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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsscheibe für eine Kraftfahrzeugreibungskupplung umfassend eine Innennabe mit einer Innenverzahnung und einer Außenverzahnung, eine die Innennabe umschließenden Außennabe mit einer in die Außenverzahnung eingreifenden Innenverzahnung, die die Außennabe drehfest aber mit vorbestimmten Drehspiel mit der Innennabe kuppelt, eine relativ zur Außennabe über einen begrenzten Drehwinkel drehbare, mit Kupplungsreibbelägen versehenen Mitnehmerscheibe, einen für den Lastbetrieb bemessenen Last-Torsionsschwingungsdämpfer mit zwei relativ zueinander drehbaren, über mehrere Federn drehelastisch aneinander abgestützten Dämpferteilen, von denen eines mit der Außennabe und das andere mit der Mitnehmerscheibe verbunden ist, und von denen eines der Dämpferteile zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete, miteinander verbundene Seitenscheiben und das andere Dämpferteil eine zwischen den Seitenscheiben angeordnete, über die Federn an Seitenscheiben abgestützte Zwischenscheibe umfasst, zumindest einen zumindest einer der Seitenscheiben zugeordneten, für den Leerlaufbetrieb bemessenen Leerlauf-Torsionsschwingungsdämpfer mit zwei relativ zueinander drehbaren, über eine Feder drehelastisch aneinander abgestützten Dämpferteilen, von denen eines mit der Außennabe und das andere mit der Innennabe verbunden ist und wobei der Last-Torsionsschwingungsdämpfer eine für den Lastbereich bemessene Last-Reibeinrichtung aufweisen kann und der Leerlauf-Torsionsschwingungsdämpfer eine für den Leerlaufbetrieb bemessene Leerlauf-Reibeinrichtung aufweisen kann. Eine solche Kupplungsscheibe ist beispielsweise aus der
DE 197 47 220 C2 bekannt. Bei dieser Konstruktion ist insbesondere die der Außennabe besonders zeitintensiv und kostspielig.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgenannte Kupplungsscheibe dahingehend zu verbessern, dass diese besonders preiswert hergestellt werden kann und zeitgleich eine hohe Momentenbelastbarkeit aufweist. Insbesondere die Drehmomentübertragung von dem Last-Torsionsschwingungsdampfer in die Außennabe und von dort in die Innennabe erweist sich als kritische Größe dahingehend, dass hier eine sichere Dauerhaltbarkeit erzielt werden muss.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Außennabe aus mehreren axial aufeinanderfolgend angeordneten Blechringen gebildet wird, die zusammen mit den Seitenscheiben zu einem Blechpaket verbunden sind, wobei die Außennabe zumindest einen ersten Blechring aufweist, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Zwischenscheibe und sich die Zwischenscheibe axial an dem ersten Blechringe abgestützt.
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Indem die Außennabe nicht wie im bisherigen Stand der Technik aus einem sehr stabilen, axial breiten Stahlring gefräst bzw. durch Räumen hergestellt wird, sondern durch ein aufeinander geschichtetes Blechpaket kann sowohl eine preiswerte Herstellung erreicht werden und zeitgleich die Drehmomentbelastung der Außennabe weiter erhöht werden. Insbesondere wird durch die gezeigte Erfindung die Tendenz zur Ausbildung von Spannungsrissen beim Dauerbetrieb vermindert.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass der erste Blechring Teil einer Reibeinrichtung ist und somit eine Seitenscheibe nicht mehr für die Anforderungen an eine Reibeinrichtung eingerichtet sein muss, z. B. hinsichtlich der Oberflächenhärte und des Reibungskoeffizienten.
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Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor, dass die Außennabe zumindest teilweise aus jeweils eine geschlossene Ringform aufweisenden Blechringen gebildet wird. Aus Stabilitätsgründen sind die Blechringe derart ausgebildet, dass diese eine geschlossene Ringform aufweisen, wodurch die Eigenstabilität der Außennabe gesteigert wird. Hierdurch kann eine hohe Momentenbelastung der Außennabe erzielt werden und die Innenverzahnung überträgt die Antriebskraft gleichmäßig über den Umfang auf die Außenverzahnung der Innennabe. Alternativ können auch offene, eine Ringform aufweisende Blechringe zur Bildung der Außennabe vorgesehen sein. Hierbei weist jeweils der einzelne, in Ringform ausgebildete Blechring einen in radialer Richtung verlaufenden Schlitz zur Unterbrechung der Materialkontur auf. Die einzelnen Blechringe sind dann derart miteinander verbunden, dass die Schlitze in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind.
