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WO2023083800A1 - Drehmomentübertragungsbaugruppe für den antriebsstrang eines fahrzeugs - Google Patents

Drehmomentübertragungsbaugruppe für den antriebsstrang eines fahrzeugs Download PDF

Info

Publication number
WO2023083800A1
WO2023083800A1 PCT/EP2022/081112 EP2022081112W WO2023083800A1 WO 2023083800 A1 WO2023083800 A1 WO 2023083800A1 EP 2022081112 W EP2022081112 W EP 2022081112W WO 2023083800 A1 WO2023083800 A1 WO 2023083800A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tooth
insertion tip
components
component
face
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/081112
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Kuhn
Johannes Denner
Lukáš BÍLÝ
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zf Friedrichshafen Ag filed Critical Zf Friedrichshafen Ag
Publication of WO2023083800A1 publication Critical patent/WO2023083800A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/10—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/10—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F16D2001/103—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially the torque is transmitted via splined connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D11/00—Clutches in which the members have interengaging parts
    • F16D2011/008—Clutches in which the members have interengaging parts characterised by the form of the teeth forming the inter-engaging parts; Details of shape or structure of these teeth

Definitions

  • the present invention relates to a torque transmission assembly for the drive train of a vehicle, comprising two components which are or are to be coupled to one another for common rotation about an axis of rotation, a first of these components having inner peripheral teeth and a second of these components having one which is or is to be brought into rotational coupling engagement with the inner peripheral teeth Has outer peripheral toothing, with a toothing of inner peripheral toothing and outer peripheral toothing, the teeth in a first axial end region of one toothing, in which first axial end region the teeth of one toothing first come into rotational coupling engagement with the teeth of the other toothing.
  • components or drive train components that are provided separately before the drive train is assembled must be coupled together at various points when the drive train is assembled in order to ensure a torque flow via the drive train or to be able to provide a power take-off or a torque support in the drive train .
  • a hydrodynamic torque converter 10 shown schematically there.
  • This comprises a housing 12 which is to be coupled via a coupling arrangement 14 to a drive assembly, for example an internal combustion engine, and which can be driven by this to rotate about an axis of rotation A.
  • a pump wheel, a turbine wheel and a guide wheel are generally arranged inside such a hydrodynamic torque converter.
  • the driving torque for a vehicle is transmitted, for example, from a turbine wheel hub 16 to a transmission input shaft 18 .
  • the guide wheel is fitted with a guide wheel hub 20 on a support shaft ZF Friedrichshafen AG Akte 211378 Friedrichshafen 2021 -11 -11 le 22 so that it can be rotated in one direction about the axis of rotation A under the action of a freewheel provided on the idler wheel hub 20, but is blocked against rotation in the other direction.
  • a pump hub 24 provided by or provided on the housing 12 drives a fluid pump, for example in a transmission, for example an oil pump, in rotation via a pump shaft 26 and, like the support shaft 22 , is designed as a hollow shaft.
  • Torque transmission and torque support coupling between these different system areas are effected by torque transmission assemblies 28, 30, 32, each comprising teeth 34, 36, 38 on one of the components to be coupled and teeth 40, 42, 44 on the other of the components to be coupled.
  • the hydrodynamic torque converter 10 when constructing a drive train, the hydrodynamic torque converter 10 is pushed in the direction of the axis of rotation A onto the three shafts 18, 22, 26 arranged coaxially to one another. It can be seen in FIG. 1 that it is generally not possible to see by visual perception whether the teeth of the toothings to be brought into rotary coupling engagement with one another are aligned with one another in such a way that axial sliding into one another is possible.
  • the structure is basically such that when it moves axially towards the three coaxially arranged shafts 18, 22, 26, first the torque transmission assembly 28 with its teeth 34, 40 is brought into the rotary coupling engaged state, then with further axial movement the Torque transmission assembly 30 with its splines 36 and 38 and finally the torque transmission assembly 32 with its splines 38,44 is brought into rotational coupling engagement.
  • these end faces 70 are set at an angle in the axial direction, which can be seen in the illustration in FIG. 4 .
  • this orientation which is basically perpendicular to the direction of movement R or to the axis of rotation A, prevents further axial movement when teeth of the toothings 34, 40 collide with one another.
  • the actively induced twisting of the toothing until the mutual impact of the end faces of two teeth or toothings is eliminated allows a further axial movement.
  • the twisting of the entire hydrodynamic torque converter 10 generally leads to a co-rotation of the very easily rotatable shaft 26a.
