DE102017222891A1

DE102017222891A1 - Blech-Lamellenträger sowie Verfahren zu dessen Drehzahlfestigkeitserhöhung

Info

Publication number: DE102017222891A1
Application number: DE102017222891.1A
Authority: DE
Inventors: Walter Fritz; Thilo Heinlein
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2019-06-19
Also published as: WO2019115124A1

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Drehzahlfestigkeitserhöhung eines Blech-Lamellenträgers (1), bei welchem ein Blech-Lamellenträger (1) mit einem sich in Axialrichtung erstreckenden zylindrischen Verzahnungsabschnitt (2) bereitgestellt wird, wobei der Verzahnungsabschnitt (2) ein freies Ende (10) umfasst und derart umgeformt ist, dass dieser an seiner Außenumfangsfläche eine Außenverzahnung (4) und an seiner Innenumfangsfläche eine zu dieser komplementäre Innenverzahnung (5) aufweist, die jeweils mehrere voneinander in Umfangsrichtung durch Zahnnuten (7; 8) beabstandete Zähne (6; 9) umfassen, die jeweils in Axialrichtung im Bereich des freien Endes (10) ein Zahnkopfende (11; 14) und ein Zahnfußende (12; 13) aufweisen. Erfindungsgemäß werden zumindest einige der Zahnkopfenden (11;14) der Außen- (4) oder Innenverzahnung (5) radial in Richtung ihres jeweiligen Zahnfußendes (12; 13) gedrückt, wodurch im Bereich des freien Endes (10) des jeweiligen Zahns (6; 9) eine sich in Radialrichtung erstreckende Verstärkungswand (17) ausgebildet wird. Ferner wird ein derartiger Blech-Lamellenträger (1) vorgeschlagen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Drehzahlfestigkeitserhöhung eines Blech-Lamellenträgers gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Blech-Lamellenträger gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 5 näher definierten Art sowie eine Lamellenkupplung mit einem derartigen Blech-Lamellenträger gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 13 näher definierten Art.
Aus der DE 10 2008 040 123 A1 ist eine Getriebevorrichtung bekannt, die einen Innenlamellenträger aufweist, der im Bereich eines zu einem Trägerelement abgewandten freien Endes eine zylindrische Endkontur umfasst. Diese zylindrische Endkontur des Innenlamellenträgers erhöht die Drehzahlfestigkeit des Lamellenprofils des Innenlamellenträgers.
Des Weiteren ist aus der DE 10 2015 219 635 A1 eine Kupplungseinrichtung mit einem Innenlamellenträger bekannt, der einen Verzahnungsabschnitt und einen Trägerabschnitt aufweist. Der Verzahnungsabschnitt und der Trägerabschnitt sind miteinander verbunden. Der Innenlamellenträger weist einen Bodenabschnitt auf, der axial angrenzend an den antriebsseitigen Verzahnungsabschnitt auf einer zum stirnseitigen Bereich gegenüberliegenden Seite des abtriebsseitigen Lamellenträgers angeordnet ist. Der Bodenabschnitt ist im Wesentlichen verzahnungsfrei und ringförmig ausgebildet. Dabei erstreckt sich der Bodenabschnitt im Wesentlichen vom abtriebsseitigen Verzahnungsabschnitt radial nach innen. Durch diese Ausgestaltung wird eine radiale Aufweitung des abtriebsseitigen Lamellenträgers vermieden.
Die vorstehenden Lamellenträger sind in der Herstellung teuer und werden explizit für hochdrehende Motoren, insbesondere Benzin-Motoren, hergestellt. Für weniger hochdrehende Motoren, insbesondere Diesel-Motoren, sind derartige Lamellenträger aufgrund der erhöhten Herstellungskosten nicht erforderlich.
