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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 31. August 2016 eingereichten US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 15/252,458 mit dem Titel „METHOD OF FORMING AND MACHINING A CLUTCH HUB“ und der am 15. September 2015 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 62/218,605 mit dem Titel „METHOD OF FORMING AND MACHINING A CLUTCH HUB“, auf deren Offenbarungen hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird.
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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein neues Verfahren zur Herstellung von mit einer Keilverzahnung versehenen Drehmomentübertragungskomponenten und auf verbesserte mit einer Keilverzahnung versehene Drehmomentübertragungskomponenten, die gemäß diesem neuen Verfahren hergestellt werden. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf Kupplungskomponenten, wie z. B. Kupplungsnaben und Kupplungstrommeln, die unter Verwendung eines Ziehformverfahrens, eines Rollformwerkzeug-Keilverzahnungsformungsverfahrens und eines Prägearbeitsgangs, die allesamt in einer Transferpresseneinheit nacheinander bereitgestellt werden können, hergestellt werden.
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HINTERGRUND
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Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen zur vorliegenden Offenbarung bereit, bei denen es sich nicht notwendigerweise um den Stand der Technik handelt.
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Kraftübertragungsvorrichtungen der bei Kfz-Anwendungen verwendeten Art, wie z. B. Automatikgetriebe, Drehmomentkupplungen, Nebenantriebseinheiten und Verteilergetriebe, sind gewöhnlich mit einer kraftbetriebenen Mehrplattenkupplungsanordnung ausgestattet. In der Regel umfasst die Mehrplattenkupplungsanordnung ein erstes Kupplungsglied (wie z. B. eine Kupplungsnabe), das durch eine Eingangskomponente angetrieben wird, ein zweites Kupplungsglied (wie z. B. eine Kupplungstrommel), das eine Ausgangskomponente antreibt, ein dazwischen angeordnetes Mehrplattenkupplungspaket und einen angetriebenen Kupplungsaktuator zum Einrücken des Kupplungspakets und Übertragen von Antriebsdrehmoment von der Kupplungsnabe zu der Kupplungstrommel. Die Kupplungstrommel und die Kupplungsnabe sind in der Regel ringförmige Komponenten, die drehmomentübertragende Keilverzahnungszähne aufweisen, die zum Eingriff und Kämmen mit entsprechenden an den Kupplungsplatten des Kupplungspakets ausgebildeten Kupplungszähnen konfiguriert sind.
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Zur Reduzierung der Masse solcher Kupplungsglieder unter Beibehaltung der erforderlichen Hochfestigkeits- und Drehmomentübertragungseigenschaften werden viele moderne Kupplungsnaben und -trommeln, die im Folgenden zusammengenommen als ringförmige Kupplungskomponenten bezeichnet werden, unter Verwendung einer Kombination aus verschiedenen Metallformungs- und Metallschneidverfahren aus Blechrohlingen geformt. Nicht einschränkende Beispiele gegenwärtiger Großserienverfahren zur Herstellung ringförmiger Kupplungskomponenten umfassen Grob-Keilverzahnungsbearbeitung und Fließformbearbeitung. Aufgrund der Konstruktion dieser geformten Kupplungskomponenten aus Blech gibt es bei den derzeit zur Verfügung stehenden Verfahren auch einige bekannte Nachteile. Insbesondere werden die ringförmigen Kupplungskomponenten zunächst aus einem Stahlrohling geformt, der in eine becherförmige Komponente gezogen ist, die ein radiales Plattensegment und ein sich axial erstreckendes Nabensegment aufweist. Die becherförmige Komponente wird nachfolgend zur Erzeugung einer Keilverzahnungsform in dem Nabensegment mit dem Grob-Keilverzahnungsverfahren über einem Dorn geformt. Der Anfang der Keilverzahnungsform von dem Flachflanschsegment zum Außendurchmesser hat die Form eines Radius mit einem starken Radius an dem großen AD und einem geringeren Radius an dem kleinen AD. In der Regel erfordert die ringförmige Kupplungskomponente nach der Formung der Keilverzahnungen ein zusätzliches Metallschneid- oder -maschinenbearbeitungsverfahren zur Formung eines Befestigungssegments an dem Plattensegment, das dazu konfiguriert ist, nachfolgendes Verschweißen oder Verbinden einer anderen drehmomentübertragenden Komponente zu gestatten. Zur Gewährleistung der Ebenheit des Plattensegments der ringförmigen Kupplungskomponente ist in der Regel auch ein Metallschneidbearbeitungsverfahren erforderlich. Jedoch erfordert eine maschinelle Bearbeitung des Plattensegments, dass das Schneidwerkzeug entlang der gesamten Länge des Plattensegments schneidet und auf den Rand der Keilverzahnungsform sowohl an der Fläche des großen AD als auch der Fläche des kleinen AD trifft. Dieses „Schnitt" randprofil führt zu einem unterbrochenen Schnitt, der wiederum bewirkt, dass das maschinell bearbeitete Randmaterial in Form eines Grats nach unten in die Keilverzahnungsform gedrückt wird. Somit ist ein nachfolgender Entgratungsarbeitsgang erforderlich, um die Grate aus der Keilverzahnungsformungszone zu entfernen. Grate, die nicht vor der Montage der Kupplungsanordnung entfernt werden, können eine abträgliche Auswirkung auf die Funktion und die Lebensdauer der Kupplungsanordnung haben.