  • a torque transmission assembly for the drive train of a vehicle comprising two components which are coupled or are to be coupled to one another for common rotation about an axis of rotation, a first of these components having an inner peripheral toothing and a second of these components having a rotary coupling engagement with the inner peripheral toothing or outer peripheral toothing to be brought in, wherein one of the inner peripheral toothing or outer peripheral toothing has at least a first axially protruding insertion tip and a second axially protruding insertion tip, which as a result first come into rotary coupling engagement with the other toothing when the two components are coupled, the first insertion tip being centered on an end face of a tooth, the second insertion tip being arranged eccentrically on an end face of a further tooth.
  • the object is also achieved by a method for coupling two components for transmitting torque in a drive train, the two components being designed according to one of claims 1 to 7, the central insertion tip of the tooth of one component being centered when the two components are joined hits an end face of a tooth of the other component, with the eccentric insertion tip of the tooth on one component hitting a tooth flank of a tooth on the other component, with further bringing the two components together the eccentric insertion tip slipping off the tooth flank of the tooth on the other component and as a result, one component rotates relative to the other component (26, 24) until the tooth of one component matches a tooth gap of the other component and the two components can thus be further joined.
  • the torque transmission assembly may provide a third insertion tip, the third insertion tip being off-center on a face of a tooth, the third insertion tip off-center and the second insertion tip off-center having the same off-center direction.
  • the same eccentric direction of the insertion tips is crucial for the function according to the invention when using more than one insertion tip, since a different eccentric direction of the insertion tips can lead to blocking when joining the two components.
  • a fourth insertion tip can also be provided, with the fourth insertion tip being arranged centrally on an end face of a tooth.
  • a fourth insertion tip can also be provided, the fourth insertion tip being arranged eccentrically on an end face of a tooth, the eccentric arrangement of the fourth insertion tip having the same eccentric direction as the second and third eccentrically arranged insertion tips.
  • Further insertion tips can also be provided, with the further insertion tips each being provided off-centre and with all off-centre insertion tips providing the same off-centre direction.
  • the insertion tips can be distributed almost uniformly over the circumference.
  • the joining of the two components can be carried out advantageously, since tilting or blocking of the two components during joining is avoided or at least reduced by the uniform distribution of the insertion tips present over the circumference.
  • eccentrically provided insertion tips are offset in each case in the clockwise direction or in each case offset in the anti-clockwise direction on the respective end face of the respective tooth.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a hydrodynamic torque converter with three shafts to be coupled as prior art
  • FIG. 3 shows a plan view of the component from FIG.
  • Fig. 4 A tooth from the component from Figures 2 and 3
  • FIG. 5 shows a top view of a component with internal teeth and insertion tips arranged according to the invention.
  • FIG. 6 shows a linear development of the teeth with insertion tips from FIG.
  • the pump drive hub hereinafter referred to only as hub 24a, of the housing 12 of a hydrodynamic torque converter 10
  • the configuration according to the invention of a torque transmission assembly 32 with the teeth 38 on the hub 24a and 44 on the pump drive shaft is described below denoted only by shaft 26a, explained in detail.
  • shaft 26a the pump drive hub
  • ZF Friedrichshafen AG Akte 211378 Friedrichshafen 2021 -11-11 also in the other two torque transmission assemblies 28 or 30 of FIG Hybrid drive system, to a pump drive shaft or the like, can be realized.
  • FIG. 2 together with FIG. 3, shows a linear development of the hub 24a already described in FIG. 1, with three insertion tips 62a, 62b, 62c.
  • the insertion tips 62a, 62b, 62c are distributed evenly over the circumference, here 3 x 120°, see also FIG. 3, and the insertion tips 62a, 62b, 62c are each provided centrally on an end face 70a, 70b, 70c of a tooth .
  • the insertion tips protrude axially, so that when the hub 24a is joined over the shaft 26a, the insertion tips 62a, 62b, 62c first come into contact with the shaft 26a. It can be clearly seen in FIG.
  • the insertion tips 62a, 62b, 62c of the hub 24a each fit centrally on the end faces 73a, 73b, 73c of the teeth 47a, 47b, 47c meet and another joining of the hub 24a with the shaft 26a is not possible. If the hub 24a cannot be rotated relative to the shaft 26a from the outside, further joining is completely impossible.
  • FIGS. 5 and 6 show an arrangement according to the invention of the insertion tips 62a, 62b, 62c already described. It is provided according to the invention that the first insertion tip 62a, as is known in the prior art, is provided centrally on the end face 70a of the tooth 46a. However, the second insertion tip 62b, hereinafter provided in the clockwise direction, is provided off-center on the face 70b of the tooth 46b. In this case, the off-center arrangement is provided counterclockwise and, for example, offset by 118.34° from the first insertion tip 62a.
  • the third insertion tip 62c is also clockwise to the second ZF Friedrichshafen AG File 211378 Friedrichshafen 2021 -11 -11
  • Insertion tip 62b is offset and also provided off-center counterclockwise on face 70c of tooth 46c.