Aus der DE 10 2006 025 034 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Profilkörpern bekannt. Dieses Verfahren wird insbesondere zur Herstellung von Lamellenträgern verwendet, die für den Einsatz in weniger hochdrehenden Motoren, insbesondere Diesel-Motoren, vorgesehen sind. Bei den Herstellungsverfahren werden in einem zylindrischen Werkstück Längsnuten erzeugt. Dies erfolgt mittels konzentrisch angeordneter Profilsegmentscheiben. Diese erzeugen demnach ein Profil am Umfang des Werkstücks. Mit diesem Verfahren können Blech-Lamellenträger sehr kostengünstig hergestellt werden. Nachteilig hierbei ist, dass derartige Blech-Lamellenträger nicht für den Einsatz in hochdrehenden Motoren, insbesondere Benzin-Motoren, geeignet sind. Dies ist durch die bei hochdrehenden Motoren erhöhten Anforderungen an die Drehzahlfestigkeit bedingt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren zur Drehzahlfestigkeitserhöhung sowie einen Blech-Lamellenträger zu schaffen, der kostengünstig herstellbar ist und auch bei hochdrehenden Motoren eingesetzt werden kann.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
Es wird ein Verfahren zur Drehzahlfestigkeitserhöhung eines Blech-Lamellenträgers vorgeschlagen, bei welchem ein Blech-Lamellenträger mit einem sich in Axialrichtung erstreckenden zylindrischen Verzahnungsabschnitt bereitgestellt wird. Der Verzahnungsabschnitt umfasst ein freies Ende und ist derart umgeformt, dass dieser an seiner Außenumfangsfläche eine Außenverzahnung und an seiner Innenumfangsfläche eine zu dieser komplementäre Innenverzahnung aufweist. Diese Verzahnungen umfassen jeweils mehrere voneinander in Umfangsrichtung durch Zahnnuten beabstandete Zähne, die jeweils in Axialrichtung im Bereich des freien Endes ein Zahnkopfende und ein Zahnfußende aufweisen. Zumindest einige der Zahnkopfenden der Innenverzahnung oder der Außenverzahnung werden in Richtung ihres jeweiligen Zahnfußendes gedrückt. Hierdurch wird im Bereich des freien Endes des jeweiligen Zahns eine sich in Radialrichtung erstreckende Verstärkungswand ausgebildet. Radialrichtung bedeutet hier, dass zumindest in einem bestimmten Winkel von der Axialrichtung abgewichen wird. Damit ist die entstehende Verstärkungswand bevorzugt schräg zur Zahnkopffläche ausgeführt, die sich axial, in Längsrichtung erstreckt. Mittels dieser Verstärkungswand kann die Drehzahlfestigkeit des Blech-Lamellenträgers im Bereich seines freien Endes erhöht werden. Vorteilhafterweise können somit kostengünstig hergestellte Blech-Lamellenträger, die eigentlich für den Einsatz in weniger hochdrehenden Motoren, insbesondere Diesel-Motoren, vorgesehen sind, durch einen weiteren Arbeitsschritt derart modifiziert werden, dass diese auch für hochdrehende Motoren, insbesondere Benzin-Motoren, eingesetzt werden können. Hieraus resultiert eine höhere Fertigungsflexibilität, da bedarfsabhängig die bereits gefertigten, nicht drehzahlfesten Blech-Lamellenträger kostengünstig und einfach verstärkt werden können, indem lediglich zumindest einige der freien Enden der jeweiligen Verzahnung eingedrückt, insbesondere geprägt, werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Zahnkopfenden mit einem Prägewerkzeug angedrückt werden. Hierdurch kann sehr schnell und kostengünstig eine entsprechende Verstärkungswand ausgebildet werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die beiden Zahnflanken des jeweiligen zu verstärkenden Zahns im Bereich des freien Endes außenseitig abgestützt werden, insbesondere über zwei Stützflächen des Prägewerkzeug, so dass diese beim Umformen des Zahnkopfendes in Position gehalten werden. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Zahngeometrie der jeweiligen Verzahnung unverändert bleibt und infolgedessen die darin eingreifenden Lamellen ohne sich zu verkannten axialverschieblich sind. Des Weiteren können die Lamellen somit auch noch nach der Ausbildung der Verstärkungswand in die entsprechende Verzahnung eingeschoben und auch wieder entfernt werden.
Aus selbigen Gründen ist es vorteilhaft, wenn beim Umformen des Zahnkopfes das jeweils verschobene Material in einen Zahninnenraum des jeweiligen Zahns verdrängt wird. Infolgedessen bleibt die Zahngeometrie unverändert, so dass die Lamellen ein- und ausgeführt werden können.
Um die Produktionszeiten zu verkürzen, ist es vorteilhaft, wenn das Prägewerkzeug in einem Prägezyklus mehrere, vorzugsweise alle, Zahnköpfe umformt. Alternativ ist es aber auch ebenso vorteilhaft, wenn das Prägewerkzeug derart ausgebildet ist, dass dieses in einem Prägezyklus nur einen einzigen Zahnkopf umformt. Hierdurch kann das Prägewerkzeug sehr kostengünstig ausgebildet werden. In diesem Fall ist es ferner vorteilhaft, wenn der Blech-Lamellenträger in einer rotierbaren Aufnahmeeinheit angeordnet ist und/oder zahnweise gegenüber dem Prägewerkzeug rotiert wird.
Vorgeschlagen wird ferner ein Blech-Lamellenträger für eine Lamellenkupplung, der einen sich in Axialrichtung erstreckenden zylindrischen Verzahnungsabschnitt aufweist. Der Verzahnungsabschnitt umfasst in Axialrichtung ein freies Ende. Der Verzahnungsabschnitt ist derart umgeformt, dass dieser an seiner Außenumfangsfläche eine Außenverzahnung und an seiner Innenumfangsfläche eine zu dieser komplementäre Innenverzahnung aufweist. Vorzugsweise erstreckt sich die Verzahnung, d.h. die Innen- und Außenverzahnung, bis zum freien Ende hin. Die Außenverzahnung und Innenverzahnung umfassen jeweils mehrere voneinander in Umfangsrichtung durch Zahnnuten beabstandete Zähne. Die Zähne weisen jeweils in Axialrichtung im Bereich des freien Endes ein Zahnkopfende und ein Zahnfußende auf. Wie bereits vorstehend erwähnt, sind die Außenverzahnung und die Innenverzahnung zueinander komplementär ausgebildet. Dies bedeutet, dass der Zahn der Außenverzahnung und die Zahnnut der Innenverzahnung in Umfangsrichtung im gleichen Winkelintervall angeordnet sind. Des Weiteren bedeutet dies vorzugsweise, dass die Zähne der jeweiligen Verzahnung hohl ausgebildet sind und dieser Hohlraum die jeweilige Zahnnut der anderen Verzahnung bildet.
