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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vernieten von Blattfedern mit einer Anpressplatte einer Reibkupplung, wobei zumindest die folgenden Schritte aufweist:
- a. Positionieren der Anpressplatte zu dem Kupplungsdeckel;
- b. Positionieren des zumindest einen Plattenniets in entsprechenden Durchgangsöffnungen in der Anpressplatte und in der betreffenden Blattfeder;
- c. in einem Nietvorgang, Stauchen des zumindest einen Plattenniets, sodass die betreffende Blattfeder mit der Anpressplatte axial fixiert ist. Das hier vorgeschlagene Verfahren ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass vor Schritt c. in einem Schritt d. ein Stützelement deckelseitig der betreffenden Blattfeder in radialer Überlappung mit dem Kupplungsdeckel derart angeordnet wird, dass eine auf den zumindest einen Plattenniet wirkende axiale Presskraft eines Vernietungsinstruments von dem Stützelement derart aufgenommen wird, dass beim Aufbringen der axialen Presskraft ein Nietkopf von dem Stützelement gehalten oder gebildet wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Nietstützvorrichtung zum Ausführen eines solchen Verfahrens, eine Pressvorrichtung umfassend eine solche Nietstützvorrichtung und eine Reibkupplung für ein Kraftfahrzeug, welche mittels eines solchen Verfahrens hergestellt ist.
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Aus dem Stand der Technik sind Reibkupplungen bekannt, bei welchen mittels einer Mehrzahl von über den Umfang einer Anpressplatte verteilten Blattfedern, oftmals als Blattfederpakete ausgeführt, ein mitrotierender Kupplungsdeckel und die Anpressplatte rotatorisch und drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, wobei die Anpressplatte relativ zu dem Kupplungsdeckel axial bewegbar ist. Diese Blattfedern werden für viele Anwendungszwecke mittels Niete mit der Anpressplatte beziehungsweise dem Kupplungsdeckel vernietet.
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Aufgrund des hohen Kostendrucks ist es angestrebt, eine besonders effiziente Fertigung einer solchen Reibkupplung zu erreichen. Gemäß dem Stand der Technik ist es teilweise erforderlich, reine Montageschritte, also relatives Positionieren von Anpressplatte, Kupplungsdeckel, sowie der Blattfedern zueinander, abwechselnd mit einem Vernieten auszuführen. Teils ist es sogar notwendig, die Anpressplatte mit den Blattfedern in einer separaten Fertigungsstraße beziehungsweise Fertigungsinsel als separate Vor-Baueinheit vorzumontieren und/oder zu vernieten und anschließend in einer anderen Fertigungsstraße, beispielsweise der Hauptfertigungsstraße, diese Vor-Baueinheit mit dem Kupplungsdeckel zu verbinden. Besonders bei Schwerlastkupplungen im Bereich von Lastkraftwagen und Nutzfahrzeugen werden derart hohe Drehmomente und/oder Axiallasten aufgebracht, beziehungsweise müssen kostengünstige nicht lastoptimale Werkstoffe eingesetzt werden, dass es gewünscht ist, den Kupplungsdeckel mit möglichst wenigen Aussparungen auszuführen. Hierbei ist es nicht möglich, ein Presswerkzeug derart anzusetzen, dass es beidseitig eines zu stauchenden Niets angesetzt werden kann. Der Kupplungsdeckel weist in der Regel, beispielsweise als Gussbauteil, jedoch keine ausreichende Druckfestigkeit auf, um eine notwendige Presskraft beschädigungsfrei aufzunehmen. Hier ist es dann notwendig, die Blattfedern und Anpressplatte wie oben beschrieben als Vor-Baueinheit separat vorzufügen.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vernieten von Blattfedern mit einer Anpressplatte einer Reibkupplung, wobei die eine Rotationsachse aufweisende Reibkupplung in diesem Verfahrensschritt zumindest die folgenden Komponenten umfasst:
- - einen Kupplungsdeckel;
- - eine Anpressplatte; und
- - zumindest eine Blattfeder;
- - zumindest einen Plattenniet, wobei die Anpressplatte und der Kupplungsdeckel, sobald die Blattfeder an dem Kupplungsdeckel und mittels des zumindest einen Plattenniets an der Anpressplatte befestigt ist, miteinander synchronisiert rotierbar und zueinander axial bewegbar miteinander befestigt sind,
wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte aufweist:
- a. Positionieren der Anpressplatte zu dem Kupplungsdeckel;
- b. Positionieren des zumindest einen Plattenniets in entsprechenden Durchgangsöffnungen in der Anpressplatte und in der betreffenden Blattfeder;
- c. in einem Nietvorgang, Stauchen des zumindest einen Plattenniets, sodass die betreffende Blattfeder mit der Anpressplatte axial fixiert ist.
