Beschreibung
Kraftübertragungsaggregat mit gewelltem Sicherungsring
Die Erfindung betrifft ein Kraftübertragungsaggregat gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der EP 1 382 872 AI ist eine Mitnehmereinheit für Kraftübertragungsaggregate bekannt. Eine solche Mitnehmereinheit findet insbesondere, aber nicht ausschließlich, zur Antriebsoder Abtriebsanbindung von Lamellenkupplungssystemen in Doppelkupplungen Verwendung.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Mitnehmereinheiten be- stehen im Wesentlichen aus einer Mitnehmerscheibe und einem
Lamellenträger. In der EP 1 382 872 AI ist eine formschlüssige Kombination aus Mitnehmerscheibe und Außenla ellenträger gezeigt. Es ist jedoch auch denkbar, dass ein Innenlamellenträ- ger formschlüssig, antriebs- oder abtriebsseitig mittels einer Mitnehmerscheibe angebunden ist. Zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung zwischen Mitnehmerscheibe und Lamellenträger ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die Mitnehmerscheibe mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Außenverzahnung zu versehen. Am Lamellenträger ist eine zur Außenver- zahnung der Mitnehmerscheibe zumindest abschnittsweise form- und funktionskomplementäre Innenverzahnung vorgesehen. Zur Montage der Mitnehmereinheit wird die Mitnehmerscheibe mit der Außenverzahnung in die Innenverzahnung des Lamellenträgers eingesetzt .
Die formschlüssige Verbindung zwischen Mitnehmerscheibe und Lamellenträger ist üblicherweise aus Montagegründen und wegen einer wirtschaftlichen Herstellung spielbehaftet. Hierdurch
kommt es zu erhöhten Verschleißerscheinungen, insbesondere durch Einhämmern der Verbindung von Mitnehmerscheibe und Lamellenträger. Weiterhin nachteilig ist eine Leerlauf- Geräuschentwicklung durch die spielbehaftete formschlüssige Verbindung.
Die Nachteile könnten durch eine spielfreie Verbindung zwischen Mitnehmerscheibe und Außenlamellenträger beseitigt werden. Eine Spielfreiheit kann jedoch nicht in jedem Fall ge- währleistet werden, da durch Verschleißerscheinungen, ungünstige Toleranzlagen, etc. im Betrieb dennoch ein Spiel in der formschlüssigen Verbindung auftreten kann. Insbesondere durch den Einbau von Kupplung mit Mitnehmerscheibe zwischen Getriebe und Motor im Antriebsstrang eines Fahrzeugs kann durch radiale Fluchtungsfehler zwischen Getriebeeinganswelle und Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ein Biegemoment (Umlaufbiegung) über die Mitnehmerscheibe auf die Kupplung geleitet werden. Dies hat zur Folge, dass sich die Mitnehmerscheibe relativ zum Außenlamellenträger in axialer Richtung, innerhalb der form- schlüssigen Verbindung, bewegen möchte.
Aus " der EP 1 496 287 AI ist ein gattungsgemäßes Kraftübertragungsaggregat bekannt. Bei dem bekannten Kraftübertragungsaggregat ist eine Halbschale eines Torsionsschwingungsdämpfers axial mit einem weiteren Bauteil des Kraftübertragungsaggregates verbunden. Zu diesem Zweck ist ein ebener Sicherungsring vorgesehen, der innerhalb einer Sicherungsringnut angeordnet ist und sich einerseits an einer Nutwand und andererseits an der Halbschale abstützt und so die Halbschale axial fest gegen das weitere Bauteil drückt. Bei Kraftübertragungsaggregaten kommen eine Vielzahl solcher oder ähnlicher axialer Verbindungen von mindestens zwei Bauteilen unter Zuhilfenahme eines Sicherungsrings vor. Die Sicherungsringe müssen u.a. aus Gründen
des Toleranzausgleichs, der Spielreduzierung oder der Geräuschreduzierung passgenau ausgelegt werden. Damit sind für jeden Einzelfall eine Vielzahl von Sicherungsringen mit fein abgestuften Breiten vorrätig zu halten, die dann nach dem jeweiligen Ausmessen des sich ergebenden Bauraums in der korrekten Breite ausgewählt und verbaut werden müssen. Prinzipbedingt lässt sich aufgrund dieser Problematik keine absolute Spielfreiheit erreichen, da aus Logistik- und Handhabungsgründen nicht jede denkbare Breite vorgehalten werden kann.
Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Kraftübertragungsaggregat vorzuschlagen, bei dem mindestens zwei Bauteile axial spielfrei miteinander verbunden sind.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, zumindest bei der axialen Verbindung von zwei Bauteilen eines Kupplungsaggregates den bisher üblichen ebenen Sicherungsring durch einen, insbesondere in Umfangsriehtung, gewellten und damit federnd ausgebildeten Sicherungsring zu ersetzen. Durch die Verwendung eines gewellten Sicherungsrings werden die zu verbindenden Bauteile in axialer Richtung gegeneinander vorgespannt . Da sich der gewellte Sicherungsring in gewissen Grenzen dem zur Verfügung stehenden Bauraum anpassen kann, wird eine spiel- freie Axialverbindung sichergestellt.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kraftübertragungsaggregates ergeben sich neben der Bereitstellung einer
spielfreien Verbindung eine Vielzahl von weiteren Vorteilen, wie eine einfachere Logistik, eine geringere Lagerhaltung, sowie reduzierte Kosten.
Bei folgenden Einsatzgebieten ist die Verwendung eines gewellten Sicherungsrings zur Herstellung einer spielfreien Axialverbindung besonderes vorteilhaft:
• Axiale Festlegung eines Torsionsschwingungsdämpfers an einem Bauteil des Kraftübertragungsaggregates, insbesondere an einem Gehäuses des Kraftübertragungsaggregates
• Anbindung von Lamellenträgern, insbesondere von mehrteiligen Lamellenträgern, an ein Bauteil des Kraftübertra- gungsaggregates
• Anbindung eines Pumpenantriebsrades oder funktionsähnlichen Bauteilen an ein Bauteil des Kraftübertragungsaggregates
• Anbindung eines Verschlussdeckels oder funktionsähnlichen Bauteilen an ein Bauteil des Kraftübertragungsaggregates
• Anbindung eines Kolbens, insbesondere von mehrteiligen Kolben, an ein Bauteil des Kraftübertragungsaggregates
Weiterhin kann der gewellte Sicherungsring zur axialen Festsetzung einer Mitnehmerscheibe an einem Lamellenträger eingesetzt werden. Durch das Vorsehen eines gewellten Sicherungs- rings zu diesem Zweck wird eine axiale Bewegung der Mitnehmerscheibe innerhalb der nun teilweisen kraftschlüssigen Verbindung zum Lamellenträger vermieden. Insbesondere wird zusätz-
lieh, im Bereich kleiner Drehmomente, durch die axiale Vorspannung eine Bewegung in Umfangsriehtung innerhalb eines e- ventuell vorhandenen Spiels verhindert, weil auch hier aufgrund von Reibungskräften für kleinere Drehmomente eine kraft- schlüssige Verbindung vorliegt. Somit kann eine Geräuschentwicklung im Leerlauf unterbunden werden.
Der gewellte Sicherungsring ist dabei so auszulegen, dass die resultierende Vorspannkraft so groß ist, dass die Axialkraft aufgrund des maximalen Umlaufbiegemoments immer kleiner bleibt als diese Vorspannkraft. Nur hierdurch kann ein „Abheben" der Mitnehmerscheibe und somit auch eine Relativbewegung in axialer Richtung vermieden werden. Weiterhin sollte die mit der Vorspannkraft erzeugte Haftreibung in Umfangsrichtung groß ge- nug sein, um insbesondere bei kleinen Drehmomenten im Leerlauf eine Bewegung der Mitnehmerscheibe in Umfangsrichtung zu verhindern. Hierdurch werden Geräusche, wie ein Leerlaufrasseln, sicher verhindert. Weiterhin wird ein Verschleiß an der Verbindungsstelle ebenfalls verhindert.
Eine optimale kraft-/formschlüssige Verbindung zwischen Mitnehmerscheibe und Lamellenträger wird dadurch gewährleistet, dass die Mitnehmerscheibe mit einer Außenverzahnung versehen ist, und der Lamellenträger mit einer zur Außenverzahnung der Mitnehmerscheibe zumindest abschnittsweise formkomplementären Innenverzahnung versehen ist. Dabei ist es sinnvoll, aber nicht notwendig, dass sich in eingesetztem Zustand die Innenverzahnung und die Außenverzahnung zumindest abschnittsweise hintergreifen .