Um die Drehzahlfestigkeit des Blech-Lamellenträgers zu erhöhen, sind zumindest einige der Zahnkopfenden der Innenverzahnung oder der Außenverzahnung radial in Richtung ihres jeweiligen Zahnfußendes gedrückt. Die Zähne der Innenverzahnung oder der Außenverzahnung sind demnach derart umgeformt, dass ihre Drehzahlfestigkeit im Bereich des freien Endes erhöht ist. Die umgeformten Zahnkopfenden sind vorzugsweise nach einem Verfahren zur Drehzahlfestigkeitserhöhung gemäß der vorangegangenen Beschreibung umgeformt, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Infolgedessen weisen diese Zähne im Bereich des freien Endes eine sich in Radialrichtung erstreckende Verstärkungswand auf. Hierdurch weist der Blech-Lamellenträger eine erhöhte Drehzahlfestigkeit auf, so dass dieser auch bei hochdrehenden Motoren, insbesondere Benzin-Motoren, eingesetzt werden kann. Des Weiteren zeichnet sich dieser Blech-Lamellenträger durch seine geringen Herstellungskosten aus, da zu dessen Herstellung ein für weniger hochdrehende Motoren, insbesondere Diesel-Motoren, vorgesehener Blech-Lamellenträger verwendet wird, der durch einen schnellen und kostengünstigen Umformarbeitsschritt mit der Verstärkungswand ausgebildet werden kann.
Vorteilhaft ist es, wenn diese umgeformten Zähne jeweils einen Versteifungsknick aufweisen. Dieser ist vorzugsweise in Zahnlängsrichtung zwischen einer Zahnkopffläche und der Verstärkungswand ausgebildet. Die Zahnkopffläche bildet hierbei die sich in Zahnlängsrichtung erstreckende und im Bereich des Zahnkopfes ausgebildete Fläche. Der Versteifungsknick verleiht dem Zahn eine höhere Drehzahlfestigkeit, so dass der Blech-Lamellenträger auch für hochdrehende Motoren einsetzbar ist.
Um eine entsprechende Festigkeit sicherstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Verstärkungswand des jeweiligen Zahns gegenüber der Zahnkopffläche schräg, insbesondere lotrecht, verläuft. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn die Außenseite der Verstärkungswand plan ausgebildet, insbesondere plan angedrückt, ist.
Um eine Deformation der Zahngeometrie vermeiden zu können, ist es vorteilhaft, wenn das Zahnkopfende in Radialrichtung maximal bis auf Höhe des jeweiligen Zahnfußendes gedrückt ist. Infolgedessen weist das Zahnkopfende bei einer geringeren Deformation zum jeweiligen Zahnfußende einen radialen Abstand auf.
Wie bereits vorstehend erwähnt, ist es vorteilhaft, wenn die Verstärkungswand durch ein Verprägen des jeweiligen Zahns im Bereich seines freien Endes ausgebildet ist. Diesbezüglich ist es ferner vorteilhaft, wenn das bei der Herstellung der Verstärkungswand verdrängte Material in einen Zahninnenraum eingeformt ist. Der Zahninnenraum ist demnach der Hohlraum des jeweiligen Zahns, der aufgrund der komplementären Ausbildung der beiden Verzahnungen die Zahnnut der jeweils anderen Verzahnung bildet.
Der Blech-Lamellenträger kann kostengünstig hergestellt werden, wenn zwei zueinander benachbarte Verstärkungswände voneinander in Umfangsrichtung, insbesondere durch die dazwischen angeordnete Zahnnut, beabstandet sind.
Vorteilhaft ist es, wenn der Blech-Lamellenträger ein Innenlamellenträger ist. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn zumindest einige der Zahnkopfenden der Außenverzahnung, insbesondere aber alle, radial nach innen gedrückt sind. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Innenlamellen auf die Außenverzahnung des Innenlamellenträgers aufgeschoben werden können.