  • the second and third insertion tips 62b, 62c are offset from one another by 120°, so that there is a distance of 121.67° between the first insertion tip 62a and the third insertion tip 62c.
  • This eccentric offset of the second and third insertion tips 62b, 62c prevents blocking when the hub 24a is joined to the shaft 26a, in that in the event that the first insertion tip 62a of the hub 24a is centered on the end face 73a of the tooth 47a of the shaft 26a, but the second and third insertion tips 62b, 62c hit the respective tooth flanks 72b, 72c of the shaft 26a and slide off the tooth flanks 72b, 72c during further joining, thereby causing the hub 24a to rotate relative to the shaft 26a for so long , until a tooth, for example the tooth 46b of the hub 24a, penetrates into a tooth gap 49b of the shaft 26a and thus further joining of the hub 24a to the shaft 26a is possible without any problems.
  • off-centre insertion tips viewed from the front side, must not protrude beyond the associated tooth. It should also be pointed out here that several off-center insertion tips and central insertion tips are also possible. In practice, however, a central and two eccentric insertion tips, distributed almost uniformly over the circumference, have proven to be advantageous when joining a shaft to a hub.
  • FIG. 7 shows a view of the tooth 46a of the inner peripheral toothing 38 on the hub 24a from radially inwards with the insertion tip 62a arranged centrally on the end face 70a.
  • FIG. 8 shows a view of the tooth 46b of the inner peripheral toothing 38 on the hub 24a from radially inwards with the insertion tip 62b arranged eccentrically on the end face 70b. If the insertion tip 62b hits the tooth flank 72b as described in FIG. 6, a force component F acts on the tooth 46b in the axial direction and a circumferential force Fu and slides ZF Friedrichshafen AG File 211378 Friedrichshafen 2021 -11-11 ter of a relative torsion on the tooth flank 72b. This enables an advantageous joining of the hub 24a with the shaft 26a.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Abstract

Drehmomentübertragungsbaugruppe, für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend zwei zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse miteinander gekoppelte oder zu koppelnde Bauteile (24, 26), wobei ein erstes dieser Bauteile (24, 26) eine Innenumfangsverzahnung (38) aufweist und ein zweites dieser Bauteile (24, 26) eine mit der Innenumfangsverzahnung (38) in Drehkopplungseingriff stehende oder zu bringende Außenumfangsverzahnung (44) aufweist, wobei eine der Verzahnungen (38; 44) von Innenumfangsverzahnung (38) oder Außenumfangsverzahnung (44) zumindest eine erste axial vorstehende Einführspitze (62a) und eine zweite axial vorstehende Einführspitze (62b) aufweist, die dadurch zuerst beim Koppeln der beiden Bauteile (24, 26) in Drehkopplungseingriff mit der anderen Verzahnung (44; 38) gelangen, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einführspitze (62a) mittig an einer Stirnfläche (70a) eines Zahnes (46a) angeordnet ist, wobei die zweite Einführspitze (62b) außermittig an einer Stirnfläche (70b) eines weiteren Zahnes (46b) angeordnet ist.

Description

ZF Friedrichshafen AG Akte 211378 Friedrichshafen 2021 -11-11
Drehmomentübertraqunqsbauqruppe für den Antriebsstranq eines Fahrzeugs
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsbaugruppe für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend zwei zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse miteinander gekoppelte oder zu koppelnde Bauteile, wobei ein erstes dieser Bauteile eine Innenumfangsverzahnung aufweist und ein zweites dieser Bauteile eine mit der Innenumfangsverzahnung in Drehkopplungseingriff stehende oder zu bringende Außenumfangsverzahnung aufweist, wobei bei einer Verzahnung von Innenumfangsverzahnung und Außenumfangsverzahnung die Zähne in einem ersten axialen Endbereich der einen Verzahnung, in welchem ersten axialen Endbereich die Zähne der einen Verzahnung zuerst in Drehkopplungseingriff mit den Zähnen der anderen Verzahnung gelangen.