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Somit besteht Bedarf an der Entwicklung eines Metallformungsverfahrens zum Formen einer ringförmigen Kupplungskomponente, das einen Fortschritt gegenüber herkömmlichen Kaltformungsverfahren (Grob-Keilverzahnungsformungsverfahren) darstellt.
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Das Dokument
US 2007 / 0 284 212 A1 offenbart beispielsweise ein Mehrscheibenkupplungsaußenteil, das durch Pressen einer Stahlplatte gebildet wird. Das Mehrscheibenkupplungsaußenteil umfasst: einen Endwandabschnitt und einen zylindrischen Abschnitt, dessen eines Ende kontinuierlich mit dem äußeren Umfangsende des Endwandabschnitts ausgebildet ist und der am anderen Ende offen ist. Eine Bodenfläche jeder der äußeren Nuten ist als geneigte Fläche ausgebildet, die sich von der Achse des zylindrischen Abschnitts in Richtung des offenen Endes des zylindrischen Abschnitts entfernt. Bogenflächen, die an den inneren Ecken jeder der äußeren Nuten ausgebildet sind, haben einen zunehmenden Krümmungsradius in Richtung des offenen Endes des zylindrischen Teils. Auf diese Weise wird ein Mehrscheibenkupplungsaußenteil bereitgestellt, bei dem eine Pressbearbeitung, die den Abstreckwiderstand minimieren kann, durchgeführt werden kann, um die Fehlerquote beim Umformen zu verringern.
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Das Dokument
JP H11-320 011 A offenbart beispielsweise ein Verfahren zum Formen von Zahnformen einer Kupplungstrommel, durch das das Auftreten von Ziehfehlern, Graten, Falten usw. verhindert und die Maßgenauigkeit der Kupplungstrommel verbessert werden kann, wenn die Zahnformen auf dem äußeren Umfangsteil auf der Seite eines hohlzylindrischen Werkstücks unter Verwendung eines zahnradförmigen Dorns und einer Walzrolle, die mit trapezförmigen Zahnvorsprüngen im Querschnitt versehen ist, geformt werden, und dann die Kupplungstrommel geformt wird.
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KURZDARSTELLUNG
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Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Kurzdarstellung der vorliegenden Offenbarung bereit und soll nicht als eine umfassende Auflistung aller ihrer Aspekte, Merkmale, Vorteile und Aufgaben interpretiert werden.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer hochfesten drehmomentübertragenden Komponente unter Verwendung einer Kombination aus Metallformungsarbeitsgängen und bei dem es sich um eine gegenwärtigen durch Ziehformen, Grob-Keilverzahnungsformen und maschinelle Bearbeitung ausgebildeten Komponenten überlegene Lösung handelt.
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Eine weitere Aufagbe der vorliegenden Offenbarung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer hochfesten drehmomentübertragenden Kupplungskomponente zur Verwendung bei einer Mehrplattenkupplungs(oder -brems)-Anordnung.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht in der Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens, das zu einem ununterbrochenen (d.h. nicht durchtrennten) keilverzahnungsförmigen Randprofil führt, um die Erzeugung von Graten, die mit herkömmlichen unterbrochenen durchtrennten Keilverzahnungsformen in Zusammenhang stehen, und das Erfordernis nachfolgender Entgratungsarbeitsgänge zu beseitigen.
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Eine weitere Aufgabe besteht in der Herstellung von Endteilen unter Verwendung von Presswerkzeugen in höheren Produktionszahlen im Vergleich zur standardmäßigen Kaltformungsbearbeitung (Ernst Grob).
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Eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung einer vereinfachten Komponentenkonstruktion, der Beseitigung kostenintensiver Entgratungsarbeitsgänge, der Reduzierung zusätzlicher Bearbeitungsanforderungen sowie der Verwendung geprägter Merkmale als Bezugspunkt für nachfolgende Schweißarbeitsgänge.