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Das hier vorgeschlagene Verfahren ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass vor Schritt c. in einem Schritt d. ein Stützelement deckelseitig der betreffenden Blattfeder in radialer Überlappung mit dem Kupplungsdeckel derart angeordnet wird, dass eine auf den zumindest einen Plattenniet wirkende axiale Presskraft eines Vernietungsinstruments von dem Stützelement derart aufgenommen wird, dass beim Aufbringen der axialen Presskraft ein Nietkopf von dem Stützelement gehalten oder gebildet wird.
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Es wird im Folgenden auf die genannte Rotationsachse der Reibkupplung beziehungsweise beim Ausführen des Verfahrens auf eine (im Idealfall zur Rotationsachse kongruente) Zentralachse der Nietstützvorrichtung Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. Die Bauteile eines Vernietungsinstruments oder sonstiger Vorrichtungen zum Ausführen des Verfahrens sind dabei aber nicht zwangsläufig rotationssymmetrisch zu der Zentralachse.
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In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
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Das hier beschriebene Verfahren reiht sich bevorzugt in eine Fertigungsverfahren ein, welches entlang einer Fertigungsstraße oder bei einer Inselfertigung in einen Verfahrensablauf zum Zusammensetzen der Komponenten einer solchen Reibkupplung ausgeführt wird.
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Das Verfahren ist dazu eingerichtet, eine Reibkupplung zusammenzusetzen, also zu montieren und zu fügen, beziehungsweise beschränkt sich auf zumindest das Fügen von einem Kupplungsdeckel und einer Anpressplatte mittels zumindest einer Blattfeder, wobei bevorzugt eine Mehrzahl von Blattfedern (bevorzugt gleichmäßig) über den Umfang der Anpressplatte verteilt vorgesehen sind und/oder die Blattfeder als Paket von einzelnen Blattfederlagen ausgeführt ist. Die Blattfeder ist in einer Ausführungsform nach Abschluss des Verfahrens sowohl mit der Anpressplatte als auch mit dem Kupplungsdeckel vernietet. Alternativ ist die Blattfeder mit dem Kupplungsdeckel in anderer Weise verbunden, beispielsweise mittels eines Schraubbolzens. Bei einer Mehrzahl von Blattfedern sind diese bevorzugt jeweils in gleicher Weise mit der Anpressplatte und/oder dem Kupplungsdeckel verbunden, wobei dazu beispielsweise das Verfahren wiederholt wird, bis alle Blattfedern mit der Anpressplatte und dem Kupplungsdeckel verbunden sind. Alternativ sind einige oder alle bis auf eine Blattfeder mittels eines anderen Verfahrens mit der Anpressplatte und/oder dem Kupplungsdeckel verbunden.
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Die Komponenten der Reibkupplung, die zu dem hier beschriebenen Zeitpunkt des Verfahrens(-abschnitt) eines gesamten Fertigungsverfahrens vorhanden sind, sind der Kupplungsdeckel, die Anpressplatte und zumindest eine Blattfeder. Bevorzugt ist bereits eine Tellerfeder, auch als Membranfeder bezeichnet, und/oder eine Stützfeder montiert oder vormontiert, beispielsweise mittels Stufenbolzen am Kupplungsdeckel hebelnd abgestützt. Bevorzugt ist weiterhin ein Nachstellsystem montiert, mittels welchem ein sich axial auswirkender Verschleiß der Reibkupplung mittels axialer Nachstellung sich nicht oder nur geringfügig auf den axialen Einrückweg beziehungsweise Ausrückweg zum Betätigen der Reibkupplung auswirkt.
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Der Kupplungsdeckel ist zur Drehmomentübertragung mitrotierend eingerichtet, und bevorzugt zum Aufnehmen einer zum Bilden eines Gegenlagers zum einen Einleiten einer Anpresskraft eingerichtet. Die Anpressplatte ist nach dem Fügen mit dem Kupplungsdeckel drehmomentübertragend verbunden und relativ zu dem Kupplungsdeckel axial bewegbar. Die Anpressplatte ist zum reibschlüssigen Übertragen eines Drehmoments im Zusammenspiel mit einer korrespondierenden Reibscheibe eingerichtet. Zu diesem Zweck ist die Anpressplatte axial bewegbar und wird zum Übertragen eines Drehmoments axial gegen eine korrespondierende Reibscheibe gepresst. Die rotatorische und drehmomentübertragende Verbindung zwischen der Anpressplatte und dem Kupplungsdeckel ist über zumindest eine Blattfeder gewährleistet, wobei die Blattfeder mit der Anpressplatte und dem Kupplungsdeckel in dem hier beschriebenen Verfahrensabschnitt des gesamten Fertigungsverfahrens verbunden wird.
