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Die Erfindung betrifft eine Hebelfeder für eine Kupplungsvorrichtung zum Kuppeln eines Kraftfahrzeugmotors mit einem Kraftfahrzeuggetriebe sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Hebelfeder.
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Beispielsweise aus
DE 10 2008 004 150 A1 ist eine Kupplungsvorrichtung zum Kuppeln eines Kraftfahrzeugmotors mit einem Kraftfahrzeuggetriebe bekannt, bei der mit Hilfe einer Tellerfeder eine Anpressplatte in axialer Richtung auf eine Gegenplatte zu verlagert werden kann, um eine Kupplungsscheibe zwischen der Gegenplatte und der Anpressplatte zu verpressen, so dass ein über die Gegenplatte von dem Kraftfahrzeugmotor eingeleitetes Drehmoment über die Kupplungsscheibe an eine Getriebeeingangswelle des Kraftfahrzeuggetriebes übertragen werden kann. Die Tellerfeder stützt sich über einen radial äußeren Kraftrand an einem massiv und starr ausgeführten Kupplungsdeckel ab, der mit der Gegenplatte verbunden ist. Mit Hilfe eines Betätigungssystems kann ein innerer Kraftrand der Tellerfeder in axialer Richtung verschoben werden, so dass die Tellerfeder um einen durch den Kontakt mit dem Kupplungsdeckel ausgebildeten ringförmigen Schwenkpunkt verschenkt wird und dadurch die an der Tellerfeder anliegende Anpressplatte axial verlagern kann. Zur Ausbildung des ringförmigen Schwenkpunkts erstreckt sich der Kupplungsdeckel von der Gegenplatte aus radial außerhalb der Tellerfeder und umgreift den äußeren Kraftrand der Tellerfeder. Der Kupplungsdeckel verläuft an der von der Anpressplatte wegweisende Seite der Tellerfeder mit einem ringförmigen Ansatz soweit nach radial innen, dass der Kupplungsdeckel für die in axialer Richtung zwischen der Anpressplatte und dem ringförmigen Ansatz des Kupplungsdeckels positionierte Tellerfeder eine Anlagefläche ausbildet, an der die Tellerfeder verschwenkt werden kann.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis die Herstellung von Kupplungsvorrichtungen zu vereinfachen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine vereinfachte Herstellung von Kupplungsvorrichtungen ermöglicht.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Hebelfeder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Hebelfeder mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist eine Hebelfeder zum Betätigen einer Anpressplatte einer Kupplungsvorrichtung zum Kuppeln eines Kraftfahrzeugmotors mit einem Kraftfahrzeuggetriebe vorgesehen mit mindestens einem Betätigungsbereich zur Krafteinleitung einer Betätigungskraft eines Betätigungssystems, einem sich an dem Betätigungsbereich anschließenden Tellerfederbereich zur Bereitstellung eines elastischen Verbiegens der Hebelfeder in einer axialen Richtung, einem sich an dem Tellerfederbereich anschließenden Abstützbereich zur schwenkbaren Anlage an einem eine im Wesentlichen ringförmige Schwenkachse definierenden Lagerelement, insbesondere Drahtring, und einem sich an dem Abstützbereich und/oder an dem Tellerfederbereich anschließenden Befestigungsbereich zur Befestigung der Hebelfeder mit einer Gegenplatte zum Verpressen einer Kupplungsscheibe der Kupplungsvorrichtung zwischen der Gegenplatte und der Anpressplatte, wobei der Tellerfederbereich mindestens ein Fenster zur Bereitstellung einer von einem Vollring abweichenden Tellerfederkennlinie für den Tellerfederbereich aufweist.