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Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1, 5 und 8 gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß diesen und weiteren Aspekten der Offenbarung wird eine mit einer Keilverzahnung versehene ringförmige Kupplungskomponente bereitgestellt. Die mit einer Keilverzahnung versehene ringförmige Kupplungskomponente umfasst ein radiales Flanschsegment. Ein sich axial erstreckendes Nabensegment ist integral mit dem radialen Flanschsegment an einer Randschnittstelle gekoppelt. Keilverzahnungen werden in eine Außenfläche des Nabensegments von einem offenen freien Ende zu der Randschnittstelle rollgeformt. Die Randschnittstelle wird nach Beendigung des Keilverzahnungsformungsarbeitsgangs durch ein Prägeverfahren geprägt, um eine gratfreie geprägte Schnittstelle bereitzustellen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird eine ringförmige Kupplungsnabe bereitgestellt. Die ringförmige Kupplungsnabe umfasst ein Flanschsegment, das allgemein scheibenförmig ist. Das Flanschsegment erstreckt sich um eine mittlere Öffnung und eine Mittelachse und endet radial nach außen hin bei einem Randbereich. Ein Nabensegment, das allgemein rohrförmig ist, erstreckt sich von dem Randbereich des Flanschsegments und definiert eine Schnittstelle zwischen dem Flanschsegment und dem Nabensegment. Das Nabensegment erstreckt sich axial von der Schnittstelle zu einem offenen Ende. Mehrere rollgeformte Keilverzahnungen sind entlang dem Nabensegment definiert, die sich jeweils axial von der Schnittstelle zu dem offenen Ende erstrecken und umfangsmäßig voneinander beabstandet sind. Die Keilverzahnungen werden durch ein Rollformungsverfahren erzeugt. Eine erste geprägte Schnittstellenzone ist bei der Schnittstelle zwischen dem Flanschsegment und dem Nabenflansch definiert. Die erste geprägte Schnittstellenzone erstreckt sich umfangsmäßig um die Achse. Die erste geprägte Schnittstellenzone wird durch ein Prägeverfahren geformt, um eine gratfreie geprägte Schnittstelle zwischen dem Flanschsegment und dem Nabenflansch bereitzustellen.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird ein Verfahren zur Herstellung einer drehmomentübertragenden Kupplung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Ziehen eines Blechrohlings zu einem becherförmigen Vorformling, der ein radiales Flanschsegment und ein axiales Nabensegment aufweist. Nach der Formung des Vorformlings werden mehrere Keilverzahnungsformen das Nabensegment gerollt. Das Verfahren umfasst ferner Besäumen und Formen einer Anschrägung in einem Endabschnitt des Nabensegments. Des Weiteren umfasst das Verfahren Prägen einer Schnittstelle zwischen dem Flanschsegment und dem Nabensegment. Das Prägen der Schnittstelle erzeugt eine erste geprägte Schnittstellenzone, die ein ununterbrochenes Randprofil für das Ende der Keilverzahnungsformen bereitstellt.
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Weitere Anwendungsbereiche gehen aus der hier bereitgestellten Beschreibung hervor. Die Beschreibung und spezielle Beispiele in dieser Kurzfassung dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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Figurenliste
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Implementierungen und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
- 1 ist eine isometrische Ansicht einer herkömmlichen Kupplungsnabe der bei einer Mehrplattenkupplungsanordnung verwendeten Art, die aus einem gezogenen becherförmigen Vorformling unter Verwendung eines Grob-Keilverzahnungsformungsverfahrens hergestellt ist und in einem Zustand „vor der maschinellen Bearbeitung“ gezeigt wird;
- 2 ist eine Teilschnittansicht der in 1 gezeigten Kupplungsnabe, die die Grob-Keilverzahnungsform in dem geformten Zustand vor der maschinellen Bearbeitung zeigt;
- 3 ist eine 2 ähnliche Teilschnittansicht, die nachfolgende Metallschneidbearbeitungsarbeitsgänge zeigt, die zu den im Abschnitt Hintergrund erwähnten Nachteilen führen;
- 4 ist eine isometrische Ansicht einer Kupplungsnabe, die unter Verwendung eines neuen Formungsverfahrens hergestellt ist, das die Lehren der vorliegenden Offenbarung verkörpert;
- 5 ist eine Teilschnittansicht von 4, die die verbesserte Kupplungsnabe darstellt, die ein nicht maschinell bearbeitetes gerade geformtes Keilverzahnungsmerkmal, ein geprägtes Randmerkmal und ein nachfolgend geprägtes oder maschinell ausgearbeitetes Befestigungsmerkmal gemäß der vorliegenden Offenbarung aufweist;