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Die zumindest eine Blattfeder wird mit der Anpressplatte vernietet, und zwar mittels eines zu stauchenden Niets. Dieser Niet wird rein zur besseren Übersichtlichkeit ohne Beschränkung irgendwelcher sonstigen besonderen Eigenschaften zum Verbinden der Blattfeder mit der Anpressplatte hier als Plattenniet bezeichnet. In einer bevorzugten Ausführungsform weist ein solcher Niet einseitig bereits einen vorgeformten Nietkopf auf. In einer anderen Ausführungsform wird ein Nietkopf erst im Verlauf des hier beschriebenen Verfahrens (-abschnitts) gebildet. Ein solcher Niet ist bevorzugt ein konventioneller Niet. Dieser ist als rein auf Zug belasteter Niet oder als Nietbolzen verwendet, also in letzterem Falle zur Aufnahme von Scherkräften.
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Sind der Kupplungsdeckel und die Anpressplatte mittels der zumindest einen Blattfeder miteinander gefügt, so sind diese nur noch synchronisiert miteinander rotierbar und es ist ein Drehmoment um die gemeinsame Rotationsachse von dem Kupplungsdeckel auf die Anpressplatte und umgekehrt übertragbar. Die zumindest eine Blattfeder gewährleistet dabei eine axiale Bewegbarkeit, sodass ein Einrücken der Anpressplatte gegen eine korrespondierende Reibscheibe ermöglicht ist.
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Hier wird nun zunächst in einem Schritt a. die Anpressplatte zu dem Kupplungsdeckel positioniert, während aber die Anpressplatte zu dem Kupplungsdeckel noch nicht rotatorisch fixiert ist und noch nicht die Blattfedern mit der Anpressplatte, und bevorzugt auch noch nicht mit dem Kupplungsdeckel, verbunden sind.
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In einem Schritt b. wird der zumindest eine Plattenniet in entsprechenden ausreichend zueinander ausgerichteten Durchgangsöffnungen der Anpressplatte und der betreffenden Blattfeder positioniert. Es sei darauf hingewiesen, dass bevorzugt ein einziger Plattenniet für je eine Blattfeder vorgesehen ist. In einer anderen Ausführungsform sind mehrere Plattenniete vorgesehen.
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Die Reihenfolge der Schritte a. und b. ist abhängig von der Art des Plattenniets und der Auswahl der Lage eines eventuell vorgefertigten Nietkopfs abhängig. Beispielsweise wird zunächst der Kupplungsdeckel positioniert dann der eine oder die mehreren Plattenniete, dann die Blattfeder und anschließend die Anpressplatte, wobei die Blattfeder und die Anpressplatte mit ihren entsprechenden Durchgangsöffnungen jeweils auf den vorpositionierten Plattenniet aufgeführt werden.
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Abschließend wird in einem Schritt c. in einem Nietvorgang der zumindest eine Plattenniet gestaucht, sodass nun die betreffende Blattfeder mit der Anpressplatte axial fixiert ist und eine Drehmomentübertragung durch die Blattfeder in die Anpressplatte ermöglicht ist.
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In einer Ausführungsform weist die Anpressplatte außenumfänglich oder innenumfänglich Federlaschen auf, welche sich radial erstrecken und somit außerhalb einer Ringfläche, welche (vorderseitig) zum reibschlüssigen Übertragen eine Reibkraft beziehungsweise (rückseitig) zum Einleiten einer axialen Betätigungskraft, der Anpressplatte angeordnet sind.
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Hier wird nun vorgeschlagen in einem Schritt d. ein Stützelement vorzusehen, welches sich in die radiale Erstreckung des Kupplungsdeckels hinein erstreckt, sodass es mit dem Kupplungsdeckel radial überlappt. Mittels dieses Stützelements ist eine Aufnahme zumindest eines Teils der zum Vernieten der Blattfeder mit der Anpressplatte eingeleiteten axialen Presskraft von geschaffen. Dadurch bleibt zum einen der Plattenniet von dem Stützelement axial positioniert, entweder indem ein vorgefertigter Nietkopf von dem Stützelement gehalten wird oder indem ein Nietkopf beim Stauchvorgang im Zusammenspiel mit dem Stützelement gebildet wird.
