DE4323392A1 - Anordnung zur Befestigung einer Kupplung an einer Kurbelwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur koaxialen Be­ festigung einer Eingangskomponente einer Kupplung, insbe­ sondere einer Reibungskupplung, an einem Abtriebsende einer um eine Drehachse drehbaren Kurbelwelle einer Brennkraft­ maschine eines Kraftfahrzeugs.

Herkömmliche Reibungskupplungen von Kraftfahrzeugen umfas­ sen in der Regel ein ein- oder zweiteiliges Schwungrad, an welchem eine Druckplatteneinheit lösbar angeschraubt ist. Die Druckplatteneinheit umfaßt eine axialbewegliche Anpreß­ platte, die an einem an dem Schwungrad angeschraubten Kupp­ lungsgehäuse drehfest, aber axial beweglich geführt ist und von einer Kupplungshauptfeder, üblicherweise einer Membran­ feder, zum Schwungrad hin vorgespannt wird. Die Anpreß­ platte und das Schwungrad bilden Reibflächen für eine dazwischen angeordnete Kupplungsscheibe, deren Nabe dreh­ fest, aber axial beweglich auf einer Eingangswelle eines im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs nachfolgenden Getriebes sitzt. Das Schwungrad ist andererseits an einem Endflansch der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine mit einer Vielzahl um die Drehachse der Kurbelwelle herum angeordneter Schrau­ ben angeschraubt.

Bei herkömmlichen Reibungskupplungen verdeckt die Kupp­ lungsscheibe und die Membranfeder in axialer Richtung gese­ hen die das Schwungrad am Endflansch der Kurbelwelle hal­ tenden Schrauben. Bei der Montage der Reibungskupplung muß deshalb zunächst das Schwungrad an dem Endflansch ange­ schraubt werden, bevor nachfolgend die Kupplungsscheibe an­ gesetzt und die Druckplatteneinheit an dem Schwungrad ange­ schraubt werden kann. Dieses Montageverfahren ist nicht nur zeitraubend, sondern hat auch den Nachteil, daß die Rei­ bungskupplung vor der Montage nicht insgesamt, also ein­ schließlich der Kupplungsscheibe und des Schwungrads auf Einhaltung der Bauvorschriften überprüft werden kann.

Aus der DE-A-41 17 571 ist es bekannt, sowohl die Kupp­ lungsscheibe als auch die Membranfeder mit Löchern zu ver­ sehen, die mit den für die Befestigung des Schwungrads am Endflansch der Kurbelwelle vorgesehenen Schrauben axial fluchten. Auf diese Weise kann die Druckplatteneinheit zu­ sammen mit der Kupplungsscheibe und dem Schwungrad bereits vor der Montage an der Kurbelwelle zu einer Baueinheit, im folgenden auch Modulkupplung genannt, zusammengebaut wer­ den. Die Befestigungsschrauben können durch die Löcher der Kupplungsscheibe und der Membranfeder hindurch in den End­ flansch der Kurbelwelle eingedreht werden.

Aus der DE-A-33 15 232 ist es bekannt, eine aus Schwungrad, Druckplatteneinheit und Kupplungsscheibe bestehende Rei­ bungskupplung, bei welcher das Kupplungsgehäuse um das Schwungrad herum gebördelt, also nicht lösbar mit diesem verbunden ist, mittels einer Zentralschraube am Abtriebs­ ende der Kurbelwelle anzuschrauben. Das Abtriebsende der Kurbelwelle enthält eine zentrische, mit einem Innengewinde versehene Stirnöffnung, in die die Zentralschraube einge­ schraubt ist. Die Zentralschraube hat einen radial abste­ henden Flansch, der das Schwungrad gegen die axiale Stirn­ fläche des Abtriebsendes der Kurbelwelle spannt. Das über den Radialflansch der Zentralschraube übertragbare Drehmo­ ment ist jedoch vergleichsweise niedrig, da nur begrenzte Anzugsmomente der Zentralschraube erreicht werden können.

