DE10032952A1 - Drehmomentübertrgungselement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Drehmomentübertragungselement, das einen Starter-Generator mit einer in Reihe angeorndeten Drehmomentübertragungseinheit verbindet, wobei zumindest Teile der Drehmomentübertragungseinheit relativ zu dem Starter-Generator eine axiale Betriebsbewegung ausführen können und das Drehmomentübertragungselement axial elastisch, bezogen auf die Reihenanordnung des Starter-Generators und der Drehmomentübertragungseinheit, ausgebildet ist. Das Drehmomentübertragungselement ist als tangentialer Federarm ausgebildet, wobei dessen eines Ende an dem Starter-Generator und dessen anderes Ende an der Drehmomentübertragungseinheit angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehmomentübertragungselement entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Drehmomentübertragungselemente werden z. B. benutzt, um eine elektrische Maschine und einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, die auf einer Welle in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zur gemeinsamen Drehung angeordnet sind, zum Zweck der Drehmomentübertragung miteinander zu verbinden. Ein hydrodynamischer Drehmomentwandler ist beispielsweise in der DE- OS 41 21 586 beschrieben. Es besteht das Problem, dass sich beim Betrieb des Drehmomentwandlers in dessen Gehäuse ein erhöhter Innendruck p aufbaut, wodurch sich das Gehäuse des Drehmomentwandlers verformt und im wesentlichen eine Streckung in axialer Richtung, sowie eine Stauchung in radialer Richtung erfährt. Bei einer unmittelbaren Verbindung des Gehäuses des Drehmomentwandlers mit der elektrischen Maschine können deren Funktionselemente ebenfalls verformt werden, wodurch diese in ihrer Funktion beeinträchtigt oder sogar ausfallen kann. Das Drehmomentübertragungselement hat somit neben der Drehmomentübertragung die weitere wesentliche Aufgabe, die axiale Ausdehnung des Wandlergehäuses aufzunehmen und deren Weiterleitung an die mit diesem Gehäuse in Wirkverbindung stehenden Funktionselemente der elektrischen Maschine zu verhindern bzw. maßgeblich zu reduzieren.

Drehmomentübertragungselemente für diesen Einsatzzweck sind der Anmelderin in der Ausgestaltung nach Fig. 1 bereits bekannt, die im folgenden in Verbindung mit eingeführten Bezugszeichen erläutert werden soll.

Das Drehmomentübertragungselement 1 ist hierbei in Form einer sich hauptsächlich in radialer Richtung erstreckenden Scheibe aus einem flexiblen Material, z. B. einem Blech, ausgebildet. Diese Scheibe umfasst einen radial inneren Abschnitt 2, einen gegenüber diesen axial versetzten radial äußeren Abschnitt 3, sowie einen die beiden erstgenannten Abschnitte verbindenden Mittelabschnitt 4. Der Mittelabschnitt 4 ist gegenüber den angrenzenden Abschnitten 2 und 3 um einen Winkel α geneigt. Der radial innere und der radial äußere Abschnitt 2 bzw. 3 weisen Öffnungen 5 für Befestigungsmittel auf, die der Verbindung zu dem Starter-Generator und der Drehmomentübertragungseinheit dienen. Bei Wirkung einer, beispielsweise an den radial inneren Befestigungsmitteln angreifenden, axialen Kraft F, die von der dort befestigten Funktionseinheit, beispielsweise dem Drehmomentwandler ausgeht, erfolgt eine Deformation der Scheibe, wobei sich der Betrag des Winkels α ändert und der einen Hebelarm darstellenden, sich von den radial äußeren Befestigungsmitteln nach radial innen erstreckende Bereich, axial ausgelenkt wird. Der Bereich der äußeren Befestigungsmittel bleibt dabei näherungsweise ortsfest. Der Anmelderin ist auch eine vereinfachte, zeichnerisch nicht dargestellte, Ausführungsform bekannt, bei der das Drehmomentübertragungselement nur als sich in radialer Richtung erstreckende Scheibe mit entsprechenden Öffnungen für Befestigungsmittel ausgebildet ist.

Fig. 2 zeigt anhand einer Schnittdarstellung die Einbausituation eines bekannten in Fig. 1 beschriebenen Drehmomentübertragungselementes 1, welches ein in der Fig. 2 rechts dargestelltes Gehäuse 6 eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit einem links dargestellten Rotor 7 einer elektrischen Maschine, welche als Starter-Generator fungiert, verbindet. Ebenfalls ist die Richtung eines am Gehäuse 6 des Drehmomentwandlers wirkenden hydrostatischen Druckes p dargestellt.

Die zum Stand der Technik beschriebenen Drehmomentübertragungselemente erfüllen zwar grundlegend die gestellten Anforderungen, weisen aber auch entscheidende Nachteile auf.