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Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass ein Kupplungsdeckel im Bereich des Plattenniets geschlossen beziehungsweise umfänglich durchgehend, also ohne Aussparungen ausgeführt werden kann und damit größere Kräfte aufnehmen kann. Zugleich aber muss der Kupplungsdeckel nicht die (gesamte) axiale Presskraft über den Kupplungsdeckel geleitet werden, sondern wird eben zum Teil, bevorzugt zum größten Teil oder vollständig von dem Stützelement aufgenommen. Nach Abschluss dieses Nietvorgangs ist das Stützelement wieder entfernbar. Bevorzugt werden pro Plattenniet beziehungsweise pro Blattfeder, beispielsweise gleichzeitig, jeweils ein Stützelement vorgesehen. Damit ist also auch kein Vor-Fügen von Anpressplatte und Blattfeder notwendig, sondern das Verfahren lässt sich in die übrige Fertigung (-sstraße) einbinden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Verfahrens ist das Stützelement zur Aufnahme der axialen Presskraft eines Vernietungsinstruments in einer Lastplatte axial abgestützt,
wobei das Stützelement mittels einer Kulissenmechanik für den Nietvorgang in Position gebracht wird, bevorzugt entlang einer radialen Bewegungsbahn.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist eine Lastplatte vorgesehen, in welcher das zumindest eine Stützelement axial abgestützt ist. Bevorzugt ist das Stützelement kragbalkenartig ausgeführt und in der Lastplatte beidseitig axial abgestützt, sodass dort (zumindest beim Nietvorgang) für das Stützelement ein Festlager gebildet ist. Das Stützelement wird dann beim Nietvorgang auf Biegung belastet.
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Das Stützelement wird mittels einer Kulissenmechanik in Position gebracht, sodass dies schnell und zuverlässig ausführbar ist. Die Lastplatte ist hierzu relativ zum Kupplungsdeckel oder relativ zur Anpressplatte in einem vorbestimmten Winkel zu der Rotationsachse der Reibkupplung auszurichten. Bei einer Mehrzahl von Stützelementen ist somit nur noch eine einzige Bewegung, nämlich zum Betätigen der Kulissenmechanik notwendig. Aber selbst bei nur einem Stützelement ist vorteilhaft, dass eine zuverlässig richtige Positionierung des Stützelements vereinfacht ist, beispielsweise mittels entsprechender Positionsmarken an der Lastplatte beziehungsweise der Kulissenmechanik oder dem Stützelement und der Anpressplatte oder dem Kupplungsdeckel.
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Eine solche Kulissenmechanik ist beispielsweise ein um die Rotationsachse der Reibkupplung verdrehbares Ringelement, welches entlang einer Ringbahn geführt ist. Es weist eine Kulissennut auf, beispielsweise ein zur Umfangsrichtung geneigtes Langloch, welches bei einer Relativbewegung der Kulissenmechanik zu der Lastplatte das betreffende Stützelement in die richtige (radial mit dem Kupplungsdeckel überlappende) Position führt. Bevorzugt ist die Lastplatte mit der Kulissenmechanik mit einem solchen Innenradius ausgeführt, welcher größer ist als der Außenradius des Kupplungsdeckels und das zumindest eine Stützelement wird von der Kulissenmechanik, bevorzugt ohne Bewegungsanteil in Umfangsrichtung und/oder ohne Bewegungsanteil in axialer Richtung, nach radial innen geführt.
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Die Lastplatte ist mit einem Vernietungsinstrument beziehungsweise einer Pressvorrichtung verbindbar beziehungsweise in eine solche integriert, wobei die von der Lastplatte aufgenommene Gegenlagerkraft in das Vernietungsinstrument und/oder in die Pressvorrichtung eingeleitet wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Verfahrens sind über den Umfang der Anpressplatte verteilt eine Mehrzahl von Blattfedern vorgesehen, wobei die Blattfedern gleichzeitig mittels je zumindest eines Plattenniets mit der Anpressplatte verbunden werden.
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Bei dieser Ausführungsform werden eine Mehrzahl von Blattfedern gleichzeitig mittels zumindest eines jeweiligen Plattenniets mit der Anpressplatte beziehungsweise dafür vorgesehenen Federlaschen der Anpressplatte verbunden. Beispielsweise weist eine solche Anpressplatte drei oder vier Blattfedern auf. Diese sind bevorzugt gleichmäßig über den Umfang der Anpressplatte verteilt angeordnet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Verfahrens wird die Blattfeder mittels eines Deckelniets mit dem Kupplungsdeckel verbunden.