Aus der DE-A-40 13 298 ist es für die Befestigung des Schwungrads einer Reibungskupplung bekannt, die einander axial zugewandten Flächen eines Endflansches der Kurbel­ welle und des Schwungrads mit einer Radialverzahnung (Hirth-Verzahnung) zu versehen, und das Schwungrad mit einer Zentralschraube am Abtriebsende der Kurbelwelle axial zu fixieren. Zur Aufnahme eines Schraubwerkzeugs ist die Zentralschraube mit zentrischen Schlüsselflächen versehen.

Schließlich ist es aus dem Buch K.Wiecking und R. Gebauer "Die Motoren der Personenkraftwagen" Verlag Chr. Belser, Stuttgart, 1952, Seite 314, Abbildung 341, bekannt, das Schwungrad einer herkömmlichen Reibungskupplung mittels einer Konus-Preßsitzkupplung am Abtriebsende der Kurbel­ welle der Brennkraftmaschine zu befestigen. Das Abtriebs­ ende trägt einen zur Kupplungsscheibe in sich verjüngenden Außenkonus, auf welchen das Schwungrad mit einem Innenkonus seiner Nabe aufgesetzt ist. Das Abtriebsende der Kurbel­ welle endet in einem Schraubzapfen, auf den eine das Schwungrad sichernde Mutter aufgeschraubt ist.

Schließlich ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 90 16 961 ein Klemmverbindung zwischen einer um eine Drehachse umlaufenden Welle und der Nabe eines zur Drehachse konzentrischen Bauteils bekannt. Über den Umfang der Nabe verteilt sitzen in konischen Aussparungen der Nabe konische Elemente, die in Achsrichtung mittels Schrauben in die jeweils zugeordneten Aussparungen eingezogen werden können. Die konischen Elemente verformen die Nabe radial und erzeugen so auf die Welle wirkende Klemmkräfte.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine einfach zu handhabende und dennoch betriebssichere Anordnung zu koaxialem Befesti­ gung einer Eingangskomponente einer Kupplung, insbesondere einer Reibungskupplung, an einem Abtriebsende einer um eine Drehachse drehbaren Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs zu schaffen.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Abtriebsende der Kurbelwelle als zur Drehachse konzentri­ sches Rohrende ausgebildet ist, auf das die Eingangskompo­ nente mit einer zentrischen Nabenöffnung aufgesetzt ist und daß in einem von dem Rohrende gebildeten, zentrischen Hohl­ raum konische Aufweitmittel eingesetzt sind, die mittels eines zentrischen Schraubelements zur Erzeugung radialer Klemmkräfte axial verlagerbar sind.

Auf diese Weise kann mittels eines einzigen Schraubelements eine Klemmverbindung zwischen der Eingangskomponente der Kupplung und dem Abtriebsende der Kurbelwelle hergestellt bzw. wieder gelöst werden. Auf diese Weise wird nicht nur die Handhabung vereinfachte sondern auch die Herstellung der Befestigungsanordnung, da sämtliche hierfür erforderli­ chen Komponenten konzentrisch zur Drehachse der Kurbelwelle verlaufen und somit leicht und exakt hergestellt werden können. Bei der Kupplung handelt es sich bevorzugt um eine Reibungskupplung, jedoch können auch hydrodynamische Kupp­ lungen oder Drehmomentwandler in gleicher Weise befestigt werden. Bei der Eingangskomponente kann es sich um ein Schwungrad der Brennkraftmaschine handeln, das eine Schwungmasse, aber auch zwei relativ zueinander um die Drehachse verdrehbare Schwungmassen handeln kann. Unter ko­ nischen Aufweitmitteln sollen sämtliche Mittel verstanden werden, die es erlauben, durch axiales Verschieben der Auf­ weitmittel gegenüber dem Rohrende radiale Spreizkräfte auf das Rohrende auszuüben, wie z. B. mittels des Schraube­ lements in den Hohlraum einziehbare, konische Spreizkörper. Das Schraubelement kann hierbei mit dem Rohrende oder einem benachbarten Bereich des Abtriebsendes der Kurbelwelle ver­ schraubt sein.