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Durch den Befestigungsbereich der Tellerfeder kann mit Hilfe eines zusätzlichen Bauteils in Form des Lagerelements oder durch eine entsprechende geometrische Ausgestaltung des Betätigungsbereichs selbst als Lagerelement eine im Wesentlichen ringförmige Schwenkachse für die insbesondere als Tellerfeder ausgestaltete Hebelfeder ausgebildet werden, ohne dass es erforderlich ist hierfür einen Kupplungsdeckel vorzusehen. Der Kupplungsdeckel kann dadurch eingespart werden, so dass die Bauteileanzahl und/oder die Komplexität der verbauten Bauteile der Kupplungsvorrichtung reduziert werden kann, wodurch eine vereinfachte Herstellung und Montage der Kupplungsvorrichtung ermöglicht ist. Gleichzeitig ist es möglich über die Positionierung der Fenster im Hebelfederbereich und/oder die Anzahl und/oder der geometrischen Ausgestaltung der Fenster die Federkennlinie der Hebelfeder einzustellen. Dadurch kann eine Ausrückkraftkennline bei der Betätigung der Kupplungsvorrichtung einfach an verschiedene Typen von Betätigungssystemen und zu übertragende Motorleistungen verschiedener Typen von Kraftfahrzeugmotoren angepasst werden. Hierzu kann es bereits ausreichend sein bei einer Stanzvorrichtung zum Ausstanzen der Hebelfeder aus einem ebenen Blech verschiedene Sätze von Stanzwerkzeugen zum Ausstanzen der Fenster vorzusehen, wobei ein Austausch weiterer Stanzwerkzeuge nicht erforderlich ist. Durch die leichte Anpassung der Hebelfeder an unterschiedliche Anforderungen an die Drehmomentübertragung durch geeignet angepasste Geometrien der Fenster ist eine vereinfachte Herstellung und Montage der Kupplungsvorrichtung ermöglicht. Insbesondere kann durch das mindestens eine Fenster das Eigengewicht und das Massenträgheitsmoment der Hebelfeder reduziert werden, so dass die Kupplungsvorrichtung schneller auf ein sich veränderndes Drehmoment reagieren kann. Durch das reduzierte Gesamtgewicht und Massenträgheitsmoment der Kupplungsvorrichtung mit einer derartigen Hebelfeder ergibt sich ein verbesserter Wirkungsgrad bei der Übertragung des von Kraftfahrzeugmotor bereitgestellten Drehmoments, so dass sich für den Kraftfahrzeugmotor ein geringerer Kraftstoffverbrauch ergibt.
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Durch die geometrische Ausgestaltung der Hebelfeder kann die Kupplungsvorrichtung insbesondere als deckellose Kupplungsvorrichtung ausgestaltet sein, das heißt ein Kupplungsdeckel zum Abdecken der Hebelfeder kann aufgrund der geometrischen Ausgestaltung der insbesondere als Tellerfeder ausgestalteten Hebelfeder eingespart werden. Die Hebelfeder kann gleichzeitig einen axialen und/oder radialen Abschluss der Kupplungsvorrichtung ausbilden, der nicht mehr durch ein zusätzliches Gehäuse abgedeckt werden muss. Die Funktion für die Hebelfeder einen Schwenkpunkt auszubilden, kann in die Hebelfeder integriert werden, ohne dass zur Bereitstellung dieser Funktion ein gesonderter Kupplungsdeckel erforderlich ist. Das Lagerelement, an dem die Hebelfeder verschwenkt werden kann, kann beispielsweise durch einen Drahtring ausgebildet werden, der mit der Hebelfeder befestigt ist. Insbesondere ist es möglich das Lagerelement einstückig mit der Hebelfeder auszubilden, indem beispielsweise ein Teil des Befestigungsbereichs derart umgebogen wird, dass der umgebogene Bereich mit einer hinreichenden Steifigkeit auf den Abstützbereich zu weist, um das Lagerelement auszubilden. Die Hebelfeder kann mit ihrem Abstützbereich an dem umgebogenen Bereich des Befestigungsbereichs abwälzen, wobei insbesondere der Befestigungsbereich zumindest im Bereich des ausgebildeten Lagerelements durch eine plastische Verformung versteift ausgeführt ist. Eine ungewollte Verlagerung des Schwenkpunkts der Hebelfeder durch eine elastische Verformung des Befestigungsbereichs bei höheren Betätigungskräften kann dadurch vermieden werden.