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Bei dieser Ausführungsform wird die Blattfeder auch Kupplungsdeckel seitig mittels eines Niets, hier entsprechend als Deckelniet bezeichnet, verbunden. Der Deckelniet ist beispielsweise identisch wie der Plattenniet ausgeführt oder auf andere Weise ausgeführt, wobei bevorzugt der Deckelniet ebenfalls ein axial zu stauchender Niet ist. Deckelniet entspricht in seiner Funktion dem Plattenniet ist aber unter Umständen anders dimensioniert und/oder anders belastet. Auch hier sind entsprechende Durchgangsöffnungen in der Blattfeder und dem Kupplungsdeckel vorgesehen.
Gemäß einer Ausführungsform werden der Plattenniet und der Deckelniet der betreffenden Blattfeder zum Verbinden der Anpressplatte mit dem Kupplungsdeckel mittels der betreffenden Blattfeder gleichzeitig, bevorzugt mittels eines gemeinsamen Vernietungsinstruments, zum Bilden jeweils zumindest eines Nietkopfs gestaucht.
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Hierbei wird die Blattfeder zur gleichen Zeit mit der Anpressplatte und dem Kupplungsdeckel verbunden, wobei durchaus aufgrund unterschiedlicher axialer Laufwege eines Vernietungsinstruments und/oder unterschiedlicher axialer Presskräfte die Verformung des zumindest einen Plattenniets und des zumindest einen Deckelniets nicht vollständig synchron verlaufen muss, sondern unter Umständen beispielsweise die Vernietung des Deckelniets beginnt, während das Vernietungsinstrument bei den Plattenniet noch herangeführt wird und der Kupplungsdeckel mit der Blattfeder bereits vernietet ist, während der Plattenniet noch gestaucht wird. Mit einem gleichzeitigen Vernieten ist hier also gemeint, dass der Plattenniet und der Deckelniet in einem Zug und nicht nacheinander in zwei Ansätzen oder gar an zwei unterschiedlichen Orten einer Fertigungsstraße, vor allem nicht mit einem dazwischen geschalteten Kontrollschritt, gestaucht werden. Bevorzugt findet bei einer Mehrzahl von über den Umfang verteilten Blattfedern der Nietvorgang gleichzeitig, bevorzugt mittels eines einzigen Vernietungsinstruments beziehungsweise einer einzigen Pressvorrichtung statt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird hierzu das gemeinsame Vernietungsinstrument genutzt, und besonders bevorzugt findet die Vernietung synchron statt, sodass also Beginn des Stauchvorgang und Ende des Startvorgangs beim Deckelniet und beim Plattenniet, besonders bevorzugt bei einer Mehrzahl von über den Umfang verteilten Blattfedern, genau zur gleichen Zeit stattfindet. Dies ist beispielsweise bei etwa gleichen notwendigen axialen Presskräften mittels eines eine kommunizierenden Hydraulik aufweisenden Vernietungsinstruments beziehungsweise Pressvorrichtung, also kommunizierend verbundener einzelner Presskolben, erreichbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Verfahrens füllt das Stützelement einen deckelseitigen Axialspalt zwischen dem zu bildenden Nietkopf des betreffenden Plattenniets und dem Kupplungsdeckel, sodass ein Teil der axialen Presskraft eines Vernietungsinstruments beim Nietvorgang von dem Kupplungsdeckel aufnehmbar ist.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist das Stützelement mit einer derartigen axialen Stärke ausgeführt, dass ein deckelseitiger axialer Spalt zwischen dem Nietkopf des Plattenniets und dem Kupplungsdeckel (bis auf für ein Einführen des Stützelements notwendiges Spiel) gefüllt ist, sodass eine relative axiale Bewegung zwischen dem Kupplungsdeckel und der Blattfeder beziehungsweise dem Plattenniet (abgesehen von dem gestauchten Anteil), beispielsweise dem deckelseitig angeordneten vorgeformten Nietkopf, vernachlässigbar ist.