- 6 eine vergrößerte Teilansicht der in 4 gezeigten Kupplungsnabe zur besseren Veranschaulichung des gerade geformten Keilverzahnungsmerkmals und des geprägten Merkmals;
- 7 ist eine weitere vergrößerte Schnittansicht von 6, die zur weiteren Veranschaulichung der geprägten Zone und der gratfreien Keilverzahnungsform bereitgestellt wird;
- 8 ist 6 ähnlich, stellt jedoch den nachfolgenden Maschinenbearbeitungsarbeitsgang nach dem Prägearbeitsgang dar;
- 9 ist 7 ähnlich und ist eine vergrößerte Schnittansicht von 8, die den Maschinenbearbeitungsarbeitsgang weiter veranschaulicht;
- 10 ist ein Verfahrensablaufdiagramm, das die Herstellungsschritte und/oder Arbeitsgänge zur Herstellung der Kupplungsnabe der vorliegenden Offenbarung in einer Transferpresse mit mehreren Stationen auflistet;
- 11 ist eine vereinfachte/veranschaulichende Ansicht des Verfahrensablaufs bei einem Transferformwerkzeug von 10; und
- 12 und 13 sind schematische Ansichten einer Kupplungsanordnung, die mit einer oder mehreren ringförmigen Kupplungskomponenten ausgestattet ist, die gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung hergestellt sind.
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Übereinstimmende Bezugszahlen geben über die verschiedenen Ansichten der Zeichnungen hinweg übereinstimmende Teile und/oder Unteranordnungen an.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es werden nun beispielhafte Ausführungsformen umfassender mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Es werden beispielhafte Ausführungsformen bereitgestellt, so dass diese Offenbarung gründlich ist und dem Fachmann den Schutzumfang vollständig übermittelt. Es werden zahlreiche spezielle Details angeführt, wie z. B. Beispiele für spezielle Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Für den Fachmann liegt auf der Hand, dass die speziellen Details nicht eingesetzt werden müssen, dass beispielhafte Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgestaltet werden können und dass keine als den Schutzumfang der Offenbarung einschränkend ausgelegt werden soll. Bei einigen Ausführungsbeispielen werden allseits bekannte Verfahren, allseits bekannte Vorrichtungsstrukturen und allseits bekannte Technologien nicht ausführlich beschrieben.
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Die hier verwendete Terminologie dient nur zum Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll nicht als Einschränkung verstanden werden. Wie hier verwendet wird, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen umfassen, sofern der Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes angibt. Die Ausdrücke „umfasst“, „umfassen(d)“, „enthalten(d)“ und „aufweisen(d)“ sind inklusiv gemeint und geben deshalb das Vorhandensein von angeführten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsgängen, Elementen und/oder Komponenten an, schließen aber das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen derselben nicht aus. Die hier beschriebenen Verfahrensschritte, Verfahren und Arbeitsschritte dürfen nicht so verstanden werden, dass ihre Durchführung unbedingt in der speziellen erörterten oder dargestellten Reihenfolge erforderlich ist, sofern diese nicht spezifisch als die Reihenfolge der Durchführung angegeben ist. Es versteht sich ferner, dass weitere oder alternative Schritte angewendet werden können.
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Wenn ein Element oder eine Schicht als „an“, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben ist, kann es bzw. sie sich direkt an dem anderen Element oder der anderen Schicht, in Eingriff damit, verbunden damit oder gekoppelt damit befinden, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn hingegen ein Element als „direkt auf“, „direkt in Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, können keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Ein anderer Wortlaut, der zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet wird, sollte auf eine ähnliche Weise interpretiert werden (beispielsweise „zwischen“ versus „direkt zwischen“, „neben“ versus „direkt neben“ usw.). Wie hier verwendet, umfasst der Begriff „und/oder“ beliebige und alle Kombinationen aus einem oder mehreren der zugeordneten aufgelisteten Objekte.