Bei den konischen Aufweitmitteln einerseits und dem Schraubelement andererseits kann es sich um gesonderte Bau­ teile handeln. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind diese Komponenten jedoch integral vereinigt. Das Schraub­ element hat hierbei zur Bildung der konischen Aufweitmittel ein konisches Außengewinde und ist in ein Innengewinde des Rohrendes eingeschraubt.

Bevorzugt weist das Rohrende wenigstens einen zumindest über einen Teilbereich des Rohrendes axial sich erstrecken­ den, radial durchgehenden Schlitz auf. Hierdurch wird eine größere Elastizität in radialer Richtung erreicht, so daß auch bei vergleichsweise niedrigem Anzugsdrehmoment des Schraubelements eine einwandfreie Klemmverbindung herge­ stellt werden kann. Zweckmäßigerweise sind mehrere am Um­ fang verteilte Schlitze vorgesehen.

Das Rohrende weist bevorzugt einen Axialanschlag für die Eingangskomponente der Kupplung auf. Auf diese Weise läßt sich eine exakte axiale Positionierung der Kupplung vor dem Schließen der Klemmverbindung erzielen.

Der Außenmantel des Rohrendes und der Innenmantel der Na­ benöffnung der Eingangskomponente sind zweckmäßigerweise zylindrisch ausgebildet. Derartige Fügeflächen lassen sich mit hinreichend kleinen Toleranzen exakt herstellen, wo­ durch Kippfehler und dergleichen vermieden werden. Um die Stoßbelastbarkeit der Klemmverbindung jedoch zu verbessern, kann es zweckmäßig sein, den Außenmantel des Rohrendes mit einem Außengewinde und den Innenmantel der Nabenöffnung der Eingangskomponente mit einem auf das Außengewinde ge­ schraubten Innengewinde zu versehen. In dieser Ausgestal­ tung wird die Eingangskomponente auf das Rohrende aufge­ schraubt, bevor die Klemmverbindung geschlossen wird. Eine solche Befestigung verbindet nicht nur im Reibschluß, son­ dern auch formschlüssig und ist speziell bei ruckartiger Kraftbelastung besonders sicher.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Befestigung der Kupplung an der Kurbelwelle eignet sich insbesondere für Modulkupp­ lungen, also Reibungskupplungen, bei welchen die als Aus­ gangskomponente der Reibungskupplung dienende Kupplungs­ scheibe vor der Montage der Reibungskupplung bereits zusam­ men mit dem Schwungrad und der die Anpreßplatte, das Kupp­ lungsgehäuse und die Kupplungshauptfeder umfassenden Druck­ platteneinheit zu einer Baueinheit vereinigt ist. Das Schraubelement ist in diesem Fall zweckmäßigerweise mit Werkzeugangriffsflächen versehen, die durch eine für die Kupplung mit einer Getriebeeingangswelle bestimmte Naben­ öffnung der Kupplungsscheibe hindurch für ein axial durch die Nabenöffnung einsteckbares Schraubwerkzeug zugänglich sind. Auf diese Weise können die mittels des Schraubele­ ments zunächst nur vorfixiert an der Kurbelwelle gehaltenen Aufweitmittel nach dem Aufsetzen der Kupplungsbaueinheit durch die Nabenöffnung der Kupplungsscheibe hindurch zen­ trisch gespannt werden. Sowohl das Spannen als auch das Lö­ sen der Klemmverbindung erfolgt in einem einzigen Arbeits­ gang. Um das Schraubwerkzeug besser führen zu können, ist das Schraubelement zur Aufnahme des Schraubwerkzeugs bevor­ zugt mit einem zentrischen Formloch versehen. Das Formloch und die Nabenöffnung der Kupplungsscheibe haben zweckmäßi­ gerweise gleiche Querschnittskontur, üblicherweise in Form einer Innenverzahnung, was die Herstellung erleichtert und bei geeigneter Ausbildung des Schraubwerkzeugs die Führung des Schraubwerkzeugs in der Nabenöffnung der Kupplungs­ scheibe verbessert.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an­ hand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 einen teilweise axialen Längsschnitt durch eine als Modulkupplung ausgebildete Kraftfahrzeug-Rei­ bungskupplung mit einer Klemmverbindung zwischen Schwungrad und Kurbelwelle;