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Beispielsweise wird das Stützelement zusätzlich zu der Lastplatte axial von dem Kupplungsdeckel abgestützt, wobei jedoch nur ein Teil der axialen Presskraft von Kupplungsdeckel aufgenommen wird. Beispielsweise beschränkt sich der von dem Kupplungsdeckel aufzunehmende Teil der axialen Presskraft auf die nach einem Biegen des kragbalkenartigen Stützelements verbleibende Axialkraft, also eine über das Einführspiel hinausgehende axiale Bewegung des Stützelements im Bereich der radialen Überlappung mit dem Kupplungsdeckel.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Nietstützvorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung vorgeschlagen, wobei die Nietstützvorrichtung zumindest die folgenden Komponenten umfasst:
- - eine Lastplatte zur Aufnahme einer axialen Presskraft;
- - zumindest ein Stützelement, welches in einer Einlegeposition außerhalb und in einer Pressposition innerhalb der radialen Ausdehnung des Kupplungsdeckels positionierbar sind;
- - eine Kulissenmechanik, mittels welcher das zumindest eine Stützelement von der Einlegeposition in die Pressposition überführbar ist.
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Die hier vorgeschlagene Nietstützvorrichtung ist dazu eingerichtet, einen Teil, bevorzugt den größten Teil, einer axialen Presskraft zum Stauchen eines Plattenniets in eine Lastplatte abzuleiten, anstatt diese in den Kupplungsdeckel einzuleiten. Hierzu weist die Nietstützvorrichtung zumindest ein Stützelement für jeweils einen Plattenniet auf, bevorzugt für alle Plattenniete jeweils einer Verbindung zwischen einer Blattfeder und der Anpressplatte beziehungsweise einer Federlasche der Anpressplatte. Das Stützelement ist während des Einlegen (und Herausnehmens) des Kupplungsdeckels außerhalb der radialen die Ausdehnung des Kupplungsdeckels positioniert, also nicht in radialer Überlappung mit dem Kupplungsdeckel angeordnet. Erst bevor die Anpressplatte beziehungsweise die Blattfeder(n) oder der zumindest eine Plattenniet (je nach Reihenfolge der Montage) vorpositioniert werden soll, wird das Stützelement in Überlappung mit dem Kupplungsdeckel positioniert. Dies wird dadurch erreicht, dass eine Kulissenmechanik vorgesehen ist, mittels welcher das Stützelement zuverlässig in die korrekte Pressposition überführbar ist. Die Lastplatte beziehungsweise das zumindest eine Stützelement sind beispielsweise zu dem Kupplungsdeckel oder der Anpressplatte mittels entsprechender Positionsmarker einfach korrekt positionierbar.
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Die Kulissenmechanik ist beispielsweise als Ring wie zuvor beschrieben ausgeführt. Die Lastplatte ist entweder ein separates Element oder eine Komponente eines Vernietungsinstruments beziehungsweise einer Pressvorrichtung.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Nietstützvorrichtung weist die Lastplatte zumindest ein Ausrichtelement auf, wobei mittels des zumindest einen Ausrichtelements ein Kupplungsdeckel relativ zu dem zumindest einen Stützelement ausrichtbar ist.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist zumindest ein Ausrichtelement vorgesehen, welches formschlüssig den Kupplungsdeckel zu der Lastplatte beziehungsweise dem zumindest einen Stützelement positioniert. Besonders bevorzugt wird hierbei auch die Anpressplatte relativ zu dem Stützelement exakt positioniert. Besonders bevorzugt greift das Ausrichterelement in eine in dem Kupplungsdeckel beziehungsweise in der Anpressplatte vorhandene Aussparung und ist besonders bevorzugt verwechslungssicher ausgeführt, beispielsweise nach dem Poka-Yoke-Prinzip. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Ausrichtelemente auch in weiteren Fertigungsschritten verwendet und stellen im weiteren Verlauf eines gesamten Fertigungsverfahrens zum Zusammensetzen einer Reibkupplung dauerhaft verwendete Ausrichtelemente dar.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Nietstützvorrichtung ist die Kulissenmechanik von einem beim Nietvorgang eingesetzten Vernietungsinstrument aktuierbar.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist die Kulissenmechanik derart eingerichtet, dass das Vernietungsinstrument die Kulissenmechanik derart bedient, dass das zumindest eine Stützelement in die Pressposition überführt ist, bevor der Nietvorgang beginnt.
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Alternativ ist die Kulissenmechanik von Hand bedienbar, wobei bevorzugt ein Nietvorgang elektronisch gesichert oder mechanisch gesichert nur dann vorgenommen wird beziehungsweise werden kann, wenn sich die Kulissenmechanik in der korrekten Position befindet, also alle notwendigen Stützelemente in der Pressposition in radialer Überlappung mit dem Kupplungsdeckel angeordnet sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen eine Pressvorrichtung mit einem Vernietungsinstrument zum Verbinden einer Anpressplatte und zumindest einer Blattfeder einer Reibkupplung mittels zumindest eines Plattenniets gemäß einem Verfahren nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung.