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Das in dem Tellerfederbereich vorgesehene Fenster ist insbesondere eine Durchbrechung, die vorzugsweise durch Stanzen hergestellt werden kann. Das Fenster ist insbesondere vollständig innerhalb des Tellerfederbereichs vorgesehen und sowohl zu dem Abstützbereich als auch zu dem Betätigungsbereich beabstandet. Vorzugsweise ist das Fenster in radialer Richtung und in Umfangsrichtung vollständig von Material umgeben, das heißt das Fenster weist einen vollständig geschlossenen Begrenzungsrand auf. Es ist auch möglich einen Teilbereich des Tellerfederbereichs mit mehreren kleineren Fenstern, insbesondere in der Art einer Perforierung, zu versehen, um die Steifigkeit des Tellerfederbereichs in diesem Bereich im Vergleich zu einem Vollring ohne Fenster zu verändern und gleichzeitig in der Art eines Siebs ein Eindringen von größeren Gegenständen oder Partikeln zu vermeiden.
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Insbesondere weist der Tellerfederbereich mindestens eine Versteifungssicke zur Bereitstellung einer von einem Vollring abweichenden Tellerfederkennlinie für den Tellerfederbereich auf. Durch die Versteifungssicke kann die Hebelfeder durch eine plastische Verformung des Tellerfederbereichs versteift werden. Dies ermöglicht es durch die Fenster die Hebelfeder in einem bestimmten Federkennlinienbereich weicher auszuführen, während durch die Versteifungssicke in einem anderen Federkennlinienbereich die Hebelfeder steifer ausgeführt sein kann. Die Federkennlinie kann durch im Herstellungsprozess einfach vorzusehende Maßnahmen, insbesondere Stanzen und/oder Prägen, eine an verschiedene Typen von Kupplungsvorrichtungen individuell angepasst Federkennlinie erhalten. Ferner ist es möglich bei relativ geringen Ausrückkräften hohe Anpresskräfte für die Anpressplatte zu realisieren. Die Versteifungssicke kann insbesondere zumindest in einem Teilbereich im Wesentlichen radial und/oder zumindest in einem Teilbereich im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufen. Beispielsweise ist die Versteifungssicke in radialer Richtung betrachtet im Wesentlichen T-förmig ausgestaltet. Besonders bevorzugt ist die Versteifungssicke, insbesondere sämtliche Versteifungssicken, ausschließlich radial verlaufend ausgestaltet. Ferner ist es auch möglich, dass sich die Versteifungssicke bis in den Betätigungsbereich und/oder in den Abstützbereich hinein erstreckt und/oder sich die Breite der Versteifungssicke in ihrem Verlauf allmählich oder sprungartig ändert.
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Vorzugsweise sind mehrere im Wesentlichen gleichartig geformte Fenster und/oder mehre im Wesentlichen gleichartig geformte Versteifungssicken in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt, wobei insbesondere die Fenster und Versteifungssicken in Umfangsrichtung alternierend angeordnet sind. Dies ermöglicht es eine Schrägstellung oder ein Verkanten der Hebelfeder beim Betätigen zu vermeiden. Ferner kann die Hebelfeder in mehreren unterschiedlichen Winkellagen in Umfangsrichtung verbaut werden, wodurch die Montage vereinfacht ist. Insbesondere ist es möglich mit einer entsprechend kleiner dimensionierten Stanzmaschine nacheinander mit dem selben Stanzwerkzeug die einzelnen Fenster auszustanzen, wobei in diesem Stanzschritt nach dem Ausstanzen eines Fensters ein Hebelfederrohling lediglich um einen definierten Winkelbetrag in Umfangsrichtung verdreht wir, um das nächste Fenster ausstanzen zu können.
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Besonders bevorzugt ragt die Versteifungssicke derart aus einer Grundebene des Tellerfederbereichs heraus, dass die Versteifungssicke im eingebauten Zustand von dem Lagerelement weg weist. Dadurch kann die Tellerfeder im Abstützbereich versteift werden, ohne dass das Lagerelement nur an der Versteifungssicke anliegt. Stattdessen kann der Abstützbereich über einen vergleichsweise großen Winkelbereich in Umfangsrichtung an dem Lagerelement anliegen, so dass sich die Lagerkräfte über einen größeren Bereich verteilen können.