Wenn ein großes Verschleißvolumen oder ein großer Reibkraftdurchmesser gefordert ist, dann kann der erste Blechring ein von der kreisrunden Form abweichendes Außendurchmesserprofil aufweisen. Das Außendurchmesserprofil wird dann bestimmt von Aussparungen für Federn des Torsionsdämpfers oder auch Distanzstücke, die Seitenscheiben des Torsionsdämpfers verbinden.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Unteranspruch ist die Zwischenscheibe auf der den ersten Blechringen gegenüberliegenden Seite an einer der Seitenscheiben abgestützt.
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Die Zwischenscheibe ist durch eine axial wirkende Feder zwischen den ersten Blechringen und der Seitenscheibe in Position gehalten ist.
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Um einerseits eine ausreichend große axiale Breite der Außennabe erreichen zu können und andererseits den Stanzaufwand gering zu halten, sind mindestens zwei zweite Blechringe mit einem kleineren Außendurchmesser vorgesehen.
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Bei einer ersten Ausführungsform ist genau ein erster Blechring mit einem größeren Außendurchmesser vorgesehen. Diese Variante vereinfacht durch die geringe Bauteilzahl die Montage.
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Der erste Blechring ist axial benachbart zu einer der Seitenscheiben angeordnet, so dass die Seitenscheibe eine Stützfunktion für den ersten Blechring ausüben kann.
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Der mindestens eine erste Blechring weist zumindest teilweise eine höhere Oberflächenhärte auf als die zweiten Blechringe. Die zweiten Blechringe werden deutlich geringer belastet, da zwischen den zweiten Blechringen und benachbarten Bauteilen in Axialrichtung keine Relativbewegung vorliegt.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine erste Blechringe zumindest teilweise mit einer Oberflächenbeschichtung versehen sind. Bei einer Oberflächenbeschichtung kann auf ein teureres Grundmaterial verzichtet werden
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Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Außennabe zumindest aus zwei Blechringen gebildet wird. Idealerweise haben die Blechringe hierbei eine gleiche Blechstärke von zumindest der Blechstärke der Seitenscheiben. Es können aber auch mehr Blechringe, insbesondere drei Blechringe, aneinandergeschichtet werden zur Bildung der Außennabe.
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Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor, dass die Blechringe mittels einer Nietverbindung zu einem die Außennabe bildenden Blechpaket verbunden sind. Hierbei werden die Blechringe insbesondere durch die Nietverbindung zueinander perfekt positioniert, indem die jeweiligen Niete entsprechend stark beim Vernietvorgang gestaucht werden, und sich so fest in den Nietdurchgangsöffnungen der Blechringe einpressen und somit eine exakte Positionierung der Blechringe zueinander erzielen.
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Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Außennabe mit den Seitenscheiben vernietet ist. Idealerweise durchsetzen hierbei die Niete zum Verbinden der Blechringe der Außennabe die Seitenbleche und die Seitenbleche mit den Blechringen werden über dieselbigen Niete miteinander in einem Arbeitsgang verbunden. Dies erlaubt eine besonders kostengünstige Erstellung.
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In alternativer Ausgestaltung sieht eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung vor, dass die Blechringe mittels einer Schweißverbindung miteinander verbunden sind. Hier ist im Gegensatz zu Anspruch 4 die Außennabe durch einzelne Blechringe gebildet, die durch Schweißen zu einem Blechpaket verbunden wird. Hierbei kann erfindungsgemäß die Verbindung durch Reibschweißen oder Widerstandsschweißen, insbesondere Punktschweißen oder auch durch Laserstrahlschweißen erstellt werden.
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In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Seitenscheiben mittels einer Schweißverbindung mit der Außennabe verbunden sind. Hierbei können die unter dem vorgenannten Anspruch 6 erwähnten Schweißverfahren ebenso angewandt werden. Dies insbesondere, wenn die Seitenscheiben aus ungehärtetem Stahlblech bzw. nicht im Bereich der Schweißverbindung oberflächengehärtetem Stahlblech gebildet werden. Hierbei ist es möglich, sowohl die unter Anspruch 4 als auch unter Anspruch 6 erstellten Blechpakete mittels Schweißen an die Seitenscheiben anzubinden.
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In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Innenverzahnung der Außennabe durch einen Stanzvorgang erstellt ist. Durch einen Stanzvorgang kann eine sehr genaue Kontur bzw. ein sehr genauer Konturverlauf und eine hohe Formgenauigkeit erzielt werden.