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Die hier vorgesehene Pressvorrichtung ist bevorzugt eine weitestgehend konventionell Pressvorrichtung, wobei diese dazu eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß der obigen Beschreibung auszuführen. Besonders bevorzugt ist die Pressvorrichtung dazu eingerichtet, die Blattfedern mit dem Kupplungsdeckel und der Anpressplatte in einem einzigen Schritt miteinander zu vernieten. Mittels dieser Pressvorrichtung ist ein Verbinden von der Anpressplatte und dem Kupplungsdeckel mittels Blattfedern und entsprechender Niete ohne separates Vor-Fügen von Anpressplatte und Blattfeder ermöglicht, auch wenn in dem Kupplungsdeckel keine Aussparung für ein Vernietungsinstrument vorgesehen ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Vernietungsinstrument eine Nietstützvorrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Reibkupplung für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei die Anpressplatte und die zumindest eine Blattfeder mittels zumindest eines Plattenniets gemäß einem Verfahren nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, bevorzugt unter Zuhilfenahme einer Nietstützvorrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, bevorzugt mittels einer Pressvorrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, verbunden ist.
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Die Reibkupplung ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment lösbar von einer Abtriebswelle auf einen Verbraucher und umgekehrt zu übertragen. Dies wird in der Regel über das (zumindest eine) Reibpaket erreicht, welches eine axial verschiebbare, in der Regel mit der Abtriebswelle rotationsfeste, Anpressplatte aufweist, welche gegen zumindest eine korrespondierende Reibscheibe pressbar ist. Infolge der Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft über die Reibfläche, welche multipliziert mit dem mittleren Radius der Reibfläche ein übertragbares Drehmoment ergibt. Die Anpressplatte ist axial bewegbar drehmomentübertragend mit einem mitrotierenden Kupplungsdeckel verbunden, wobei bevorzugt eine axiale Anpresskraft beziehungsweise Betätigungskraft von dem Kupplungsdeckel als Gegenlager aufgenommen wird.
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Die hier vorgeschlagene Reibkupplung ist ohne im Kupplungsdeckel spezielle Aussparungen für ein Vernietungsinstrument vorzusehen in einer Fertigungsstraße fügbar, wobei der Kupplungsdeckel nur verringerte oder sogar keine Axiallast aufnehmen muss, wenn die Anpressplatte mit der zumindest einen Blattfeder vernietet wird. In einer Ausführungsform weist ein solcher Kupplungsdeckel nach Ausführen des zuvor beschriebenen Verfahrens (-abschnitts) im Bereich der radialen Überlappung mit einem solchen Plattenniet geringfügige Pressmarken von den an dem Kupplungsdeckel, beispielsweise gegen Biegebelastung, abgestützten Stützelementen der Nietstützvorrichtung auf.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welcher ein Antriebsaggregat mit einer Abtriebswelle und eine Reibkupplung gemäß der obigen Beschreibung umfasst, wobei die Abtriebswelle zur Drehmomentübertragung mittels der Reibkupplung lösbar mit zumindest einem Verbraucher verbindbar ist.
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Der Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, ein von einem Antriebsaggregat, zum Beispiel einer Energiewandlungsmaschine, bevorzugt einer Verbrennungskraftmaschine oder einer elektrischen Antriebsmaschine, bereitgestelltes und über ihre Abtriebswelle abgegebenes Drehmoment für zumindest einen Verbraucher lösbar, also zuschaltbar und abschaltbar, zu übertragen. Ein beispielhafter Verbraucher ist zumindest ein Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs und/oder ein elektrischer Generator zum Bereitstellen von elektrischer Energie. Umgekehrt ist auch eine Aufnahme einer von zum Beispiel einem Antriebsrad eingebrachten Trägheitsenergie umsetzbar. Das zumindest eine Antriebsrad bildet dann das Antriebsaggregat, wobei dessen Trägheitsenergie mittels der Reibkupplung auf einen elektrischen Generator zur Rekuperation, also zur elektrischen Speicherung der Bremsenergie, mit einem entsprechend eingerichteten Antriebsstrang übertragbar ist. Weiterhin sind in einer bevorzugten Ausführungsform eine Mehrzahl von Antriebsaggregaten vorgesehen, welche mittels der Reibkupplung in Reihe oder parallel geschaltet beziehungsweise voneinander entkoppelt betreibbar sind, beziehungsweise deren Drehmoment jeweils lösbar zur Nutzung zur Verfügung stellbar ist. Beispiele sind Hybridantriebe aus elektrischer Antriebsmaschine und Verbrennungskraftmaschine, aber auch Mehrzylindermotoren, bei denen einzelne Zylinder (-gruppen) zuschaltbar sind.