Ein erster Nachteil ergibt sich aus der Tatsache, dass eine Funktionseinheit am radial inneren Abschnitt nahe der Welle angebracht werden muss. Zur Übertragung eines gegebenen Drehmomentes muss wegen der kurzen Distanz zu dieser Welle die Anzahl der Befestigungsmittel und/oder deren Festigkeit entsprechend groß gewählt werden. Zur Erzielung einer hinreichenden Flexibilität der Anordnung ist es außerdem notwendig, die Befestigungsmittel für die Funktionseinheiten in einem radial möglichst großem Abstand anzubringen. Dadurch baut ein derartiges Drehmomentübertragungselement radial sehr groß. Andererseits ist bei begrenztem radialen Bauraum und des daraus resultierenden kurzen radialen Abstandes der Befestigungsmittel, wie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt, eine nur geringe Flexibilität zu erreichen, was die Funktion und die Betriebssicherheit der durch dieses Drehmomentübertragungselement verbundenen Funktionseinheiten beeinträchtigen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehmomentübertragungselement zu schaffen, welches kompakt gebaut ist und die im Stand der Technik genannten Nachteile überwindet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Drehmomentübertragungselement als tangentialer Federarm ausgebildet ist, wobei dessen eines Ende an dem Starter-Generator und dessen anderes Ende an der Drehmomentübertragungseinheit angeordnet ist.

Die Grundüberlegung der Erfindung liegt demzufolge darin, zur Durchführung einer axialen Ausgleichsbewegung des Drehmomentübertragungselementes von einem sich in radialer Richtung scheibenförmig erstreckenden Hebelarm abzugehen und stattdessen ein oder mehrere einzelne tangentiale Federarme anzuordnen. Damit ergibt sich eine Vielzahl von Vorteilen.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung können nunmehr beide mit dem Drehmomentübertragungselement verbundenen Funktionseinheiten auf im wesentlichen gleichen oder nur gering abweichenden Teilkreisen angebracht werden. In vorteilhafter Weise werden die zur Drehmomentübertragung gekoppelten Funktionseinheiten beide an deren radial äußeren Bereichen mit dem Drehmomentübertragungselement verbunden. Zur Drehmomentübertragung kann wegen der relativ großen Distanz der Befestigungselemente zur Welle, im Vergleich zu dem im Stand der Technik beschriebenen Drehmomentübertragungselement, die Anzahl der Befestigungsmittel und/oder deren Festigkeit entsprechend niedriger gewählt werden. Wird die Anzahl der Befestigungsmittel reduziert, so ergibt sich damit ein deutlich geringerer Montageaufwand bei einer gleichzeitigen Gewichts- und Kostenersparnis.

Die axiale Flexibilität des Drehmomentübertragungselementes lässt sich in einfacher Weise durch die Länge der tangentialen Federarme festlegen und ist damit innerhalb eines gewissen Bereiches von den Materialeigenschaften unabhängig. Bei einem bestimmten angestrebten Betrag des zu erreichenden axialen Versatzes lässt sich durch relativ lange Federarme eine hohe und durch relativ kurze Federarme eine geringe Flexibilität realisieren. Durch diese einfache konstruktive Maßnahme kann das Drehmomentübertragungselement auf dessen jeweilige spezielle Anwendung ausgelegt werden.

Aus dem soeben erläuterten Merkmal ergibt sich der weitere wesentliche Vorteil, dass die zur Herstellung eines solchen Drehmomentübertragungselementes in Frage kommende Auswahl an Materialien erheblich ausgedehnt werden kann. Es ist nunmehr auch möglich, Materialien zu benutzen, die bisher aufgrund ihres geringen Elastizitätsmoduls und der sich daraus ergebenden nur geringen Flexibilität als ungeeignet befunden worden sind.

Mit besonderem Vorteil ist der Querschnitt des tangentialen Federarmes in Einbaulage in radialer Richtung wesentlich größer als in axialer Richtung. Diese Massnahme ist allein oder in Ergänzung zu den bereits erläuterten geeignet, die Flexibilität des Drehmomentübertragungselementes an die jeweiligen Erfordernisse anzupassen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung eines Drehmomentübertragungselementes sind ein oder mehrere tangentiale Federarme an mindestens einem gemeinsamen Träger angeordnet und der mindestens eine Träger stellt die Verbindung zu dem Starter-Generator und/oder zu der Drehmomentübertragungseinheit her. Damit ist der Vorteil verbunden, dass die Anzahl von Befestigungsmitteln zur Befestigung des Starter-Generators und/oder der Drehmomentübertagungseinheit gegenüber der Anzahl der Enden der tangentialen Federarme wesentlich reduziert werden kann, was eine markante Kosten- und Zeiteinsparung gegenüber der der Montage einzelner Drehmomentübertragungselemente in Form tangentialer Federarme bewirkt.