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Erfindungsgemäß ist daher weiterhin vorgesehen, dass die Innenverzahnung der Außennabe durch den Stanzvorgang eine Verfestigung zumindest im Bereich der Zahnflanken aufweist. Insbesondere, wenn durch den Stanzvorgang eine so genannte Kaltverfestigung an den Zahnflanken der Innenverzahnung der Außennabe eintritt kann auf einen nachfolgenden Härtevorgang, insbesondere einem Aufkohlevorgang bzw. Nitrieren, verzichtet werden. Die Innenverzahnung weist daher erfindungsgemäß eine Verfestigung, insbesondere Kaltverfestigung bzw. in Folge der Materialumformung beim Stanzvorgang erzeugte Verfestigung der mit der Außenverzahnung der Innennabe zusammenwirkenden Flächenbereiche, also auch an den Zahnflanken auf. Besonders vorteilhaft gestaltet sich die Erfindung, wenn die Eindringtiefe der Verfestigung etwa 0,3 bis 0,6 mm, insbesondere 0,5 mm beträgt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die Durchgangsöffnungen für die Nietverbindungen durch einen Stanzvorgang in die Blechringe eingebracht sind. Hierbei kann vorteilhaft die Durchgangsöffnungen für die Nietverbindungen und die Innenverzahnung in einem einzigen Stanzvorgang eingebracht werden.
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Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Durchgangsöffnungen für die Nietverbindungen in Umfangsrichtung im Bereich von Zähnen der Innenverzahnung der Außennabe eingebracht sind. Indem die Durchgangsöffnungen der Nietverbindungen in Uberdeckung in Umfangsrichtung von Zähnen der Innenverzahnung in der Außennabe eingebracht sind, können größere Nietdurchmesser und auch größere Zähne an der Innenverzahnung ausgebildet werden. In Fortbildung dieser Erfindung ist daher vorgesehen, dass in jedem Bereich eines Zahnes der Innenverzahnung eine Durchgangsöffnung eingebracht ist. Dies erzeugt einen geringeren Handlingsaufwand beim Zusammenbau der Außennabe auch wenn nicht alle Durchgangsöffnungen zum Vernieten benutzt werden.
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Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht daher vor, dass die Innenverzahnung der Außennabe im Zahngrund eine Ausrundung aufweist. Durch Vorsehen dieser Ausrundung sind geringere Spannungsspitzen in der Außennabe vorliegend und eine höhere Belastung ist möglich. Die Gefahr der Rissbildung wird reduziert.
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Eine weitere erfindungsgemäße Fortbildung sieht daher vor, dass die Ausrundung sich radial weiter nach außen erstreckt als der Zahngrund der Innenverzahnung. Dies erlaubt längere, höhere Zahnflanken an der Außenverzahnung der Innennabe und die Momentenbelastung der Verzahnung kann erhöht werden. Auch ist keine komplizierte Ausformung an der Außenverzahnung der Innennabe notwendig, um dieser in der Außenverzahnung eingebrachten Ausrundung angepasst zu werden. Dies reduziert die Herstellungskosten.
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In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Verfestigung eine Eindringtiefe von 0,3 bis 0,6 mm, insbesondere besonders vorteilhaft etwa 0,5 mm aufweist. Dies ist im Allgemeinen ausreichend, die Zahnflanken der Außennabe gegenüber Verschleiß und Belastung durch das Drehmoment wirksam zu schützen.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht erfindungsgemäß vor, dass die Blechringe aus einem Blechteil ausgestanzt sind und nach dem Stanzvorgang keine weitere, das Gefüge beeinflussende Behandlung erfolgt. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass mit dem Stanzvorgang die Innenverzahnung der Außennabe fertig ausgebildet ist und kein Härtevorgang oder Spannungsarmglühen erfolgen muss. Ein solcher Blechring weist im Bereich der Schnittkanten des Stanzvorganges zumindest bis ca. 0,3 bis 0,6 mm Tiefe eine Gefügeänderung gegenüber der übrigen Oberfläche des Blechringes auf. Erfindungsgemäß wird der Blechring aus Stahlblech erstellt.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung sieht vor, dass die Außenkontur des Blechringes durch einen Stanzvorgang erstellt wird. Dies erlaubt eine sehr kostengünstige Fertigung. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Außenkontur, also die nach radial außen weisenden Schnittfläche, eine Oberflächenverfestigung, insbesondere Kaltverfestigung aufweist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Außenkontur und die Innenverzahnung der Blechringe durch einen Stanzvorgang, insbesondere durch Feinstanzen erstellt wird.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 Teilausschnitt einer Kupplungsscheibe
- 2 Außennabe als Einzelteil
- 3 Alternativvariante zur 1
- 4 Erster Blechring als Einzelteil
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Bei der in 1 in einem Teilschnitt gezeigten Kupplungsscheibe 1 sind die Kupplungsreibbeläge 8 zentral über eine Belagfederung bzw. über eine Mitnehmerscheibe 7 an eine zwischen den Seitenscheiben 11 angeordneten Zwischenscheibe 12 angebracht. Die Seitenscheiben 11 sind mit der Zwischenscheibe 12 über Federn 10 des Last-Torsionsschwingungsdämpfers 9 zur Übertragung des Motorsdrehmomentes verbunden. Hierbei wird das Motordrehmoment von den Kupplungsreibbelägen 8 auf die Zwischenscheibe 12 und über die Federn 10 auf die Seitenscheiben 11 geleitet. Von den Seitenscheiben 11 wird das Drehmoment auf die durch mehrere aufeinander folgend angeordnete Blechringe 18 gebildete Außennabe 5, die fest mit den Seitenscheiben 11 verbunden ist, übertragen. Hierzu weisen die Blechringe 18 der Außennabe 5 sowie die Seitenscheiben 11 jeweils Durchgangsöffnungen 21 für die Nietverbindungen auf. Alternativ ist es auch denkbar, insbesondere das durch die einzelnen Blechringe 18 gebildete Blechpaket in Form der Außennabe 5 mittels einem Schweißverfahren z.B. einem Reibschweißen bzw. einem Widerstandsschweißverfahren wie z.B. Punktschweißen miteinander zu verbinden.