Alternativ ist es aber auch ebenso vorteilhaft, wenn der Blech-Lamellenträger als Außenlamellenträger ausgebildet ist. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Zahnkopfenden der Innenverzahnung, insbesondere alle Zahnkopfenden, radial nach außen gedrückt sind. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Außenlamellen auf die Innenverzahnung des Außenlamellenträgers aufgeschoben werden können.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Blech-Lamellenträger im Bereich des dem freien Ende abgewandten Endes des Verzahnungsabschnitts einen Trägerabschnitt zur Zentrierung und/oder Weiterleitung eines Drehmoments auf. Vorzugsweise sind der Trägerabschnitt und der Verzahnungsabschnitt zueinander einteilig und materialeinheitlich ausgebildet. Alternativ ist es aber auch ebenso denkbar, dass diese zweiteilig ausgebildet sind und form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Insbesondere bei einer einteiligen und Material einheitlichen Ausbildung des Träger- und Verzahnungsabschnitts kann der Blech-Lamellenträger sehr kostengünstig hergestellt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Verzahnungsabschnitt mit einem Segmentform-Verfahren nach Müller-Weingarten, einem Schlagstempel-Verfahren auf einer Grob 12 NCT Maschine oder einem Profilroll-Verfahren mit kleinen Rollen nach Müller-Weingarten hergestellt ist. Hierdurch können die Herstellungskosten des Blech-Lamellenträgers zusätzlich reduziert werden.
Vorgeschlagen wird eine Lamellenkupplung mit einem Innenlamellenträger, mit dem Innenlamellen drehfest und axial beweglich verbunden sind, und mit einem Außenlamellenträger, mit dem Außenlamellen drehfest und axial beweglich verbunden sind. Der Innenlamellenträger und der Außenlamellenträger sind relativ zueinander um eine Drehachse drehbar. Des Weiteren sind deren miteinander korrespondierenden Lamellen durch Einleiten einer Axialkraft in Reibkontakt miteinander bringbar, so dass zwischen den beiden Lamellenträgern ein Drehmoment übertragbar ist. Zumindest einer der beiden Lamellenträger ist als Blech-Lamellenträger in einem Verfahren zur Drehzahlfestigkeitserhöhung gemäß der vorangegangenen Beschreibung hergestellt und/oder gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Hierdurch kann eine für weniger hochdrehende Motoren ausgelegte Lamellenkupplung sehr schnell und kostengünstig auch für den Einsatz bei hochdrehende Motoren adaptiert werden.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Teilausschnitt eines Blech-Lamellenträgers in perspektivischer Schnittdarstellung, ohne/vor Durchführung eines Verfahrens zur Drehzahlfestigkeitserhöhung,
2 den Blech-Lamellenträger nach der Durchführung eines Verfahrens zur Drehzahlfestigkeitserhöhung mit einer im Bereich seines freien Endes ausgebildeten Verstärkungswand und
3 einen Längsschnitt des in 2 dargestellten Blech-Lamellenträgers im Bereich eine Zahns.

1 zeigt einen Blech-Lamellenträger 1 für eine vorliegend nicht dargestellte Lamellenkupplung. Für gewöhnlich umfasst eine derartige Lamellenkupplung einen Innenlamellenträger und einen mit diesem korrespondierenden Außenlamellenträger. Der Innenlamellenträger weist drehfest und axial bewegliche Innenlamellen auf. Ebenso umfasst der Außenlamellenträger drehfeste und axial bewegliche Außenlamellen. Der Innenlamellenträger und der Außenlamellenträger sind relativ zueinander um eine Drehachse drehbar. Des Weiteren greifen die Innenlamellen und die Außenlamellen alternierend ineinander ein. Hierdurch sind die miteinander korrespondierenden Lamellen durch Einleitung einer Axialkraft in Reibkontakt bringbar, so dass zwischen den beiden Lamellenträgern ein Drehmoment übertragbar ist.
Gemäß 1 umfasst der Blech-Lamellenträger 1 einen Verzahnungsabschnitt 2, der sich in Axialrichtung des Blech-Lamellenträgers 1 erstreckt. Der Verzahnungsabschnitt 2 weist eine zylindrische Grundform auf. Des Weiteren umfasst der Blech-Lamellenträger 1 einen Trägerabschnitt 3. Der Trägerabschnitt 3 hält den Verzahnungsabschnitt 2 und dient demnach zu dessen Zentrierung. Der Trägerabschnitt 3 und der Verzahnungsabschnitt weisen zusammen eine Topfform auf.
Über den Trägerabschnitt 3 kann ein Drehmoment vom Verzahnungsabschnitt 2 auf eine vorliegend nicht dargestellte Welle übertragen werden, die im Bereich einer Nabe mit dem Blech-Lamellenträger drehfest gekoppelt sein kann. Ebenso ist es möglich von dieser Welle über die vorliegend nicht dargestellte Nabe des Blech-Lamellenträgers 1 ein Drehmoment über den Trägerabschnitt 3 auf den Verzahnungsabschnitt 2 zu übertragen.
Vorliegend sind der Trägerabschnitt 3 und der Verzahnungsabschnitt 2 zusammen einteilig und materialeinheitlich ausgebildet. Alternativ können diese aber auch in ihrem Verbindungsbereich form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Die Grundform des Blech-Lamellenträgers 1 kann in einem Umformverfahren hergestellt sein. Vorzugsweise ist die Grundform im Rahmen eines Tiefziehverfahrens oder Rollverfahrens hergestellt.