Es ist von besonderem Vorteil, wenn sicher der gewellte Sicherungsring einerseits an der Mitnehmerscheibe und andererseits am Lamellenträger, vorzugsweise in einer Sicherungsringnut im
Lamellenträger, abstützt. Da bei einigen Konstruktionsvarianten von Mitnehmereinheiten bereits ein Sicherungsring zur axialen Fixierung der Mitnehmerscheibe vorgesehen ist, ist es von Vorteil, diesen herkömmlichen Sicherungsring durch einen bei- spielsweise gewellten, federnd ausgebildeten Sicherungsring zu ersetzen. Mit einem solchen gefederten Sicherungsring sind bereits relativ hohe Vorspannkräfte zu verwirklichen. Montage- seitig bzw. logistisch resultiert aus der Wahl eines gewellten Sicherungsrings als Mittel zur axialen Vorspannung ein erheb- licher Vorteil, da die bisher notwendigen dickenmäßig gestuften Sperrringe durch einen einzigen, gewellten Ring ersetzt werden können. Je nach Toleranzlage waren bis zu elf verschiedene Dickenstufungen notwendig. Dieser Toleranzausgleich wird nun von einem einzigen, gewellten Ring innerhalb des Federwe- ges übernommen.
Die federnde Eigenschaft des gewellten Sicherungsrings hat den Vorteil die dynamische Belastung auf die im Lamellenträger eingebrachte Sicherungsringnut zumindest vermindert wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen, die verschiedene Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Mitnehmerscheibe und eines Außenlamellenträgers in unmontier- tem Zustand,
Fig. 2 einen Ausschnitt einer Mitnehmereinheit,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Mitnehmereinheit mit gewelltem Sicherungsring,
Fig. 4 einen Ausschnitt einer Lamellen-Doppelkupplung mit Torsionsschwingungsdampfer,
Fig. 5 einen Ausschnitt einer anderen Ausführungsform einer Lamellen-Doppelkupplung und
Fig. 6 einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Lamellen-Doppelkupplung .
In den Figuren sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion mit den identischen Bezugszeichen gekennzeichnet .
Die Figur 1 zeigt in perspektivischer und unvollständiger Darstellung eine Mitnehmereinheit 1. Insbesondere zeigt Fig. 1 keine Mittel zur axialen Vorspannung der Mitnehmerscheibe 3. Gezeigt sind lediglich eine Mitnehmerscheibe 3 sowie beispielhaft ein Außenlamellenträger 2. Die Mitnehmerscheibe 3 ist mit einer umlaufenden Außenverzahnung 4 ausgestattet. Der Außenlamellenträger 2 weist eine Innenverzahnung 5 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Außenlamellenträger 2 im Bereich jedes Zahns 6 eine schlitzartige Ausnehmung 7 auf, wobei jede schlitzartige Ausnehmung im montierten Zustand jeweils von einem Zahn 8 der Außenverzahnung 4 durchgriffen wird.
Durch die spezielle Ausgestaltung der Zähne 8 und der schlitzartigen Ausnehmungen 7 wird eine Hintergreifung von Außenverzahnung 4 und Innenverzahnung 5 erreicht . An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die dargestellte Ausbildung der form- schlüssigen Verbindung zwischen Mitnehmerscheibe und Lamellenträger nur beispielhaft dargestellt ist. Die Erfindung kann mit auch mit anders ausgebildeten Verbindungen realisiert werden. Es reicht beispielsweise eine Außenverzahnung am Umfang
der Mitnehmerscheibe 3 aus, welche in Ausnehmungen des Lamellenträgers aufgenommen wird. Ein spezieller Hintergriff, oder beispielsweise das Vorsehen einer Innenverzahnung am Lamellenträger sind nicht zwingend notwendig.
Aus Übersichtlichkeitsgründen wurden die in dem Lamellenträger in bekannter Weise vorgesehenen, axial verschieblichen Reiblamellen in keinem Ausführungsbeispiel dargestellt.