Im Antriebsstrang eines Fahrzeugs sind an verschiedensten Stellen Bauteile bzw. Antriebsstrangkomponenten, die vor dem Zusammenfügen des Antriebsstrangs separat bereitgestellt sind, beim Zusammenfügen des Antriebsstrangs miteinander zu koppeln, um einen Drehmomentenfluss über den Antriebsstrang zu gewährleisten oder im Antriebsstrang einen Nebenabtrieb oder eine Drehmomentenabstützung bereitstellen zu können. Dies sei im Folgenden mit Bezug auf die Fig. 1 der DE 10 2010 002 846 A1 anhand eines dort schematisch dargestellten hydrodynamischen Drehmomentwandlers 10 veranschaulicht. Dieser umfasst ein Gehäuse 12, das über eine Kopplungsanordnung 14 mit einem Antriebsaggregat, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, zu koppeln ist und durch diese zur Drehung um eine Drehachse A antreibbar ist. Im Inneren eines derartigen hydrodynamischen Drehmomentwandlers sind im Allgemeinen ein Pumpenrad, ein Turbinenrad und ein Leitrad angeordnet. Das Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug wird beispielsweise von einer Turbinenradnabe 16 auf eine Getriebeeingangswelle 18 übertragen. Das Leitrad ist mit einer Leitradnabe 20 auf einer Stützwel- ZF Friedrichshafen AG Akte 211378 Friedrichshafen 2021 -11 -11 le 22 getragen, so dass es unter der Wirkung eines an der Leitradnabe 20 vorgesehenen Freilaufs in einer Richtung um die Drehachse A drehbar ist, gegen Drehung in der anderen Richtung aber blockiert ist. Eine durch das Gehäuse 12 bereitgestellte bzw. daran vorgesehene Pumpennabe 24 treibt im Rotationsbetrieb über eine Pumpenwelle 26 eine beispielsweise in einem Getriebe angeordnete Fluidpumpe, also beispielsweise Ölpumpe, an und ist, ebenso wie die Stützwelle 22 als Hohlwelle ausgebildet.
Zur Drehmomentenübertragungs- bzw. Drehmomentenabstützungskopplung zwischen diesen verschiedenen Systembereichen wirken Drehmomentübertragungsbaugruppen 28, 30, 32, die jeweils eine Verzahnung 34, 36, 38 an einem der miteinander zu koppelnden Bauteile und eine Verzahnung 40, 42, 44 am anderen der zu koppelnden Bauteile umfassen.
Im Falle eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers wird beim Aufbau eines Antriebsstrangs der hydrodynamische Drehmomentwandler 10 in Richtung der Drehachse A auf die drei zueinander koaxial angeordneten Wellen 18, 22, 26 aufgeschoben. Man erkennt in der Fig. 1 , dass dabei im Allgemeinen nicht die Möglichkeit besteht, durch visuelle Wahrnehmung zu erkennen, ob die Zähne der jeweils miteinander in Drehkopplungseingriff zu bringenden Verzahnungen so zueinander ausgerichtet sind, dass ein axiales Ineinandereinschieben möglich ist. Bei dem hydrodynamischen Drehmomentwandler 10 ist der Aufbau dabei grundsätzlich derart, dass bei axialer Heranbewegung desselben an die in drei koaxial angeordneten Wellen 18, 22, 26 zunächst die Drehmomentübertragungsbaugruppe 28 mit ihren Verzahnungen 34, 40 in den Drehkopplungseingriffszustand gebracht wird, dann bei weiterer Axialbewegung die Drehmomentübertragungsbaugruppe 30 mit ihren Verzahnungen 36 und 38 und am Ende die Drehmomentübertragungsbaugruppe 32 mit ihren Verzahnungen 38, 44 in Drehkopplungseingriff gebracht wird.
Sollte bei der Axialbewegung durch gegenseitiges Anstoßen der Verzahnun- ZF Friedrichshafen AG Akte 211378 Friedrichshafen 2021 -11-11 gen 34, 40 bzw. 36, 42 eine Axialbewegungsblockierung auftreten, kann dies durch geringfügige Verdrehung des Drehmomentwandlers 10 beseitigt werden. Das Auftreten einer derartigen Axialbewegungsblockierung hängt damit zusammen, dass, beispielsweise die Zähne der Verzahnung 34 an der Turbinenradnabe in ihrem axialen Endbereich 48, in welchem sie bei Herstellung des Drehkopplungseingriffs zunächst in Eingriff mit den Zähnen der Verzahnung 40 an der Getriebeeingangswelle 18 treten, durch eine Stirnfläche 70 begrenzt sind, die grundsätzlich im Wesentlichen orthogonal zur Richtung der Drehachse und somit auch orthogonal zu einer Bewegungsrichtung R steht, in welcher die Verzahnungen 34, 40 aufeinander zu bewegt werden. Im Allgemeinen sind diese Stirnflächen 70 in axialer Richtung schräg angestellt, was die Darstellung der Fig. 4 erkennen lässt. Durch diese grundsätzlich aber zur Bewegungsrichtung R bzw. zur Drehachse A senkrechte Ausrichtung wird beim gegenseitigen Anstoßen von Zähnen der Verzahnungen 34, 40 eine weitere Axialbewegung verhindert. Das aktiv herbeigeführte Verdrehen der Verzahnungen bis zum Aufheben des gegenseitigen Anstoßes der Stirnflächen zweier Zähne bzw. Verzahnungen gestattet eine weitere Axialbewegung. Tritt ein entsprechender Zustand jedoch bei den Verzahnungen 38, 44 auf, führt die Verdrehung des gesamten hydrodynamischen Drehmomentwandlers 10 im Allgemeinen zu einer Mitdrehung der sehr leicht drehbaren Welle 26a.