Der Verzahnungsabschnitt 2 weist an seiner Außenumfangsfläche eine Außenverzahnung 4 und an seiner Innenumfangsfläche eine Innenverzahnung 5 auf. Diese sind fertigungstechnisch bedingt zueinander komplementär ausgebildet. Dies bedeutet, dass in Umfangsrichtung die Zähne 6, 9 der einen Verzahnung im Bereich der Zahnnuten 7, 8 der anderen Verzahnung angeordnet sind.
Des Weiteren sind die Zähne 6, 9 hohl ausgebildet, wobei deren Zahninnenraum 15, 16 jeweils die Zahnnut 7, 8 der anderen Verzahnung bildet. Die Außenverzahnung 4 und die Innenverzahnung 5 sind gemeinsam in einem Herstellungsverfahren, insbesondere einem Axialrollverfahren, hergestellt. Vorzugsweise ist die Außenverzahnung 4 gemeinsam mit der Innenverzahnung 5 in einem Segmentform-Verfahren nach Müller-Weingart, einem Schlagstempel-Verfahren mit der Grob 12 NCT oder einem Profilroll-Verfahren mit kleinen Rollen nach Müller-Weingart hergestellt.
Gemäß der vorherigen Beschreibung umfasst die Außenverzahnung 4 demnach mehrere voneinander in Umfangsrichtung durch erste Zahnnuten 7 beabstandete erste Zähne 6. Analog weist die Innenverzahnung 5 mehrere zweite Zähne 9 auf, die wiederum voneinander durch dazwischen angeordnete zweite Zahnnuten 8 beabstandet sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist jeweils nur einer der Zähne 6, 9 und nur eine der Zahnnuten 7, 8 der jeweiligen Verzahnung 4, 5 mit einem Bezugszeichen versehen.
Der umgeformte Verzahnungsabschnitt 2 weist verfahrensbedingt hohle Zähne 6, 9 auf. Die Zähne 6, 9 bilden jeweils die Zahnnut 7, 8 der anderen Verzahnung 4, 5. Der erste hohle Zahn 6 der Außenverzahnung 4 bildet demnach die zweite Zahnnut 8 der Innenverzahnung 5. Die beiden Verzahnungen 4, 5 sind somit komplementär zueinander ausgebildet.
Der Verzahnungsabschnitt 2 weist gemäß 1 ein freies Ende 10 auf. Das freie Ende 10 bildet das dem Trägerabschnitt 3 abgewandte Ende des Verzahnungsabschnitts 2. Im Bereich des freien Endes 10 weisen die Zähne 6, 9 im Längsschnitt jeweils ein Zahnkopfende 11, 14 und ein dazu korrespondierendes Zahnfußende 12, 13 auf. Im Falle der Außenverzahnung 4 ist das erste Zahnkopfende 11 radial außerhalb und das erste Zahnfußende 12 radial innerhalb angeordnet. Umgekehrt verhält es sich bei der Innenverzahnung 5. Demnach ist hier das zweite Zahnkopfende 14 radial innerhalb und das zweite Zahnfußende 13 radial außerhalb angeordnet.
Wie bereits vorstehend erwähnt, ist die Außenverzahnung 4 und die Innenverzahnung 5 fertigungstechnisch komplementär zueinander ausgebildet. Infolgedessen weisen die Zähne 6, 9 Zahninnenräume 15, 16 auf. Diese bilden jeweils die Zahnnuten 7, 8 der entsprechend anderen Verzahnung 4, 5.
Der in 1 dargestellte Blech-Lamellenträger 1 kann vorteilhafterweise sehr kostengünstig hergestellt werden. Nachteilig bei diesem ist jedoch, dass dieser keine hohe Drehzahlfestigkeit aufweist. Infolgedessen besteht die Gefahr, dass sich der Verzahnungsabschnitt 2 bei zu hohen Drehzahlen im Bereich des freien Endes 10 radial aufweitet. Infolgedessen ist der in 1 dargestellte Blech-Lamellenträger 1 im Wesentlichen nur für weniger hoch drehende Motoren, insbesondere Diesel-Motoren, geeignet. Ziel ist es, diese in der Herstellung günstigen Blech-Lamellenträger 1 derart aufzuwerten, dass diese auch bei hochdrehenden Motoren, insbesondere Benzin-Motoren, eingesetzt werden können.
Dies erfolgt mit einem Verfahren zur Drehzahlfestigkeitserhöhung, bei dem zunächst ein Blech-Lamellenträger 1 gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bereitgestellt wird. Der Blech-Lamellenträger 1 wird zunächst in eine vorliegend nicht dargestellte Maschine eingespannt. Hierbei kann es sich um die gleiche Maschine handeln, die auch die Außenverzahnung 4 und die Innenverzahnung 5 des Verzahnungsabschnitts 2 ausbildet. Um die Drehzahlfestigkeit des Blech-Lamellenträgers 1 zu erhöhen, werden die Zahnkopfenden 11, 14 der Innenverzahnung 5 oder der Au-ßenverzahnung 4 radial in Richtung ihres jeweiligen Zahnfußendes 12, 13 gedrückt. Hierdurch wird jeweils eine Verstärkungswand 17 ausgebildet, die in dem in 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel dargestellt sind und von denen zur Wahrung der Übersichtlichkeit nicht alle mit einem Bezugszeichen versehen sind.