Fig. 2 eine Stirnansicht der Kurbelwelle mit einem zur Vorbereitung der Befestigung des Schwungrads be­ reits eingesetzten Schraubelement und
eine Detaildarstellung des Klemmbereichs gemäß Pfeil III in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine im Betrieb um eine Drehachse 1 rotierende Kraftfahrzeug-Reibungskupplung 3 mit einem Schwungrad 5, einer Druckplatteneinheit 7 und einer Kupplungsscheibe 9. Die Druckplatteneinheit 7 umfaßt ein lösbar oder unlösbar an dem Schwungrad 5 befestigtes Kupplungsgehäuse 11, eine in nicht näher dargestellten Weise, beispielsweise über Tangentialblattfedern drehfest, aber axial beweglich an dem Kupplungsgehäuse 11 geführte Anpreßplatte 13 und eine Kupplungshauptfeder, hier in Form einer Membranfeder 15. Die Membranfeder spannt die Anpreßplatte 13 über Reibbeläge 17 der Kupplungsscheibe 9 gegen das eine Gegenanpreßplatte bildende Schwungrad 5. Durch axiales Verschieben von Federzungen 19 der Membranfeder 15 werden die Reibbeläge 17 entlastet und die Reibungskupplung 3 ausgerückt.

Das Schwungrad 5 ist mittels einer Klemmanordnung 21 lösbar am Abtriebsende einer die Drehachse 1 rotierenden Kurbel­ welle 23 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs befestigt. Die Kupplungsscheibe 9 hat ihrerseits eine mit einer Innenverzahnung 25 versehene Nabe 27, über die die Kupplungsscheibe 9 drehfest, aber axial beweglich mit einer nicht näher dargestellten, gegebenen­ falls in einem Pilotlager 29 der Kurbelwelle 23 geführten Eingangswelle eines Schaltgetriebes des Kraftfahrzeugs ge­ kuppelt ist. Bei der Reibungskupplung 3 handelt es sich um eine sogenannte "Modulkupplung", die als komplette sowohl die Druckplatteneinheit 7 als auch das Schwungrad 5 und die Kupplungsscheibe 9 vormontiert umfassende Baueinheit in einem Arbeitsgang an der Kurbelwelle 23 montiert werden kann. Bei der Vormontage wird das Kupplungsgehäuse 11, die Membranfeder 15, die Anpreßplatte 13 und die Kupplungs­ scheibe 9 am Schwungrad 5 vormontiert, wobei die Kupplungs­ scheibe 9 bereits zentriert wird. Die gesamte Baueinheit 5, 9, 11, 13 und 15 kann dann auf das Abtriebsende der Kurbel­ welle 23 aufgesetzt und mittels der Klemmanordnung 21 an der Kurbelwelle 23 in einem Arbeitsgang befestigt werden.

Wie am besten Fig. 3 zeigt; hat das Schwungrad 5 eine Nabe 31 mit einer zentrischen, zylindrischen Nabenöffnung 33, mit der es auf dem zylindrischen Außenmantel 35 eines am Abtriebsende der Kurbelwelle 23 axial abstehenden, zentri­ schen Rohransatzes 37 der Kurbelwelle 23 engpaßend aufge­ setzt ist. Eine axiale Anschlagschulter 39 der Kurbelwelle 23 positioniert das Schwungrad 5 in axialer Richtung.