Da beim Versuch, den Drehmomentwandler 10 zu drehen, durch die axial aneinander anstoßenden Verzahnungen die Welle 26a mitgedreht wird, kann das Herstellen des Drehkopplungseingriffs der beiden Verzahnungen 38, 44 im Allgemeinen nur dadurch erreicht werden, dass der Drehmomentwandler 10 zunächst zurückgezogen, ohne Kontakt mit der Welle 26a geringfügig verdreht und dann wieder axial auf die Welle 26a zu bewegt wird, wobei jedoch visuell nicht erkennbar ist, ob dann eine korrekte Ausrichtung der Verzahnungen 38, 44 hergestellt ist, die eine Herstellung des Drehkopplungseingriffs gestattet. ZF Friedrichshafen AG Akte 211378 Friedrichshafen 2021 -11-11
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehmomentübertragungsbaugruppe für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, vorzusehen, mit welcher der Drehkopplungseingriff zweier zur gemeinsamen Drehung zu koppelnden System bereiche einfach und zuverlässig herstellbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Drehmomentübertragungsbaugruppe, für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend zwei zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse miteinander gekoppelte oder zu koppelnde Bauteile, wobei ein erstes dieser Bauteile eine Innenumfangsverzahnung aufweist und ein zweites dieser Bauteile eine mit der Innenumfangsverzahnung in Drehkopplungseingriff stehende oder zu bringende Außenumfangsverzahnung aufweist, wobei eine der Verzahnungen von Innenumfangsverzahnung oder Außenumfangsverzahnung zumindest eine erste axial vorstehende Einführspitze und eine zweite axial vorstehende Einführspitze aufweist, die dadurch zuerst beim Koppeln der beiden Bauteile in Drehkopplungseingriff mit der anderen Verzahnung gelangen, wobei die erste Einführspitze mittig an einer Stirnfläche eines Zahnes angeordnet ist, wobei die zweite Einführspitze außermittig an einer Stirnfläche eines weiteren Zahnes angeordnet ist.
Weiter wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Koppeln von zwei Bauteilen zur Übertragung von Drehmoment in einem Antriebsstrang gelöst, wobei die zwei Bauteile nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt sind, wobei beim Fügen der zwei Bauteile die mittige Einführspitze des Zahnes des einen Bauteils mittig auf eine Stirnfläche eines Zahnes des anderen Bauteils trifft, wobei die außermittige Einführspitze des Zahnes des einen Bauteils auf eine Zahnflanke eines Zahnes des anderen Bauteils trifft, wobei bei einem weiteren Zusammenführen der zwei Bauteile die außermittige Einführspitze an der Zahnflanke des Zahnes des anderen Bauteils abgleitet und dadurch sich das eine Bauteil zu dem anderen Bauteil (26, 24) solange relativ verdreht, bis der Zahn des einen Bauteils mit einer Zahnlücke des anderen Bauteils übereinstimmt und dadurch sich die beiden Bauteile weiter fügen lassen. ZF Friedrichshafen AG Akte 211378 Friedrichshafen 2021 -11-11
Weiter kann die Drehmomentübertragungsbaugruppe eine dritte Einführspitze vorsehen, wobei die dritte Einführspitze außermittig an einer Stirnfläche eines Zahnes angeordnet ist, wobei die außermittige Anordnung der dritten Einführspitze und die außermittige Anordnung der zweiten Einführspitze die gleiche außermittige Richtung aufweisen. Die gleiche außermittige Richtung der Einführspitzen ist entscheidend für die erfindungsgemäße Funktion bei der Verwendung von mehr als einer Einführspitze, da bei einer unterschiedlichen außermittigen Richtung der Einführspitzen es zu einem Blockieren beim Fügen der beiden Bauteile kommen kann.
Auch kann eine vierte Einführspitze vorgesehen sein, wobei die vierte Einführspitze mittig an einer Stirnfläche eines Zahnes angeordnet ist.
Es kann aber auch eine vierte Einführspitze vorgesehen sein, wobei die vierte Einführspitze außermittig an einer Stirnfläche eines Zahnes angeordnet ist wobei die außermittige Anordnung der vierten Einführspitze die gleiche außermittige Richtung aufweisen wie die zweite und dritte außermittig angeordneten Einführspitzen.
Es können auch weitere Einführspitzen vorgesehen sein, wobei die weiteren Einführspitzen jeweils außermittig vorgesehen sind und wobei alle außermittigen Einführspitzen die gleiche außermittige Richtung vorsehen.