2 und 3 zeigen den entsprechend nachbearbeiteten Blech-Lamellenträger 1, wobei dieser vorliegend als Innenlamellenträger einsetzbar ist. Infolgedessen wird bei diesem Innenlamellenträger die Außenverzahnung 4 genutzt, um die dazugehörigen, vorliegend nicht dargestellten, Innenlamellen drehfest und axial beweglich mit dem Innenlamellenträger zu verbinden.
Bei diesem Blech-Lamellenträger 1 sind die ersten Zahnkopfenden 11 der Außenverzahnung 4 radial in Richtung ihrer jeweiligen ersten Zahnfußenden 12 gedrückt. Jeder der Zähne 6 der Außenverzahnung 4 weist demnach im Bereich seines freien Endes 10 eine Andrückung auf, mittels der eine jeweilige Verstärkungswand 17 ausgebildet ist. Die Andrückung bzw. durch Umformung ausgebildete Verstärkungswand 17 wird mittels eines vorliegend nicht dargestellten Prägewerkzeuges ausgebildet. Beim Umformen der jeweiligen ersten Zähne 6 der Außenverzahnung 4 wird ein Teil des Materials in den ersten Zahninnenraum 15 des jeweiligen ersten Zahns 6 der Außenverzahnung 4 bzw. in die zweite Zahnnut 8 der Innenverzahnung 5 verdrängt. Um bei diesem Andrücken der jeweiligen ersten Zähne 6 eine Deformation der Verzahnungsgeometrie der Außenverzahnung 4 vermeiden zu können, ist es vorteilhaft, wenn die beiden Zahnflanken 18, 19 des jeweils umzuformenden ersten Zahns 6 zumindest im Bereich des freien Endes 10 mittels eines vorliegend nicht dargestellten Stützwerkzeuges außenseitig abgestützt werden. Hierdurch kann die Außenkontur der Zahnkopfgeometrie bewahrt werden, da das verdrängte Material in den Zahninnenraum 15 verdrängt wird.
Das Prägewerkzeug, mit dem die Zahnkopfenden 11 angedrückt werden, kann unterschiedlich ausgebildet sein. Demnach ist es denkbar, dass dies derart ausgebildet ist, dass mehrere, vorzugsweise alle Zahnkopfenden 11 gleichzeitig umgeformt werden. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass die Zahnkopfenden 11 einzeln umgeformt werden. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn eine Aufnahmeeinheit des Prägewerkzeugs, in dem der Blech-Lamellenträger 1 aufgenommen ist, drehbar ausgebildet ist. Hierdurch kann der Blech-Lamellenträger 1 zahnweise gegenüber dem Prägewerkzeug rotiert werden. Sobald der jeweils umzuformende Zahn 6 in den Bereich des Prägewerkzeugs rotiert ist, kann das Prägewerkzeug aktiviert werden, wodurch das Zahnkopfende 11 des jeweiligen Zahns 6 derart umgeformt wird, dass eine entsprechende Verstärkungswand 17 am freien Ende 10 ausgebildet wird.
3 zeigt einen axialen Längsschnitt durch den ersten Zahn 6 der Außenverzahnung 4. Durch das vorstehend beschriebene Verfahren zur Erhöhung der Drehzahlfestigkeit weisen die Zähne 6 nunmehr im Bereich des freien Endes 10 die Verstärkungswände 17 auf. Fertigungsbedingt umfasst der erste Zahn 6 einen Versteifungsknick 20. Dieser ist in Zahnlängsrichtung zwischen einer Zahnkopffläche 21 und der dazugehörigen Verstärkungswand 17 ausgebildet. Infolgedessen verläuft die Verstärkungswand 17 schräg zur Zahnkopffläche 21, die sich in Längsrichtung erstreckt. Vorliegend erstreckt sich die Versteifungswand 17 in einem Winkel von ca. 45° gegenüber der Zahnkopffläche 21. Die Verstärkungswand 17 kann gegenüber der Zahnkopffläche 21 bis zu einem Winkel von 90° geneigt sein.
Wie insbesondere aus der in 3 dargestellten Schnittansicht hervorgeht, ist das Zahnkopfende 11 in Radialrichtung nicht vollständig bis zu dessen Zahnkopffuß bzw. Zahnfußende 12 verformt. Stattdessen weist das Zahnkopfende 11 vom dazugehörigen Zahnfußende 12 einen radialen Abstand 22 auf. Die Verstärkungswand 17 verschließt somit den ersten Zahninnenraum 15 des ersten Zahns 6 auf Seiten des freien Endes 10 nicht vollständig. Um eine möglichst hohe Festigkeit erzielen zu können, ist es jedoch vorteilhaft, wenn das Zahnkopfende 11 bis auf Höhe des Zahnfußendes 12 gedrückt ist. In diesem Fall ist der jeweilige erste Zahn 6 bzw. die zweite Zahnnut 8 stirnseitig vollständig durch die Verstärkungswand 17 verschlossen.