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Insbesondere weist der Befestigungsbereich und/oder der Abstützbereich einen Haltehaken zur axialen Positionierung des Lagerelements auf, wobei insbesondere das Lagerelement zwischen dem Abstützbereich und dem Haltehaken verklemmt ist. Durch den Haltehaken kann für das Lagerelement ein separates Bauteil verwendet werden, das von einem Kupplungsdeckel verschieden ist. Insbesondere ist es möglich als Lagerelement einen Drahtring vorzusehen, der über den Haltehaken mit der Hebelfeder verklemmt sein kann und als gemeinsame Baueinheit in der Kupplungsvorrichtung verbaut werden kann.
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Vorzugsweise sind das Fenster und/oder die Versteifungssicke zu dem Haltehaken in radialer Richtung im Wesentlichen mittig zueinander positioniert. Dies ermöglicht es beispielsweise benachbart zum Haltehaken den Tellerfederbereich weicher auszuführen, so dass das Lagerelement einfacher zwischen dem Haltehaken und dem Tellerfederbereich positioniert werden kann. Die Montage ist dadurch vereinfacht.
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Besonders bevorzugt ist eine in radialer Richtung durch den Befestigungsbereich begrenzte Aufnahmetasche zur vollständigen Aufnahme der Anpressplatte ausgebildet. Der Befestigungsbereich der Hebelfeder kann über die gesamte axiale Erstreckung der Anpressplatte radial außerhalb der Anpressplatte verlaufen und dadurch die Anpressplatte abdecken. Insbesondere kann bei der Montage die Anpressplatte in die Aufnahmetasche der Hebelfeder vollständig eingelegt werden, wodurch sich bereits eine erste Zentrierung ergibt, welche die Montage der Anpressplatte und der Hebelfeder erleichtert. Insbesondere kann die Anpressplatte und die Hebelfeder dadurch leicht auf eine Getriebeeingangswelle des Kraftfahrzeuggetriebes aufgesteckt werden.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Kupplungsvorrichtung zum Kuppeln eines Kraftfahrzeugmotors mit einem Kraftfahrzeuggetriebe, mit einer Gegenplatte, einer Anpressplatte zum Verpressen einer Kupplungsscheibe und einer mit der Gegenplatte verbundenen Hebelfeder, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zum Betätigen der Anpressplatte. Durch die leichte Anpassung der Hebelfeder an unterschiedliche Anforderungen an die Drehmomentübertragung durch geeignet angepasste Geometrien der Fenster ist eine vereinfachte Herstellung und Montage der Kupplungsvorrichtung ermöglicht.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Getriebestrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Kraftfahrzeuggetriebe, wobei das Kraftfahrzeuggetriebe mindestens eine Getriebeeingangswelle aufweist, eine Kupplungsvorrichtung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zum Kuppeln eines Kraftfahrzeugmotors mit dem Kraftfahrzeuggetriebe und einem Betätigungssystem zum Verschwenken der Hebelfeder der Kupplungsvorrichtung, wobei die Hebelfeder einen in axialer Richtung zum Betätigungssystem und/oder zum Kraftfahrzeuggetriebe weisenden Abschluss der Kupplungsvorrichtung ausbildet. Durch die leichte Anpassung der Hebelfeder der Kupplungsvorrichtung an unterschiedliche Anforderungen an die Drehmomentübertragung durch geeignet angepasste Geometrien der Fenster ist eine vereinfachte Herstellung und Montage des Getriebestrangs ermöglicht.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Hebelfeder, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, bei dem ein Hebelfederrohling und die Fenster der Hebelfeder im einem gemeinsamen Stanzschritt, insbesondere gleichzeitig, aus einem ebenen Blech ausgestanzt werden und nachfolgend ein spanloses Umformen des Hebelfederrohling zur Hebelfeder erfolgt. Durch die leichte Anpassung der Hebelfeder an unterschiedliche Anforderungen an die Drehmomentübertragung durch geeignet angepasste Geometrien der Fenster ist eine vereinfachte Herstellung und Montage der Kupplungsvorrichtung ermöglicht. Insbesondere weist das Verfahren ausschließlich den Stanzschritt und den spanlosen Umformschritt auf, um aus einen ebenen Blech die Hebelfeder herzustellen. Vorzugsweise werden mehrere Hebelfedern aus dem selben Blech hergestellt. Insbesondere erfolgt zwischen zwei Stanzschritten für unterschiedliche Hebelfedern ein Umrüsten einer Stanzmaschine, bei dem ausschließlich ein Stanzwerkzeug zum Ausstanzen der Fenster ausgetauscht wird. Insbesondere ist es möglich die Werkzeugstandzeiten, insbesondere bei der Stanzmaschine, zu erhöhen. Ferner kann die Anzahl der Arbeitsfolgen im Stanzprozess reduziert werden, wodurch die Produktionsgeschwindigkeit erhöht und die Herstellungskosten gesenkt werden können.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:
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1: eine schematische perspektivische Draufsicht einer Hebelfeder.