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Obwohl hier die Begriffe erster, zweiter, dritter etc. zur Beschreibung verschiedener Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte verwendet werden können, sollten diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden. Diese Begriffe können nur dazu verwendet werden, ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erster“, „zweiter“ und sonstige hier verwendete numerische Begriffe implizieren keine Abfolge oder Reihenfolge, sofern dies nicht eindeutig aus dem Kontext hervorgeht. Somit könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Schicht oder ein erster Abschnitt, die nachstehend erörtert werden, als ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
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Räumlich bezogene Begriffe wie „innerer“, „äußerer“, „unterhalb“, „unter“, „unterer“, „über“, „oberer“ und dergleichen können hier zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder eines Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen, wie in den Figuren veranschaulicht, leichter zu beschreiben. Mit räumlich bezogenen Begriffen kann bezweckt werden, zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung im Gebrauch oder Betrieb mit zu umfassen. Wenn die Vorrichtung in den Figuren zum Beispiel umgedreht wird, würden Elemente, die als „unter“ oder „unterhalb“ von anderen Elementen oder Merkmalen beschrieben wurden, dann „über“ den anderen Elementen oder Merkmalen ausgerichtet sein. Somit kann der exemplarische Begriff „unter“ sowohl eine Ausrichtung von über als auch von unter umfassen. Die Vorrichtung kann auch anders (um 90 Grad gedreht oder in anderen Ausrichtungen) ausgerichtet sein, und die hier verwendeten räumlich bezogenen beschreibenden Begriffe werden entsprechend ausgelegt.
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Allgemein sind die Lehren der vorliegenden Offenbarung auf ein Verfahren zur Herstellung einer ringförmigen Kupplungskomponente aus einem Stahlrohling, das zur Bereitstellung nicht maschinell bearbeiteter gerade ausgebildeter Keilverzahnungen in der Lage ist, gerichtet. Das Verfahren umfasst ferner einen Prägearbeitsgang, wobei dieser zur Verwendung bei einem Mehrstationen(d.h. Transferpressen)-Formungsarbeitsgang ausgelegt ist. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich ferner auf eine ringförmige Kupplungskomponente, die unter Verwendung dieses neuen Teileformungsverfahrens fabriziert wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die ringförmige Kupplungskomponente eine Kupplungsnabe einer Mehrplattenreibkupplungsanordnung zur Verwendung bei Fahrzeugtriebstranganwendungen, die unter anderem Automatikgetriebe, Verteilergetriebe, Nebenantriebe, Drehmomentkupplungen und Trennkupplungen umfassen können. Insbesondere stellt die vorliegende Offenbarung ein Herstellungsverfahren bereit, das auf die Reduzierung von Graten und/oder nachfolgenden Entgratungsanforderungen bei drehmomentübertragenden Kupplungskomponenten durch Verwenden eines Metallformungsverfahrens (wie z. B. Tiefziehpressen oder Kaltformen), das die herkömmliche Kaltbearbeitung/-formung (d.h. Grob-Keilverzahnungsformung) mit einer Transferpresse mit großer Presskraft ersetzt, wodurch eine Kostenoptimierung gestattet wird, gerichtet ist.
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1-3 stellen eine im Folgenden als die ringförmige Kupplungskomponente 10 bezeichnete herkömmliche Kupplungskomponente (nach dem Stand der Technik) dar, die ein radiales Platten- oder Flanschsegment 12 und ein axiales Nabensegment 14 aufweist, die zusammen ein durch einen Kaltformungsarbeitsgang geformtes becherförmiges Glied definieren. Das becherförmige Glied wird nachfolgend einem Keilverzahnungsformungsverfahren unterzogen, das gemeinhin als Grob-Keilverzahnungsformung bezeichnet wird, um einen Satz umfangsmäßig ausgerichteter Keilverzahnungsformen 16, d.h. „Keilverzahnungen“, in dem axialen Nabensegment 14 auszubilden. Nachfolgend wird ein Besäumungs- und Stoßarbeitsgang durchgeführt, um mehrere Öltransferlöcher 18 durch zu stechen und eine in dem radialen Flanschsegment 12 ausgebildete Öffnung 20 ordnungsgemäß zu dimensionieren. Die ringförmige Kupplungskomponente 10 wird in 2 nach diesen anfänglichen Arbeitsgängen gezeigt. Ein bekannter Nachteil des Grob-Keilverzahnungsformungsverfahrens befindet sich am Außenradiusprofil bei einer Schnittstelle 22 des radialen Flanschsegments 12 und des axialen Nabensegments 14. Dieses Profil erfordert eine nachfolgende maschinelle Bearbeitung (d.h. einen Metallschneidarbeitsgang), wie er in 3 gezeigt wird, zur Entfernung von Material und zur Bereitstellung maschinell bearbeiteter gerader Keilverzahnungen 24 und einen Maschinenbearbeitungsschritt 26 zum nachfolgenden Laserverschweißen einer zusätzlichen Antriebs-/angetriebenen Komponente. Der Maschinenbearbeitungsarbeitsgang für die geraden Keilverzahnungen 24 führt bekanntlich zu Graten, die durch den Entgratungsarbeitsgang entfernt werden müssen. Die oben angeführte Beschreibung ist eine verkürzte Offenbarung eines allseits bekannten und kommerziell erfolgreichen Verfahrens zur Herstellung von metallgeformten Kupplungsnaben mit Keilverzahnungen 16, die dahingehend dimensioniert und konfiguriert sind, mit an Kupplungsplatten des Mehrplattenkupplungspakets ausgebildeten inneren Kupplungszähnen zu kämmen. Solche Kupplungsnaben „nach dem Stand der Technik“ sind für ihre vorgesehenen Zwecke ausreichend. Die folgende detaillierte Offenbarung eines alternativen Herstellungsverfahrens zielt jedoch darauf ab, den Keilverzahnungsbearbeitungs- und den Stufenbearbeitungsarbeitsgang zu beseitigen sowie Anforderungen nach dem Entgraten zu beseitigen.