Wie aus 2 hervorgeht bilden die Verstärkungswände 17 der jeweiligen ersten Zähne 6 keinen unterbrechungsfreien Verstärkungskragen aus, sondern sind stattdessen in Umfangsrichtung voneinander durch die jeweils dazwischen angeordneten ersten Zahnnuten 7 unterbrochen bzw. beabstandet. Um eine besonders hohe Drehzahlfestigkeit erzielen zu können, ist es jedoch wie vorstehend erwähnt, vorteilhaft, wenn die Zahnkopfenden 11 jeweils radial bis auf Höhe des jeweiligen Zahnfußendes 12 gedrückt sind. Zusätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn in einem vorzugsweise separaten, nachfolgenden Arbeitsschritt im Bereich des Zahnfußendes 12 ein vorliegend nicht dargestellter Verstärkungskragen ausgebildet wird. Im Falle eines als Innenlamellenträger ausgebildeten Blech-Lamellenträgers würde sich dieser Verstärkungskragen vom Zahnfußende 12 ausgehend radial nach innen erstrecken. Bei einem als Außenlamellenträger ausgebildeten Blech-Lamellenträger würde sich dieser Verstärkungskragen vom jeweiligen Zahnfußende 13 radial nach außen erstrecken. Der Verstärkungskragen wäre in diesem Fall umfangsmäßig geschlossen, d.h. unterbrechungsfrei, ausgebildet. Lediglich im Bereich der Zahnflanken würde immer noch ein durch die jeweiligen Zahnnuten 7, 8 ausgebildeter Abstand zwischen den jeweils benachbarten Zähnen 6, 9 ausgebildet sein.
Wie bereits vorstehend erwähnt, ist der in 2 und 3 dargestellte Blech-Lamellenträger 1 als Innenlamellenträger ausgebildet. Alternativ ist es aber auch ebenso denkbar, dass dieser als Außenlamellenträger ausgebildet ist. Infolgedessen würde nicht dessen Außenverzahnung 4, sondern Innenverzahnung 5 zur drehfesten und axial beweglichen Aufnahme der Lamellen genutzt werden. Die vorstehend genannten Merkmale des Innenlamellenträgers können demnach in analoger Weise auf den vorstehend nicht explizit dargestellten Außenlamellenträger übertragen werden.
Der einzige Unterschied besteht im Wesentlichen darin, dass bei einem als Außenlamellenträger ausgebildeten Blech-Lamellenträger 1 die Zahnkopfenden 14 der Innenverzahnung 5 nicht radial nach innen, sondern radial nach außen in Richtung ihrer jeweiligen Zahnfußenden 13 gedrückt bzw. verformt sind. Infolgedessen würden die zweiten Zähne 9 der Innenverzahnung 5 mit einer entsprechenden Verstärkungswand 17 ausgebildet sein. Die Verstärkungswand 17 kann hierbei gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet sein, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

1: Blech-Lamellenträger
2: Verzahnungsabschnitt
3: Trägerabschnitt
4: Außenverzahnung
5: Innenverzahnung
6: erster Zahn
7: erste Zahnnut
8: zweite Zahnnut
9: zweiter Zahn
10: freies Ende
11: erstes Zahnkopfende
12: erstes Zahnfußende
13: zweites Zahnfußende
14: zweites Zahnkopfende
15: erster Zahninnenraum
16: zweiter Zahninnenraum
17: Verstärkungswand
18: Erste Zahnflanke
19: Zweite Zahnflanke
20: Versteifungsknick
21: Zahnkopffläche
22: radialer Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008040123 A1 [0002]
DE 102015219635 A1 [0003]
DE 102006025034 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Drehzahlfestigkeitserhöhung eines Blech-Lamellenträgers (1), bei welchem ein Blech-Lamellenträger (1) mit einem sich in Axialrichtung erstreckenden zylindrischen Verzahnungsabschnitt (2) bereitgestellt wird, wobei der Verzahnungsabschnitt (2) ein freies Ende (10) umfasst und derart umgeformt ist, dass dieser an seiner Außenumfangsfläche eine Außenverzahnung (4) und an seiner Innenumfangsfläche eine zu dieser komplementäre Innenverzahnung (5) aufweist, die jeweils mehrere voneinander in Umfangsrichtung durch Zahnnuten (7; 8) beabstandete Zähne (6; 9) umfassen, die jeweils in Axialrichtung im Bereich des freien Endes (10) ein Zahnkopfende (11; 14) und ein Zahnfußende (12; 13) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Zahnkopfenden (11;14) der Außen- (4) oder Innenverzahnung (5) radial in Richtung ihres jeweiligen Zahnfußendes (12; 13) gedrückt werden, wodurch im Bereich des freien Endes (10) des jeweiligen Zahns (6; 9) eine sich in Radialrichtung erstreckende Verstärkungswand (17) ausgebildet wird.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass beide Zahnflanken (18, 19) des jeweiligen Zahns (6; 9) im Bereich des freien Endes (10) außenseitig abgestützt werden, so dass diese beim Umformen des Zahnkopfendes (11; 14) in Position gehalten werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Umformen des Zahnkopfendes (11; 14) Material in einen Zahninnenraum (15, 16) des jeweiligen Zahns (6; 9) verdrängt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnkopfenden (11; 14) mit einem Prägewerkzeug angedrückt werden und/oder dass das Prägewerkzeug in einem Prägezyklus mehrere, vorzugsweise alle, Zahnkopfenden (11; 14) der Verzahnung umformt oder nur ein einziges umformt, wobei vorzugsweise der Blech-Lamellenträger (1) zahnweise gegenüber dem Prägewerkzeug rotiert wird.