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Die in 1 dargestellte Hebelfeder 10 kann zur Verlagerung einer Anpressplatte einer Kupplungsvorrichtung zum Kuppeln eines Kraftfahrzeugmotors mit einem Kraftfahrzeuggetriebe eines Getriebestrangs verwendet werden. Die Hebelfeder 10 weist einen Betätigungsbereich 12 auf, an dem ein hydraulisch betätigbares Betätigungssystem angreifen kann, um den Betätigungsbereich 12 in axialer Richtung zu verlagern. An dem Betätigungsbereich 12 schließt sich einstückig ein Tellerfederbereich 14 an, der bei einer axialen Verlagerung des Betätigungsbereichs 12 elastisch in der Art einer Tellerfeder gebogen werden kann. Insbesondere kann an dem Tellerfederbereich 14 die zu verlagernde Anpressplatte anliegen. An dem Tellerfederbereich 14 schließt sich einstückig ein Abstützbereich 16 an, der an einem Lagerelement 18 in Form eines Drahtrings anliegt. Das Lagerelement 18 definiert einen ringförmigen Schwenkpunkt, um den Tellerfederbereich 14 bei einer Betätigung verschwenkt wird, indem der Abstützbereich 16 an dem Lagerelement 18 abwälzt. An den Abstützbereich 16 schließen sich einstückig mehrere Befestigungsbereiche 20 an, die mit Hilfe eines Befestigungsmittels 28, beispielsweise eine Bohrung zur Aufnahme einer Schraube, mit einer Gegenplatte der Kupplungsvorrichtung drehfest verbunden werden können. Der Befestigungsbereich 20 weist eine signifikante Ersteckung in axialer Richtung auf, so dass die Anpressplatte der Kupplungsvorrichtung vollständig in die Hebelfeder eingelegt werden kann. Insbesondere ist der Befestigungsbereich 20 derart umgebogen, dass sich für den Befestigungsbereich 20 im Vergleich zum Tellerfederbereich 14 eine signifikant erhöhte Versteifung ergibt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Geometrie der Hebelfeder 10 derart gewählt, dass der Betätigungsbereich 12, der Tellerfederbereich 14, der Abstützbereich 16 und der Befestigungsbereich 20 einstückig aus einem ebenen Blech ausgestanzt und nachfolgend durch spanlose Umformung die endgültige Geometrie der Hebelfeder 10 erzeugt werden kann.
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Der Tellerfederbereich 14 weist in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Fenster 22 auf, welche den Tellerfederbereich 14 durchbrechen und jeweils die gleiche Geometrie aufweisen. Jeweils zwischen zwei benachbarten Fenstern 22 ist eine radial verlaufende Versteifungssicke 24 vorgesehen, die sich bis über den Abstützbereich 16 hinaus erstreckt, wobei die Versteifungssicke 24 im Tellerfederbereich 14 schmäler als im Abstützbereich 16 ausgeführt ist. Der Befestigungsbereich 20 weist jeweils einen abstehenden Haltehaken 26 auf, wobei zwischen den einzelnen Haltehaken 26 und dem Abstützbereich 16 das Lagerelement 18 festgeklemmt ist. Der Haltehaken 26 ist in radialer Richtung im Wesentlichen mittig zu dem jeweiligen Fenster 22 positioniert, so dass das Lagerelement 18 leicht zwischen den Haltehaken 26 und den Abstützbereich 16 eingesetzt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Hebelfeder
- 12
- Betätigungsbereich
- 14
- Tellerfederbereich
- 16
- Abstützbereich
- 18
- Lagerelement
- 20
- Befestigungsbereich
- 22
- Fenster
- 24
- Versteifungssicke
- 26
- Haltehaken
- 28
- Befestigungsmittel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008004150 A1 [0002]