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Im in der
1 gezeigten Ausführungsbeispiel durchsetzen die über den Umfang der Außennabe 5 eingebrachten Durchgangsöffnungen 21 und Niete 19 zugleich die Außennabe 5 und die Seitenscheiben 11, um diese miteinander fest und passgenau zu verbinden. Radial innen ist die Außennabe 5 mit einer Innenverzahnung 6 versehen, die zusammen mit einer and er Innennabe 2 ausgebildeten Außenverzahnung 4 zur Drehmomentübertragung zusammenwirkt. Hierbei ist zwischen der Innenverzahnung 6 der Außennabe 5 und der Außenverzahnung 4 der Innennabe 2 in Umfangsrichtung ein Drehspiel vorhanden, über welchem der Leerlauf-Torsionsschwingungsdämpfer 13 mit seinem beiden Dämpferteilen 14 und 15 sowie dem Leerlauf-Torsionsschwingungsdämpfer 13 zugeordneten Federn wirkt. Weiterhin ist in der Kupplungsscheibe jeweils eine Lastreibeinrichtung 16 und eine Leerlauf-Reibeinrichtung 17 zum Zusammenwirken mit den jeweiligen zugeordneten Torsionsschwingungsdämpfern 13 und 9 vorgesehen. Über die Innenverzahnung 3 der Innennabe 2 überträgt die Kupplungsscheibe das Drehmoment auf eine Getriebeeinganswelle. Zur Funktion der in der
1 gezeigten Kupplungsscheibe sei insbesondere auf den Offenbarungsgehalt der
DE 197 47 220 C2 verwiesen, deren Inhalt hier als in diese Anmeldung als aufgenommen gelten soll.
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Bei der in 2 dargestellten Draufsicht des erfindungsgemäßen Blechringes 18 der Außennabe 5 ist nur ein Teil der hier als geschlossenen Blechring dargestellten Ausführung gezeigt. Hierbei weist der Blechring 18 die die Innenverzahnung 6 bildende Zähne 22 sowie den jeweils zwischen zwei Zähnen 22 ausgebildeten Zahngrund 23 auf. Die Zahnflanken 20 der Zähne 22 wirken zusammen mit der Außenverzahnung 4 der Innennabe 2 zur Drehmomentübertragung. Insbesondere bei hoher Momentenbelastung kommen hierbei die Zahnflanken 20 zur Anlage an den jeweils entsprechenden Zähnen der Außenverzahnung 4 der Innennabe 2. Weiterhin sind in den Blechring 18 die Durchgangsöffnungen 21 zur Vernietung mittels der Nieten 19 jeweils im Bereich der Zähne 22 der Innenverzahnung 6 eingebracht. Wie aus 2 ersichtlich ist im Übergangsbereich eines Zahngrundes 23 zur Zahnflanke 20 jeweils eine Ausrundung 25 dahingehend eingebracht, dass die Ausrundung 25 in radialer Richtung sich weiter erstreckt als der jeweils zugeordnete Zahngrund 23. Hierdurch wird erreicht, dass die Kontur der Zahnflanken 20 der Zähne 22 durch die Ausrundung 25 nicht beeinflusst wird, und die jeweils zugeordneten Zähne der Außenverzahnung 4 der Innennabe 2 nicht entsprechend an die Ausrundung 25 angepasst werden müssen. Die maximale Belastung der Außenverzahnung 4 der Innennabe 2 kann in dieser Größe beibehalten werden, wobei gleichzeitig vorteilhafterweise durch die Ausrundung 25 die Belastbarkeit der Außennabe 5 erhöht werden kann. Die erfinderische Außennabe 5 ist dauerhaltbarer.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Außennabe 5 wird erreicht, dass eine besonders kostengünstige Außennabe 5 erstellt wird, die hierbei eine noch gesteigerte Drehmomentübertragungsfähigkeit aufweist.