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Zu diesem Zweck stellen 4-9 verschiedene Merkmale einer verbesserten ringförmigen Kupplungskomponente 100 dar, die gemäß einem neuen Verfahren hergestellt wird, das mit Bezug auf 10 und 11 in Diagrammform offenbart wird. Insbesondere umfasst eine ringförmige Kupplungskomponente 100 in der Darstellung von 4 ein becherförmiges Glied, das um eine Mittelachse A herum angeordnet ist und ein radiales Flanschsegment 102 und ein sich axial erstreckendes Nabensegment 104 aufweist. Das radiale Flanschsegment 102 und das Nabensegment treffen an einer Schnittstelle 105 aufeinander. Das Nabensegment erstreckt sich von der Schnittstelle 105 zu einem offenen Ende 107. Der becherförmige Vorformling (der in einem Zieharbeitsgang geformt wird) wird nachfolgend zum Formen einer durchgängigen Reihe umfangsmäßig ausgerichteter Keilverzahnungsformen 106 an dem Nabensegment 104 Rollformwerkzeugen ausgesetzt. Wie zu sehen ist, werden auch Öltransferlöcher 108 und eine mittlere Öffnung 110 vorgesehen. Gemäß den vorliegenden Offenbarungen wird eine Transferpresse mit mehreren Stationen zur Ausgabe eines fertigbearbeiteten Teils, das nicht durchtrennte gerade Keilverzahnungsformen 106 (die durch Roll- und Abflacharbeitsgänge geformt werden) und eine geprägte Zone 112 (die durch einen Prägearbeitsgang geformt wird) umfasst, verwendet. Ein nachfolgender zweiter Prägearbeitsgang oder ein Maschinenbearbeitungsarbeitsgang stellen eine zweite geprägte/maschinell ausgearbeitete Zone 114 bereit, die dazu konfiguriert ist, ein Verbinden (d.h. Verschweißen) einer Antriebs-/angetriebenen Komponente mit der Kupplungskomponente 100 zu gestatten.
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Mit Bezug auf 6 und 7 wird die Kupplungskomponente 100 nach dem Keilverzahnungsrollformungsarbeitsgang und dem Prägearbeitsgang gezeigt. Die geprägte Zone 112 definiert ein kreisförmiges Randsegment 120 und ein Schultersegment 122. Wie allseits bekannt ist, handelt es sich bei dem Prägearbeitsgang um ein Metallverformungsverfahren und nicht um ein Metallschneidverfahren. Das geprägte Profil zeigt die Verdrängung des Materials des Randradius in den äußeren großen Durchmesser zur Erzeugung eines abgestuften Profils. Somit wird eine „nicht unterbrochene“ Schnittstelle zwischen dem Randsegment 120 und dem Endprofil jeder der Keilverzahnungsformen 106 hergestellt. Jede Keilverzahnungsform 106 umfasst eine Fläche 124 am großen Durchmesser, eine Fläche 126 am kleinen Durchmesser und ein Paar Seitenflächen 128. Da es sich um eine nicht unterbrochene (d.h. nicht durchtrennte) Schnittstelle handelt, bestehen keinerlei Bedenken hinsichtlich der Entstehung oder des Vorliegens von Graten.