Blech-Lamellenträger (1) für eine Lamellenkupplung mit einem sich in Axialrichtung erstreckenden zylindrischen Verzahnungsabschnitt (2), der ein freies Ende (10) umfasst und derart umgeformt ist, dass dieser an seiner Außenumfangsfläche eine Außenverzahnung (4) und an seiner Innenumfangsfläche eine zu dieser komplementäre Innenverzahnung (5) aufweist, die jeweils mehrere voneinander in Umfangsrichtung durch Zahnnuten (7; 8) beabstandete Zähne (6; 9) umfassen, die jeweils in Axialrichtung im Bereich des freien Endes (10) ein Zahnkopfende (11; 14) und ein Zahnfußende (12; 13) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Zahnkopfenden (11; 14) der Außenverzahnung (4) oder Innenverzahnung (5) radial in Richtung ihres jeweiligen Zahnfußendes (12; 13) gedrückt sind, insbesondere gemäß einem Verfahren zur Drehzahlfestigkeitserhöhung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, so dass diese Zähne (6; 9) im Bereich des freien Endes (10) eine sich in Radialrichtung erstreckende Verstärkungswand (17) aufweisen.
Blech-Lamellenträger nach dem vorherige Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass diese umgeformten Zähne (6; 9) jeweils einen Versteifungsknick (20) aufweisen, der in Zahnlängsrichtung zwischen einer Zahnkopffläche (21) und der Verstärkungswand (17) ausgebildet ist.
Blech-Lamellenträger nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungswand (17) gegenüber der Zahnkopffläche (21) schräg, insbesondere lotrecht, verläuft und/oder die Außenseite der Verstärkungswand (17) plan ausgebildet ist.
Blech-Lamellenträger nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnkopfende (11; 14) zum Zahnfußende (12; 13) einen radialen Abstand (22) aufweist oder maximal bis auf Höhe des Zahnfußendes (12; 13) gedrückt ist.
Blech-Lamellenträger nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zueinander benachbarte Verstärkungswände (17) voneinander in Umfangsrichtung, insbesondere durch die dazwischen angeordnete Zahnnut (7; 8), beabstandet sind.
Blech-Lamellenträger nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Blech-Lamellenträger (1) ein Innenlamellenträger ist und die Zahnkopfenden (11) der Außenverzahnung (4) radial nach innen gedrückt sind oder dass der Blech-Lamellenträger (1) ein Außenlamellenträger ist und die Zahnkopfenden (14) der Innenverzahnung (5) radial nach außen gedrückt sind.
Blech-Lamellenträger nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verzahnungsabschnitt (2) mit einem Segmentform-Verfahren nach Müller-Weingarten, einem Schlagstempel-Verfahren mit einer Grob 12 NCT oder einem Profilroll-Verfahren mit kleinen Rollen nach Müller-Weingarten hergestellt ist.
Blech-Lamellenträger nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Blech-Lamellenträger (1) im Bereich des dem freien Ende (10) abgewandten Endes des Verzahnungsabschnitts (2) einen Trägerabschnitt (3) zur Zentrierung und/oder Weiterleitung eines Drehmoments aufweist und/oder dass der Träger- (3) und Verzahnungsabschnitt (2) zusammen einteilig und materialeinheitlich ausgebildet sind.
Lamellenkupplung mit einem Innenlamellenträger, mit dem Innenlamellen drehfest und axial beweglich verbunden sind, und einem Außenlamellenträger, mit dem Außenlamellen drehfest und axial beweglich verbunden sind, die relativ zueinander um eine Drehachse drehbar sind und deren miteinander korrespondierenden Lamellen durch Einleiten einer Axialkraft in Reibkontakt miteinander bringbar sind, so dass zwischen den beiden Lamellenträgern ein Drehmoment übertragbar ist, und zumindest einer der beiden Lamellenträger als Blech-Lamellenträger (1) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Blech-Lamellenträger (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4 hergestellt und/oder gemäß einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 12 ausgebildet ist.