Dabei können die Einführspitzen nahezu gleichmäßig über dem Umfang verteilt vorgesehen sein. Hierdurch kann das Fügen der beiden Bauteile vorteilhaft ausgeführt werden, da durch das gleichmäßige Verteilen der vorhandenen Einführspitzen über dem Umfang ein Verkanten oder ein Blockieren der beiden Bauteile beim Fügen vermieden oder zumindest reduziert wird.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die außermittig vorgesehenen Einführspitzen jeweils in Uhrzeigerrichtung versetzt oder jeweils entgegen Uhrzeigerrichtung versetzt an der jeweiligen Stirnfläche des jeweiligen Zahnes angeordnet sind. ZF Friedrichshafen AG Akte 211378 Friedrichshafen 2021 -11 -11
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 in prinzipartiger Darstellung einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit drei zu koppelnden Wellen als Stand der Technik;
Fig. 2 eine lineare Abwicklung einer Verzahnung mit Einführspitzen als Stand der Technik.
Fig. 3 eine Draufsicht des Bauteils aus Figur 2.
Fig. 4 Ein Zahn aus dem Bauteil aus Figur 2 und 3
Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Bauteil mit Innenverzahnung und erfindungsgemäß angeordneten Einführspitzen.
Fig. 6 eine lineare Abwicklung der Verzahnung mit Einführspitzen aus der Figur 5
Fig. 7 eine mittig angoerodnete Einführspitze
Fig. 8 eine außermittig angeordnete Einführspitze
Mit Bezug auf die Figur 1 wird im Folgenden anhand der Pumpenantriebsnabe, im Weiteren nur mit Nabe 24a bezeichnet, des Gehäuses 12 eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers 10, die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Drehmomentübertragungsbaugruppe 32 mit den Verzahnungen 38 an der Nabe 24a und 44 an der Pumpenantriebswelle im Weiteren nur mit Welle 26a bezeichnet, detailliert erläutert. Es sei bereits hier darauf hingewiesen, dass eine derartige im Folgenden erläuterte Ausgestaltung der Drehmomentübertragungsbaugruppe selbstverständlich alternativ oder zu- ZF Friedrichshafen AG Akte 211378 Friedrichshafen 2021 -11-11 sätzlich auch bei den anderen beiden Drehmomentübertragungsbaugruppen 28 bzw. 30 der Fig. 1 oder in anderen Bereichen oder Ausgestaltungsarten eines Antriebsstrangs, beispielsweise bei der Ankopplung des Ausgangsbereichs einer nasslaufenden Reibungskupplung, ggf. auch in einem Hybridantriebssystem, an eine Pumpenantriebswelle oder dergleichen, realisiert sein kann.
Die Figur 2 zeigt mit der Figur 3 eine lineare Abwicklung der schon in der Figur 1 beschriebenen Nabe 24a mit drei Einführspitzen 62a, 62b, 62c. Dabei sind die Einführspitzen 62a, 62b, 62c gleichmäßig über dem Umfang verteilt vorgesehen, hier 3 x 120°, siehe auch die Figur 3, und die Einführspitzen 62a, 62b, 62c sind jeweils mittig an einer Stirnfläche 70a, 70b, 70c eines Zahnes vorgesehen. Dabei ragen die Einführspitzen axial hervor, so dass bei einem Fügen der Nabe 24a über die Welle 26a die Einführspitzen 62a, 62b, 62c zuerst in Kontakt mit der Welle 26a kommen. Dabei kann es sein, gut in der Figur 2 zu sehen, dass bei einem Fügen der Nabe 24a mit der Welle 26a die Einführspitzen 62a, 62b, 62c der Nabe 24a jeweils mittig auf die Stirnflächen 73a, 73b, 73c der Zähne 47a, 47b, 47c treffen und ein weiteres Fügen der Nabe 24a mit der Welle 26a nicht möglich ist. Wenn von extern die Nabe 24a zu der Welle 26a nicht relativ verdreht werden kann, ist ein weiteres Fügen völlig unmöglich.
Die Figuren 5 und 6 zeigen eine erfindungsgemäße Anordnung der bereits beschriebenen Einführspitzen 62a, 62b, 62c. Dabei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erste Einführspitze 62a wie im Stand der Technik bekannt, mittig an der Stirnfläche 70a des Zahnes 46a vorgesehen ist. Die zweite Einführspitze 62b, die hier nachfolgend in Uhrzeigerrichtung vorgesehen ist, ist jedoch außermittig an der Stirnfläche 70b des Zahnes 46b vorgesehen. Dabei ist hier die außermittige Anordnung entgegen des Uhrzeigersinns und beispielhaft mit 118,34° versetzt zu der ersten Einführspitze 62a vorgesehen.