In Fig. 2 ist eine Mitnehmereinheit im montierten Zustand angedeutet, wobei auch hier keine Mittel zur axialen Vorspannung der Mitnehmerscheibe 3 eingezeichnet sind. Es wird deutlich, dass die Mitnehmerscheibe 3 und der Lamellenträger 2 im montierten Zustand eine gemeinsame Drehachse 9 aufweisen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die formschlüssige Verbindung zwischen Mitnehmerscheibe 3 und Außenlamellenträger 2 durch eine Außenverzahnung 4 an der Mitnehmerscheibe 3 sowie einer Innenverzahnung 5 am Lamellenträger 2 gebildet, wobei die Zähne 8 der Außenverzahnung 4 in schlitzartige Ausnehmun- gen 7 des Lamellenträgers 2 eingreifen. Besonders bei der dargestellten formschlüssigen Verbindung ist, dass sich Außenverzahnung 4 und Innenverzahnung 5 hintergreifen. Wie bereits erwähnt, ist die gewellte kraftschlüssige Verbindung nur beispielhaft zu verstehen. In einer wesentlich einfacheren Aus- gestaltungsform ist gar keine Innenverzahnung vorgesehen und die Außenverzahnung 4 ist in Ausnehmungen im Lamellenträger 2 aufgenommen.
Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine Mitnehmerein- heit 1, bestehend aus einem Lamellenträger 2 mit nicht dargestellten Außenlamellen, sowie einer antriebsseitigen Mitnehmerscheibe 3. Die Mitnehmerscheibe 3 ist umfangsseitig kraftschlüssig mit dem Außenlamellenträger 2 verbunden. Dabei grei-
fen Zähne 8 der Mitnehmerscheibe 3 in schlitzartige Ausnehmungen 7 im Lamellenträger 2. Die Mitnehmerscheibe stützt sich in axialer Richtung am Ende 10 der schlitzartigen Ausnehmung 7 am Lamellenträger 2 ab. Auf der gegenüberliegenden Seite ist ein in Umfangsrichtung gewellter Sicherungsring 12 zur axialen
Vorspannung vorgesehen. Der gewellte Sicherungsring 12 ist umlaufend ausgebildet und stützt sich wiederum am Lamellenträger 2 in einer Sicherungsringnut 13 ab. Die Sicherungsringnut 13 ist in den Lamellenträger 2 umlaufend eingebracht. In Fig. 1 ist eine Sicherungsringnut 13 zur Aufnahme eines herkömmlichen Sicherungsrings 15 dargestellt.
Aus einer Radialkraft FR resultiert ein Biegemoment M. Die Radialkraft FR ist beispielsweise auf einen nicht exakt fluchten- den Einbau des Kraftübertragungsaggregats im Antriebsstrang zurückzuführen. Aus dem Biegemoment M resultiert eine Axial- kraft Fa, aufgrund derer sich die Mitnehmerscheibe 3 in axialer Richtung bewegen möchte. Mit Hilfe des gewellten Sicherungsrings zur axialen Vorspannung wird die Axialkraft Fa ko pen- siert. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt auch der axiale Toleranzausgleich mittels des gewellten Sicherungsringes 12. Dabei ist der gewellte Sicherungsring 12 so auszulegen, dass die Axialkraft Fa aufgrund des Biegemoments M immer kleiner ist als die Vorspannkraft. Nur so wird ein „Abheben" der Mitnehmerscheibe 3 verhindert. Außerdem muss die mit der. Vorspannkraft erzeugte Reibkraft in Umfangsrich- tung groß genug sein, um bei zumindest kleinen Drehmomenten eine Bewegung der Mitnehmerscheibe in Umlaufrichtung zu verhindern. Montageseitig bzw. logistisch resultiert aus der Ver- wendung eines gewellten Sicherungsrings 12 anstelle von ebenen Sicherungsringen ein erheblicher Vorteil, da die bisher notwendigen dickenmäßig gestuften Sperrringe durch einen einzigen, gewellten Ring ersetzt werden können. Je nach Toleranzla-
ge waren bis zu elf verschiedene Dickenstufungen notwendig. Dieser Toleranzausgleich wird nun von einem einzigen, gewellten Ring innerhalb des Federweges übernommen. In Figur 4 ist eine an sich bekannte Lamellen-Doppelkupplung 16 mit einem ebenfalls an sich bekannten Torsionsschwingungsdampfer 17 dargestellt. Eine Schale 19 des Torsionsschwin- gungsdämpfers 17 ist in axialer Richtung mittels eines gewellten Sicherungsrings 18 an einem Gehäuseteil 20 der Lamellen- Doppelkupplung 16 festgelegt. Der gewellte Sicherungsring 12 ist in einer in dem Gehäuseteil 20 umlaufend eingebrachten Sicherungsringnut 13 angeordnet und ragt radial nach innen über diese hinaus. Der gewellte Sicherungsring 12 stützt sich axial mit einer Seite an einer Nutwand 18 der Sicherungsringnut 13 ab. Mit seiner gegenüberliegenden Seite stützt sich der gewellte Sicherungsring 12 axial an der Außenseite der Schale 19 des Torsiohsschwingungsdämpfers 17 ab. Die Schale 19 und das Gehäuseteil 20 stützen sich wiederum axial an einem weiteren Gehäuseteil 21 ab. Durch das Vorsehen des gewellten Siche- rungsrings 12 wird die Schale 19 des Torsionsschwingungsdämp- fers 17 in axialer Richtung gegen das weitere Gehäuseteil 21 vorgespannt .