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8 und 9 sind 6 und 7 ähnlich, zeigen jedoch einen nachfolgenden Arbeitsgang, der auf das Randprägeverfahren folgt. Dieser nachfolgende Arbeitsgang kann entweder ein Maschinenbearbeitungs(Metallentfernungs)-Arbeitsgang oder ein zweiter Präge(Metallverformung)-Arbeitsgang sein und wird lediglich zur Herstellung einer Befestigungszone 114, die eine Befestigungsfläche 130 an dem radialen Flanschsegment 102, mit dem die zusätzliche Komponente verschweißt ist, aufweist, bereitgestellt. Die Befestigungsfläche 130 ist über eine Schulterfläche 134 mit einer abgeflachten Fläche 132 des radialen Flanschsegments 102 verbunden. Bei Einsatz maschineller Bearbeitung versteht sich, dass die Schneidvorrichtung nicht über die Keilverzahnungsform hinweg schneidet; somit werden keine Grate in die Keilverzahnungsformen 106 gezogen. Wie in den Figuren dargestellt wird, können das Schultersegment 122 und die Schulterfläche 134 jeweils allgemein bogenförmig entlang zumindest einem Teil davon sein. Es versteht sich, dass der Radius des Bogens variieren kann.
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Mit Bezug auf 10 wird ein Beispiel eines nicht einschränkenden Verfahrensablaufdiagramms für eine Transferpresse 140 mit mehreren Stationen zur Identifizierung einer Reihenfolge von Herstellungsarbeitsgängen, die zur Herstellung der Kupplungskomponente 100 eingesetzt werden, gezeigt. Ein erster Arbeitsschritt, der durch Block 150 identifiziert wird, stellt den Arbeitsgang in der Transferpresse 140, der zum Ziehen eines Stahlrohlings zu dem becherförmigen Vorformling eingesetzt wird, bereit. Ein zweiter Schritt oder Arbeitsgang, der durch den Block 152 identifiziert wird, definiert den Arbeitsgang in der Transferpresse 140 zum erneuten Schlagen des becherförmigen Vorformlings und Stechen eines Positionierlochs in dem radialen Flanschsegment 102. Beim nächsten Arbeitsgang oder Schritt, der durch den Block 154 identifiziert wird, wird ein erster oder anfänglicher Rollformungsarbeitsgang zum Formen der Keilverzahnungsformen in dem Nabensegment 104 durchgeführt. Obgleich dies nicht erforderlich ist, wird nach dem anfänglichen Keilverzahnungsrollarbeitsgang 154 ein Leerlaufschritt oder eine Leerlaufstation, der bzw. die durch den Block 156 identifiziert wird, bereitgestellt. Der Block 158 gibt weiteres Rollen der Keilverzahnungsformen an dem Nabensegment 104 an. Zusätzliche Leerlaufstationen 160, 162 werden danach bereitgestellt.
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Nach Beendigung des bzw. der Keilverzahnungsrollformungsarbeitsgangs bzw. -arbeitsgänge wird ein Metallformungsarbeitsgang zum Ebnen oder Abflachen bereitgestellt, wie durch den Block 164 angegeben wird, um die Fläche 132 des radialen Flanschsegments 102 abzuflachen und die Öffnung 110 mit ihrem groben Durchmesser zu stechen. Der Block 166 gibt den Schritt oder Arbeitsgang des Besäumens und Prägens der Randfläche des axialen Nabensegments 104 am offenen Ende an. Der Block 168 gibt einen zusätzlichen (optionalen) Besäumungs- und Prägearbeitsgang zur Erweiterung der durch den Block 166 identifizierten Arbeitsgänge an. Die Blöcke 170-174 geben die sequenziellen Schritte oder Arbeitsgänge, die zum Stechen der Öltransferlöcher 108 in der Transferpresse 140 bereitgestellt werden, an. Die geprägte Zone 112 wird durch den durch den Block 176 bereitgestellten Prägearbeitsgang geformt. Nach diesem Prägearbeitsgang und einer möglichen Leerlaufstation 178 wird die Öffnung 110 in dem Flanschsegment 102 in einem durch den Block 180 identifizierten Arbeitsgang in ihrer Endform und -größe gestochen. Der zweite Prägearbeitsgang zum Formen der Befestigungszone 114, d.h. der zweiten geprägten/maschinell ausgearbeiteten Zone 114, kann auch in der Transferpresse 140 bereitgestellt werden. Zur weiteren Verdeutlichung stellt 11 die verschiedenartigen geformten Konfigurationen der Kupplungskomponente 100, die während der mit der Transferpresse 140 in Zusammenhang stehenden sequenziellen Arbeitsgänge bereitgestellt werden, dar.