Die nachfolgende Beschreibung der Erfindung dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung.

Es zeigen:

Fig. 1 Darstellung eines Drehmomentübertragungselementes nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 Einbausituation eines mit einem Starter-Generator und einem hydrodynamischen Drehmomentwandler als Drehmomentübertragungseinheit in Wirkverbindung stehendem Drehmomentübertragungselement,

Fig. 3 Darstellung eines erfindungsgemäßen, als tangentialer Federarm ausgebildeten Drehmomentübertragungselementes,

Fig. 4 Darstellung eines erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungselementes, bei dem mehrere tangentiale Federarme an einem gemeinsamen Träger angeordnet sind.

In Fig. 3 ist in einer Prinzipskizze ein Drehmomentübertragungselement 10 entsprechend der Einbausituation nach Fig. 2 in Form eines Federarmes dargestellt, welches aus einem bandförmigen elastischen Blechteil gebildet ist. Gleiche Merkmale der Fig. 3 mit der Fig. 2 sind durch eine Nullstelle bei den Bezugsziffern berücksichtigt. An den Enden weist der Federarm Öffnungen 50 für Befestigungsmittel auf, womit der Federarm zur Drehmomentübertragung einerseits mit einem Starter-Generator und andererseits mit einer Drehmomentübertragungseinheit, welche auf einer gemeinsamen Welle W angeordnet sind, verbunden wird. In Einbaulage wird der Federarm tangential zur Welle W angeordnet, so dass dessen Querschnitt in radialer Richtung wesentlich größer als in axialer Richtung ist. Somit kann der Federarm bei Einwirkung einer axial gerichteten Kraft eine axiale Ausgleichsbewegung durchführen. Der Federarm kann anstelle der in Fig. 1 gezeigten geraden Ausführung bspw. auch in Form eines Kreisscheibensegmentes oder in einer anderen sich an den Gegebenheiten des Einbauraumes orientierend, ausgebildet sein. Ebenso können in Fig. 3 die die Öffnungen 50 aufweisenden Endbereiche des Hebelarmes axial versetzt oder in ihrer Lage verdreht sein.

In Fig. 4 ist ein Drehmomentübertragungselement 10 dargestellt, bei dem mehrere Federarme endseitig mit einem gemeinsamen Träger 8 verbunden sind. In Umfangsrichtung sind Öffnungen 50 für Befestigungsmittel verteilt, die zur Verbindung mit einer ersten Funktionseinheit vorgesehen sind. Die Öffnungen 50 in den Federarmen sind für Befestigungsmittel zur Verbindung mit einer zweiten Funktionseinheit vorgesehen. In einer weiterführenden Ausgestaltung ist es auch möglich, die radial außen angeordneten Enden mittels eines weiteren Trägers zu verbinden.

Alternativ zu der in Fig. 4 gezeigten Ausgestaltung können die Federarme auch nach radial innen verlaufen. Anstelle der beispielhaft gezeigten Öffnungen für Befestigungsmittel 50, z. B. für eine Schraubverbindung, kann das Drehmomentübertragungselement ebenso durch jegliche andere bekannte lösbare oder unlösbare Art mit den benachbarten Funktionseinheiten verbunden werden, so z. B. durch Klemmen, Nieten, Löten oder Schweißen.

Bezugszeichenliste

1

,

10

Drehmomentübertragungselement

2

radial innerer Abschnitt

3

radial äußerer Abschnitt

4

Mittelabschnitt

5

,

50

Öffnungen für Befestigungsmittel

6

Gehäuse eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers

7

Rotor einer elektrischen Maschine

8

Träger

Claims (3)

1. Drehmomentübertragungselement, das einen Starter-Generator mit einer in Reihe angeordneten Drehmomentübertragungseinheit verbindet, wobei zumindest Teile der Drehmomentübertragungseinheit relativ zu dem Starter- Generator eine axiale Betriebsbewegung ausführen können und das Drehmomentübertragungselement axial elastisch bezogen auf die Reihenanordnung des Starter-Generators und der Drehmomentübertragungseinheit ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomentübertragungselement als tangentialer Federarm ausgebildet ist, wobei dessen eines Ende an dem Starter-Generator und dessen anderes Ende an der Drehmomentübertragungseinheit angeordnet ist.

2. Drehmomentübertragungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des tangentialen Federarmes in Einbaulage in radialer Richtung wesentlich größer als in axialer Richtung ist.

3. Drehmomentübertragungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere tangentiale Federarme an mindestens einem gemeinsamen Träger angeordnet sind und der mindestens eine Träger die Verbindung zu dem Starter-Generator und/oder zu der Drehmomentübertragungseinheit herstellt.