In Figur 5 ist eine weitere Ausführungsform einer an sich be- kannten Lammellen-Doppelkupplung 16 dargestellt. Es ist weiterhin gezeigt, dass ein äußerer Lamellenträger 22 mittels eines gewellten Sicherungsrings 12 axial gegen ein schalenförmi- ges Gehäuseteil 23 vorgespannt ist. Der gewellte Sicherungsring 12 stützt sich zum einen an einer Schulter 24 des Gehäu- seteils 23 und zum anderen an dem Lammellenträger 22 ab. Der
Lamellenträger greift radial verzahnungsartig in axial verlaufenden Ausnehmungen 25 des Gehäuseteils 23 ein. Durch den ge-
wellten Sicherungsring 23 wird der Lamellenträger 22 axial gegen das äußere Gehäuseteil 23 vorgespannt.
In Figur 6 ist ein Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform einer an sich bekannten Lamellen-Doppelkupplung 16 gezeigt. In der linken Zeichnungshälfte ist zu erkennen, dass ein Verschlussdeckel 26 axial mittels eines in einer Sicherungsringnut 13 angeordneten gewellten Sicherungsrings 12 gegen einen Lamellenträger 22 vorgespannt ist. Der Verschlussdeckel 26 greift radial in über den Umfang verteilte axial verlaufende Ausnehmungen 27 im Lamellenträger 22 ein. Der gewellte Sicherungsring 12 stützt sich axial zum einen an einer Nutwand 18 und zum anderen an dem Verschlussdeckel 26 ab, wodurch der Verschlussdeckel 26 axial gegen einen Boden 28 der Ausnehmun- . gen 27 gedrückt wird.
In der rechten Zeichnungshälfte der Figur 6 ist die axiale Verbindung eines Kolbens 29 mit einem Gehäuseteil 30 gezeigt. Der Kolben 29 greift radial zwischen einen ebenen Sicherungs- ring 15 und einen gewellten Sicherungsring 12. Der ebene Sicherungsring 15 ist in einer umlaufenden Nut 31 im Gehäuseteil 30 angeordnet. Der gewellte Sicherungsring 12 ist in einer Sicherungsringnut 13 angeordnet und ragt radial nach innen über diese hervor. Der Kolben 29 stützt sich zum einen an dem eben Sicherungsring 15 und zum anderen an dem gewellten Sicherungsring 12 ab. Der gewellte Sicherungsring 12 liegt axial an einer Nutwand 18 an, so dass der Kolben 29 in axialer Richtung gegen den ebenen Sicherungsring 15 vorgespannt wird. Hierdurch wird eine spielfreie AxialVerbindung erhalten.
Bezugszeichenliste
1 Mitnehmereinheit 2 Außenlamellenträger
3 Mitnehmerscheibe
4 Außenverzahnung
5 Innenverzahnung
6 Zähne der Innenverzahnung 7 schlitzartige Ausnehmungen
8 Zähne der Außenverzahnung
9 gemeinsame Drehachse
10 Ende der Ausnehmung
12 gewellter Sicherungsring 13 Sicherungsringnut
15 Sicherungsring
16 Kraftübertragungsaggregat (Lamellen-Doppelkupplung)
17 Torsionsschwingungsdampfer
18 Nutwand 19 Schale
20 Gehäuseteil
21 Gehäuseteil
22 äußerer Lamellenträger
23 schalenförmiges Gehäuseteil 24 Schulter
25 Ausnehmung 6 Verschlussdeckel 7 Ausnehmungen 8 Boden 9 Kolben 0 Gehäuseteil 1 Nut
FE Radialkraft M Biegemoment Fa Axialkraft