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Mit Bezug auf 12 ist eine rudimentäre schematische Darstellung einer Mehrplattenreibkupplungsanordnung 200 zwischen einer Eingangsrotationskomponente 202 und einer Ausgangsrotationskomponente 204 angeordnet. Die Kupplungsanordnung 200 umfasst eine Kupplungsnabe 206, die durch die Eingangskomponente 202 angetrieben wird, eine Kupplungstrommel 208, die die Ausgangskomponente 204 antreibt, ein Kupplungspaket 210 und einen angetriebenen Kupplungsaktuator 212. Das Kupplungspaket 210 umfasst innere Kupplungsplatten 214, die durch Keilverzahnungen mit der Kupplungsnabe 206 gekoppelt sind, und äußere Kupplungsplatten 216, die durch Keilverzahnungen mit der Kupplungstrommel 208 gekoppelt sind. Der Kupplungsaktuator 212 legt eine Einrückkraft an das Kupplungspaket 210 an, um Antriebsdrehmoment von der Eingangskomponente 202 zur Ausgangskomponente 204 zu übertragen. Es wird in Betracht gezogen, dass zumindest die Kupplungsnabe 206 (und möglicherweise die Kupplungstrommel 208) unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Offenbarung hergestellt wird (werden).
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13 ist eine rudimentäre schematische Darstellung einer Reibkupplungsanordnung 200, die als eine angetriebene Bremsvorrichtung, möglicherweise als Teil eines Automatikgetriebes, verwendet wird. Wie gezeigt wird, ist die Kupplungstrommel 208 nun ein stationäres Glied, während die Kupplungsnabe 206 mit einer Komponente eines Planetenradsatzes 220 gekoppelt ist. Bekanntermaßen wirkt eine Freigabe- und Bremsbetätigung der Reibkupplung 200 dahingehend, der Ausgangskomponente 204 durch den Planetenradsatz 220 ein Paar Übersetzungsausgaben zuzuführen.
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Zweck der Darstellung dieser potentiellen Verwendungen von Kupplungskomponenten der vorliegenden Offenbarung liegt darin, einem Fachmann das Verständnis zu gestatten, dass diese rollgeformten mit einer Keilverzahnung versehenen ringförmigen Kupplungskomponenten für eine Unmenge an kraftfahrzeugtechnischen und nicht kraftfahrzeugtechnischen Drehmomentübertragungsanwendungen ausgeführt sind.
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Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen ist zur Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt worden. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Offenbarung einschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf die bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern, wo zutreffend, austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn nicht speziell gezeigt oder beschrieben. Diese kann auch auf verschiedene Weise geändert werden. Solche Variationen sollen nicht als Abweichung von der Offenbarung betrachtet werden, und alle solchen Modifikationen sollen im Schutzumfang der Offenbarung mit enthalten sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ringförmige Kupplungskomponente
- 12
- Radiales Platten- oder Flanschsegment
- 14
- Axiales Nabensegment
- 16
- Keilverzahnungsform, Keilverzahnung
- 18
- Öltransferloch
- 20
- Öffnung
- 22
- Schnittstelle (des radialen Flanschsegments und des axialen Nabensegments)
- 24
- Gerade Keilverzahnung
- 26
- Maschinenbearbeitungsschritt
- 100
- Ringförmige Kupplungskomponente, Kupplungskomponente
- 102
- Radiales Flanschsegment, Flanschsegment
- 104
- Sich axial erstreckendes Nabensegment, Nabensegment
- 105
- Schnittstelle
- 106
- Keilverzahnungsform
- 107
- Offenes Ende
- 108
- Öltransferloch
- 110
- Mittlere Öffnung
- 112
- Geprägte Zone
- 114
- Zweite geprägte/machinell ausgearbeitete Zone, Befestigungszone
- 120
- Kreisförmiges Randsegment, Randsegment
- 122
- Schultersegment
- 124
- Fläche (am großen Durchmesser)
- 126
- Fläche (am kleinen Durchmesser)
- 128
- Seitenfläche
- 130
- Befestigungsfläche
- 132
- Abgeflachte Fläche (des radialen Flanschsegments)
- 134
- Schulterfläche
- 140
- Transferpresse
- 150, 152, 154, 156, 158
- Block (Arbeitsgang, Schritt)
- 160, 162
- Leerlaufstation
- 164, 166, 168
- Block (Arbeitsgang, Schritt)
- 170-174, 176, 178
- Block (Arbeitsgang, Schritt)
- 180
- Block (Arbeitsgang, Schritt)
- 200
- Mehrplattenreibkupplungsanordnung, Reibkupplungsanordnung
- 202
- Eingangsrotationskomponente, Eingangskomponente
- 204
- Ausgangsrotationskomponente, Ausgangskomponente
- 206
- Kupplungsnabe
- 208
- Kupplungstrommel
- 210
- Kupplungspaket
- 212
- Kupplungsaktuator
- 214
- Innere Kupplungsplatten
- 216
- Äußere Kupplungsplatten
- 220
- Planetenradsatz
- A
- Mittelachse