Der Innenmantel des Rohransatzes 37 ist mit einem Innenge­ winde 41 versehen, in das ein zur Drehachse 1 konzentri­ sches Schraubelement 43 (Fig. 1 und 2) eingesetzt ist. Das Schraubelement 43 hat an seinem Außenumfang ein konisches Außengewinde 45, das mit seinem kleineren Durchmesser vor­ aus in das Innengewinde 41 des Rohrendes 37 eingeschraubt ist. Das Schraubelement 43 weitet das Rohrende 37 radial auf. Die hierbei erzeugten radialen Preßkräfte fixieren die Nabe 31 des Schwungrads 5 reibschlüssig am Abtriebsende der Kurbelwelle 23. Das Rohrende 37 ist zur Erhöhung seiner Ra­ dialelastizität mit radial durchgehenden und axial zumin­ dest über eine Teillänge des Rohrendes 37 sich erstrecken­ den Schlitzen 47 versehen. Die Schlitze 47 sind in Umfangs­ richtung verteilt und können ggf. insgesamt entfallen.

Für die Montage der Modulkupplung wird das Schraubelement 43 im wesentlichen lose in das Rohrende 37 eingesetzt, wo­ rauf dann das Schwungrad 5 der Modulkupplung 3 auf das Rohrende 37 aufgesteckt wird. Das Schraubelement 43 hat ein zentrisches Formloch 49, dessen Querschnittskontur vorzugs­ weise gleich der Querschnittskontur der Innenverzahnung 25 der Kupplungsscheibe 9 ist, so daß zur Herstellung sowohl der Nabe 27 als auch des Schraubelements 43 gleiche Her­ stellungswerkzeuge verwendet werden können. Zum Spannen der Klemmanordnung 21 wird ein Schraubwerkzeug 51 mit seinem Schaft 53 voraus durch die Nabe 27 der Kupplungsscheibe 9 hindurch in das Formloch 49 des Schraubelements 43 einge­ führt. Der Schaft 53 ist an seinem Ende mit einer dem Form­ loch 43 entsprechenden Mitnahmekontur 55 versehen. Mittels des Schraubwerkzeugs 51 wird das Schraubelement 43 durch die Nabe 27 der Kupplungsscheibe 9 hindurch in das Rohrende 37 eingeschraubt, wodurch das Rohrende 37 aufgeweitet und die Klemmverbindung zwischen dem Rohrende 37 und der Nabe 31 des Schwungrads 5 gespannt wird. Der Schaft 54 des Schraubwerkzeugs 51 kann hierbei in dem Pilotlager 29 mit einem geeigneten Fortsatz geführt sein, um den Befesti­ gungsvorgang mit großer Präzision durchführen zu können. Nach dem Spannen der Klemmanordnung 21 wird das Schraub­ werkzeug 51 abgezogen, so daß nunmehr das Schaltgetriebe mit seiner Eingangswelle voraus in die Modulkupplung einge­ führt werden kann.

Der Innenmantel 33 der Nabe 31 des Schwungrads 5 einerseits und der Außenmantel 35 des Rohrendes 37 andererseits können als glattzylindrische Fügeflächen ausgebildet sein, so daß das Schwungrad 5 ausschließlich im Reibschluß auf dem Rohr­ ende 37 gehalten wird. Wie in Fig. 3 bei 57 angedeutet ist, können der Außenmantel 33 und der Innenmantel 35 jedoch auch mit einem Gewinde versehen sein. Das Schwungrad 5 wird damit vor dem Spannen der Klemmanordnung 21 auf das Rohr­ ende 37 bis zur Anlage an der Anschlagschulter 39 aufge­ schraubt und wird nach dem Spannen der Klemmanordnung 21 auf diese Weise sowohl reibschlüssig als auch formschlüssig an der Kurbelwelle 23 gehalten.

