die Verzahnung, die ihrerseits als auch die Kappen Einlaufschrägen 7 bzw. 22 aufweisen. Nach dem vollständigen Zusammenschieben werden sich nur die Flanken der Kupplungsverzahnung mit den zwischengesetzten Kappenflanken berühren, die radiale Lagerung eines Teils des Getriebes übernehmend. Dieses ermöglicht praktisch eine Blindmontage, welche sehr zeit- und kraftsparende Auswirkungen zeigt.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zahnkupplung insbesondere zur Verbindung eines Wandlergetriebes mit einer Antriebsmaschine, beispielsweise eines Verbrennungsmotors, mit konzentrisch aufeinander angeordneter Kupplungsverzahnung, wobei die eine Verzahnung Teil eines Schwungrades und die andere Verzahnung Teil des Wandlergehäuses ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahn (9) der Innenverzahnung eine Kappe (31 bis 43) aus druck-, reibungs- und hitzbeständigem Kunststoff hat, die gegen axiale und radiale Verschiebung am Zahn lösbar befestigt ist

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der Kappen (31 bis 43) auf den Zähnen (9) Nasen (10, 12, 14, 15) zugeordnete Aussparungen an Kappe bzw. Zahn vorgesehen sind.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der Kappen (3/, 38) auf den Zähnen (9) in radialer Richtung eine Verspannung zwischen zwei Nasen (Zapfen iO) vorgesehen ist (F i g. 16 bis 22).