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Die 3 zeigt eine Abwandlung zur 1, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile betreffen. Der wesentliche Unterschied zur 1 besteht darin, die Außennabe 5 zumindest einen ersten Blechring 18a aufweist, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Zwischenscheibe 12 und sich die Zwischenscheibe 12 axial an dem ersten Blechring 18a abgestützt.
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In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist genau ein erster Blechring 18a mit einem größeren Außendurchmesser vorgesehen, doch kann man auch mehrere dünnere Blechringe 18a mit größerem Außendurchmesser vorsehen. Der erste Blechring ist axial benachbart zu einer der Seitenscheiben 11 angeordnet und stutzt sich an dieser ab. Wenn man mehrere erste Blechringe 18a verwendet, dann können diese eine dünnere Wandstärke aufweisen und unterliegen damit bei einer Wärmebehandlung zur Steigerung der Oberflächenhärte einem geringeren Verzug.
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Die Zwischenscheibe 12 ist auf der dem ersten Blechring 18a gegenüberliegenden Seite an der Seitenscheibe11 abgestützt, indem sie durch eine axial wirkende Feder 26 der Last-Reibeinrichtung 16 zwischen dem ersten Blechring 18a und der Seitenscheibe 11 in Position gehalten ist. Zusätzlich kann zwischen der Feder 26 und der Zwischenscheibe 12 ein weiterer Reibring 27 angeordnet sein. Des Weiteren zeigt die 3, dass mindestens zwei zweite Blechringe 18 mit einem kleineren Außendurchmesser vorgesehen sind, um die gewünschte Breite der Außennabe 5 zu bestimmen.
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Je nach Dimensionierung der Kupplungsscheibe kann jedoch auch nur ein zweiter Blechring 18 eingesetzt werden, insbesondere dann, wenn das Profil der Innenverzahnung 6 ebenfalls gehärtet ist.
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Der mindestens eine erste Blechring 18a weist zumindest teilweise eine höhere Oberflächenhärte auf als die zweiten Blechringe 18. Erreicht werden kann diese Eigenschaft z. B. dadurch, dass der mindestens eine erste Blechring zumindest teilweise mit einer Oberflächenbeschichtung versehen sind.
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Die 4 zeigt eine besondere Ausgestaltung eines erstens Blechrings 18, der ein von der kreisrunden Form abweichendes Außendurchmesserprofil 29 aufweist. Das Außendurchmesserprofil weist Aussparungen 31 auf, die Bauraum z. B. für Torsionsfedern des Feder-Torsionsdämpfers oder auch Abstandstücke zur Verbindung der Seitenscheiben 11 bieten. Insgesamt kann eine größere Reibfläche zur Zwischenscheibe realisiert werden. Des Weiteren vergrößert sich auch der mittlere wirksame Reibkraftdurchmesser in der Kontaktfläche zwischen der Zwischenscheibe 12 und dem ersten Blechring 18a.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsscheibe
- 2
- Innennabe
- 3
- Innenverzahnung der Innennabe
- 4
- Außenverzahnung der Innennabe
- 5
- Außennabe
- 6
- Innenverzahnung der Außennabe
- 7
- Mitnehmerscheibe
- 8
- Kupplungsreibbeläge
- 9
- Last-Torsionsschwingungsdämpfer
- 10
- Feder
- 11
- Seitenscheiben
- 12
- Zwischenscheibe
- 13
- Leerlauf-Torsionsschwingungsdämpfer
- 14,15
- Dämpferteile des Leerlauf-Torsionsschwingungsdämpfers
- 16
- Last-Reibeinrichtung
- 17
- Leerlauf-Reibeinrichtung
- 18
- Blechring
- 18a
- erster Blechring
- 19
- Niet
- 20
- Zahnflanken der Außennabe
- 21
- Durchgangsöffnung für Nietverbindung
- 22
- Zahn der Innenverzahnung
- 23
- Zahngrund
- 25
- Ausrundung
- 26
- Feder
- 27
- Reibring
- 29
- Außendurchmesserprofil
- 31
- Aussparungen