Die vorstehend erläuterte Klemmanordnung 21 erlaubt es, die Modulkupplung 3 einschließlich des Schwungrads 5 schnell und sicher an der Kurbelwelle 23 zu befestigen. In gleicher Weise kann die Modulkupplung 3 auch sehr einfach von der Kurbelwelle 23 wieder gelöst werden. Es versteht sich, daß bei Modulkupplungen 3 mit lösbar an dem Schwungrad 5 be­ festigter Druckplatteneinheit 7 die Druckplatteneinheit 7 auch als eine vom Schwungrad 5 abgenommen werden kann, wie dies bei herkömmlichen Kupplungen üblich ist.

Im vorstehenden erläuterten Ausführungsbeispiel bildet das konische Außengewinde 45 des Schraubelements 43 einteilig mit diesem verbundene Aufweitmittel für das radiale Aufwei­ ten des Rohrendes 37. Es versteht sich, daß diese Aufweit­ mittel ggf. auch gesondert von dem Schraubelement, bei­ spielsweise in Form eines zusätzlichen Konuselements ausge­ bildet sein können, daß dann von dem mit der Kurbelwelle 23 über ein normales zylindrisches Gewinde verschraubbaren Schraubelement in das Rohrende 37 eingezogen wird.

Claims (11)

1. Anordnung zur koaxialen Befestigung einer Eingangskom­ ponente (5) einer Kupplung (3), insbesondere einer Reibungskupplung, an einem Abtriebsende einer um eine Drehachse (1) drehbaren Kurbelwelle (23) einer Brenn­ kraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsende der Kurbelwelle (23) als zur Drehachse (1) konzentrisches Rohrende (37) ausgebildet ist, auf das die Eingangskomponente (5) mit einer zen­ trischen Nabenöffnung (33) aufgesetzt ist und daß in einen von dem Rohrende (37) gebildeten, zentrischen Hohlraum konische Aufweitmittel (45) eingesetzt sind, die mittels eines zentrischen Schraubelements (43) zur Erzeugung radialer Klemmkräfte axial verlagerbar sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konischen Aufweitmittel (45) mit ihrem kleine­ ren Durchmesser voraus in den Hohlraum eingesetzt sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schraubelement (40) mit dem Rohrende (37) ver­ schraubt ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schraubelement (43) zur Bildung der konischen Aufweitmittel ein konisches Außengewinde (45) hat und in ein Innengewinde (41) des Rohrendes (37) einge­ schraubt ist.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrende (37) wenigstens einen zumindest über einen Teilbereich des Rohrendes (37) axial sich er­ streckenden, radial durchgehenden Schlitz (47) auf­ weist.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrende (37) einen Axialanschlag (39) für die Eingangskomponente (5) aufweist.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (35) des Rohrendes (37) und der Innenmantel (41) der Nabenöffnung der Eingangskompo­ nente (5) zylindrisch sind.

8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel des Rohrendes (37) ein Außengewinde (57) und der Innenmantel der Nabenöffnung der Ein­ gangskomponente (5) ein auf das Außengewinde ge­ schraubtes Innengewinde aufweisen.

9. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplung (3) als Ausgangskomponente eine Kupplungsscheibe (9) mit einer zur Drehachse (1) konzentrischen Nabenöffnung aufweist und das Schraub­ element (43) mit Werkzeugangriffsflächen (49) versehen ist, die durch die Nabenöffnung der mit der Eingangs­ komponente (5) zu einer Baueinheit vereinigten Kupp­ lungsscheibe (9) hindurch für ein axial durch die Na­ benöffnung einsteckbares Schraubwerkzeug (51) zugäng­ lich sind.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schraubelement (43) ein zentrisches Formloch (49) zur Aufnahme des konzentrisch zur Drehachse (1) einsetzbaren Schraubwerkzeugs (51) aufweist.

11. Anordnung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß das Formloch (49) und die Nabenöffnung der Kupp­ lungsscheibe (9) im wesentlichen gleiche Querschnitts­ kontur haben.