Die dritte Einführspitze 62c ist ebenfalls in Uhrzeigerrichtung zu der zweiten ZF Friedrichshafen AG Akte 211378 Friedrichshafen 2021 -11 -11
Einführspitze 62b versetzt vorgesehen und ebenfalls außermittig entgegen des Uhrzeigersinns an der Stirnfläche 70c des Zahnes 46c vorgesehen. Dabei sind hier die zweite und dritte Einführspitze 62b, 62c zueinander unter 120° versetzt vorgesehen sind, so dass zwischen der ersten Einführspitze 62a und der dritten Einführspitze 62c ein Abstand von 121 ,67° vorhanden ist. Durch diesen außermittigen Versatz der zweiten und dritten Einführspitzen 62b, 62c wird beim Fügen der Nabe 24a mit der Welle 26a ein Blockieren dadurch verhindert, dass für den Fall, dass die erste Einführspitze 62a der Nabe 24a mittig auf die Stirnfläche 73a des Zahnes 47a der Welle 26a trifft, die zweite und die dritte Einführspitze 62b, 62c jedoch auf die jeweiligen Zahnflanken 72b, 72c der Welle 26a treffen und bei einem weiteren Fügen an den Zahnflanken 72b, 72c abgleiten und dadurch ein relatives Verdrehen der Nabe 24a zur Welle 26a so lange bewirken, bis ein Zahn, beispielsweise der Zahn 46b der Nabe 24a in eine Zahnlücke 49b der Welle 26a eindringt und dadurch ein weiteres Fügen der Nabe 24a mit der Welle 26a problemlos möglich ist. Dabei sei hier hingewiesen, dass die außermittigen Einführspitzen von der Stirnseite her betrachtet nicht über den dazugehörigen Zahn herausstehen dürfen. Es sei hier weiter hingewiesen, dass auch mehrere außermittige Einführspitzen und auch mittige Einführspitzen möglich sind. In der Praxis haben sich jedoch eine mittige und zwei außermittige Einführspitzen, nahezu gleichmäßig über dem Umfang verteilt vorgesehen, als vorteilhaft beim Fügen von einer Welle mit einer Nabe gezeigt.
Die Fig. 7 zeigt eine Ansicht des Zahnes 46a der Innenumfangsverzahnung 38 an der Nabe 24a von radial innen mit der mittig an der Stirnfläche 70a angeordneten Einführspitze 62a.
Die Figur 8 zeigt eine Ansicht des Zahnes 46b der Innenumfangsverzahnung 38 an der Nabe 24a von radial innen mit der außermittig an der Stirnfläche 70b angeordneten Einführspitze 62b. Trifft nun die Einführspitze 62b auf die wie in der Figur 6 beschriebene Zahnflanke 72b wirkt auf den Zahn 46b eine Kraftkomponente F in Axialrichtung und eine Umfangskraft Fu und gleitet un- ZF Friedrichshafen AG Akte 211378 Friedrichshafen 2021 -11-11 ter einer relativen Verdrehung an der Zahnflanke 72b ab. Hierdurch wird ein vorteilhaftes Fügen von der Nabe 24a mit der Welle 26a möglich.
ZF Friedrichshafen AG Akte 211378 Friedrichshafen 2021 -11-11
Bezuqszeichen
10 Drehmomentwandler
12 Gehäuse
14 Kopplungsanordnung
16 Turbinenradnabe
18 Getriebeeingangswelle
20 Leitradnabe
22 Stützwelle
24 Bauteil
24a Nabe
26 Bauteil
26a Welle
28 Drehmomentübertragungsbaugruppe
30 Drehmomentübertragungsbaugruppe
32 Drehmomentübertragungsbaugruppe
34 Verzahnung
36 Verzahnung
38 Innenumfangsverzahnung
40 Verzahnung
42 Verzahnung
44 Verzahnung
44 Außenumfangsverzahnung
46 Zahn
46a Zahn
46b Zahn
46c Zahn
47 Zahn
47a Zahn
47b Zahn
47c Zahn ZF Friedrichshafen AG Akte 211378 Friedrichshafen 2021 -11-11
49 Zahnlücke
49a Zahnlücke
49b Zahnlücke
49c Zahnlücke
62 Einführspitze
62a Einführspitze
62 b Einführspitze
62c Einführspitze
70 Stirnfläche
70a Stirnfläche
70b Stirnfläche
70c Stirnfläche
73 Stirnfläche
73a Stirnfläche
73b Stirnfläche
73c Stirnfläche
72 Zahnflanke
72b Zahnflanke
72c Zahnflanke
R Bewegungsrichtung
F Kraft
Fu Umfagskraft
A Drehachse

Claims

ZF Friedrichshafen AG Akte 211378 Friedrichshafen 2021 -11 -11 Patentansprüche
1 . Drehmomentübertragungsbaugruppe, für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend zwei zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse miteinander gekoppelte oder zu koppelnde Bauteile (24, 26), wobei ein erstes dieser Bauteile (24, 26) eine Innenumfangsverzahnung (38) aufweist und ein zweites dieser Bauteile (24, 26) eine mit der Innenumfangsverzahnung (38) in Drehkopplungseingriff stehende oder zu bringende Außenumfangsverzahnung (44) aufweist, wobei eine der Verzahnungen (38; 44) von Innenumfangsverzahnung (38) oder Außenumfangsverzahnung (44) zumindest eine erste axial vorstehende Einführspitze (62a) und eine zweite axial vorstehende Einführspitze (62b) aufweist, die dadurch zuerst beim Koppeln der beiden Bauteile (24, 26) in Drehkopplungseingriff mit der anderen Verzahnung (44; 38) gelangen, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einführspitze (62a) mittig an einer Stirnfläche (70a) eines Zahnes (46a) angeordnet ist, wobei die zweite Einführspitze (62b) außermittig an einer Stirnfläche (70b) eines weiteren Zahnes (46b) angeordnet ist.
2. Drehmomentübertragungsbaugruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Einführspitze (62c) vorgesehen ist, wobei die dritte Einführspitze (62c) außermittig an einer Stirnfläche (70c) eines Zahnes (46c) angeordnet ist, wobei die außermittige Anordnung der dritten Einführspitze (62c) und die außermittige Anordnung der zweiten Einführspitze (62b) die gleiche außermittige Richtung aufweisen.
3. Drehmomentübertragungsbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Einführspitze (62d) vorgesehen ist, wobei die vierte Einführspitze (62d) mittig an einer Stirnfläche (70d) eines Zahnes (46d) angeordnet ist. ZF Friedrichshafen AG Akte 211378 Friedrichshafen 2021 -11 -11
4. Drehmomentübertragungsbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Einführspitze (62d) vorgesehen ist, wobei die vierte Einführspitze (62d) außermittig an einer Stirnfläche (70d) eines Zahnes (46d) angeordnet ist wobei die außermittige Anordnung der vierten Einführspitze die gleiche außermittige Richtung aufweisen wie die zweite und dritte außermittig angeordneten Einführspitzen (62b, 62c).
5. Drehmomentübertragungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Einführspitzen vorgesehen sind, wobei die weiteren Einführspitzen jeweils außermittig vorgesehen sind und wobei alle außermittigen Einführspitzen die gleiche außermittige Richtung vorsehen.
6. Drehmomentübertragungsbaugruppe nach einem der Ansprühe 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einführspitzen (62a, 62b, 62c, 62d) nahezu gleichmäßig über dem Umfang verteilt vorgesehen sind.
7. Drehmomentübertragungsbaugruppe nach einem der Ansprüchel bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die außermittig vorgesehenen Einführspitzen (62b, 62c, 62d) jeweils in Uhrzeigerrichtung versetzt oder jeweils entgegen Uhrzeigerrichtung versetzt an der jeweiligen Stirnfläche (70b, 70c, 70d) des jeweiligen Zahnes (46b, 46c, 46d) angeordnet sind.
8. Verfahren zum Koppeln von zwei Bauteilen (24, 26) zur Übertragung von Drehmoment in einem Antriebsstrang, wobei die zwei Bauteile (24, 26) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt sind, wobei beim Fügen der zwei Bauteile (24, 26) die mittige Einführspitze (62a) des Zahnes (46a) des einen Bauteils (24; 26) mittig auf eine Stirnfläche (71a) eines Zahnes (47a) des anderen Bauteils (26, 24) trifft, dadurch gekennzeichnet, dass ZF Friedrichshafen AG Akte 211378 Friedrichshafen 2021 -11-11
- die außermittige Einführspitze (62b) des Zahnes (46b) des einen Bauteils (24, 26) auf eine Zahnflanke (72b) eines Zahnes (47b) des anderen Bauteils (26, 24) trifft,
- wobei bei einem weiteren Zusammenführen der zwei Bauteile (24, 26) die außermittige Einführspitze (62b) an der Zahnflanke (72b) des Zahnes (47b) des anderen Bauteils (26, 24) abgleitet,
- wobei das eine Bauteil (24, 26) sich zu dem anderen Bauteil (26, 24) solange verdreht, bis der Zahn (46b) des einen Bauteils (24, 26) mit einer Zahnlücke (49b) des anderen Bauteils (26, 24) übereinstimmt und dadurch sich die beiden Bauteile (24, 26) fügen lassen.
- 14 -
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