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Um das Drehmoment gezielt und/oder mittels eines Schaltgetriebes mit unterschiedlichen Übersetzungen zu übertragen beziehungsweise eine Übertragung zu trennen, ist die Verwendung der oben beschriebenen Reibkupplung besonders vorteilhaft. Die für die hier vorgeschlagene Reibkupplung ist kostengünstig fertigbar und weist zugleich einen Kupplungsdeckel zur Aufnahme hoher Lasten, und dafür mit einer verringerten Anzahl von Aussparungen auf, insbesondere solchen Aussparungen, welche bei konventionellen Verfahren einzig für die Montage der Reibkupplung notwendig waren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches zumindest ein Antriebsrad aufweist, welches mittels eines Antriebsstrangs gemäß der obigen Beschreibung antreibbar ist.
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Ein solches Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Lastkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug, wobei hohe Drehmomente übertragen werden müssen und oftmals zugleich kostengünstige und damit nicht lastoptimale Werkstoffe eingesetzt werden müssen. Beispielsweise ist ein Antriebsaggregat zur Abgabe eines sehr hohen Drehmoments bei geringen Drehzahlen vorgesehen, welches über die Reibkupplung mit dem Antriebsstrang zum Antreiben eines oder mehrerer Antriebsräder verbunden ist. Eine Reibkupplung mit einem Kupplungsdeckel ausgeführt mit wenigen Aussparungen und gefügt nach dem oben beschriebenen Verfahren (-sabschnitt) ist dafür besonders vorteilhaft, weil trotz hoher aufnehmbarer Drehmomente kostengünstig fertigbar.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
- 1: eine Nietstützvorrichtung ohne eingesetzte Reibkupplung mit radial nach innen geführten, also in Pressposition überführten Stützelementen;
- 2: eine Nietstützvorrichtung ohne eingebrachte Reibkupplung mit Stützelementen in Einlegeposition;
- 3: eine Nietstützvorrichtung mit eingesetztem Kupplungsdeckel mit Stützelementen in Einlegeposition;
- 4: eine Nietstützvorrichtung mit eingesetztem Kupplungsdeckel mit Stützelementen in Pressposition;
- 5: eine Nietstützvorrichtung mit eingesetzter Anpressplatte, Blattfedern, Plattennieten und Deckelnieten;
- 6: ein Ausschnitt einer Nietstützvorrichtung eingebunden in eine Pressvorrichtung mit eingesetzter Reibkupplung;
- 7: eine Nietstützvorrichtung mit eingesetzter Reibkupplung, wobei die Stützelemente wieder in Einlegeposition überführt sind; und
- 8: eine Reibkupplung in einem Kraftfahrzeug.
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In 1 ist in perspektivischer Ansicht eine vorteilhafte Nietstützvorrichtung 24 gezeigt, welche eine Lastplatte 18 und eine Kulissenmechanik 19 umfasst. Hierbei sind vier Stützelemente 11 über den Umfang verteilt um die Rotationsachse 3 (beziehungsweise Zentralachse) verteilt angeordnet und befinden sich in Pressposition. Hierzu ist die Kulissenmechanik 19 geführt über Führbolzen 35 um die Rotationsachse 3 relativ zu der Lastplatten 18 geführt aus einer Ausgangslage verdreht, sodass die entsprechenden Kulissenbolzen 36 für jeweils ein Stützelement 11 entlang einer Kulissenführbahn 42, welche als zu der Umfangsrichtung nach radial innen geneigte Langlochbahn ausgeführt ist. Die Stützelemente 11 bewegen sich von einer Einlegeposition entlang einer radial nach innen zeigenden Bewegungsbahn 20 in die dargestellte Pressposition. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Bewegungsbahn 20 rein radial ausgeführt und weist keinen Bewegungsanteil in Umfangsrichtung oder in axialer Richtung auf. Die Lastplatte 18 weist zusätzlich optionale Ausrichtelemente 26 auf, auf welche ein Kupplungsdeckel 4 relativ zu den Stützelementen 11 korrekt positioniert aufsetzbar ist (vergleiche 3). Zum Bewegen der Kulissenmechanik ist hier ein Betätigungsnocken 37 vorgesehen, welcher beispielsweise von Hand bewegbar ist.
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In 2 bis 7 ist nun eine Ausführung des Verfahrens durch einzelne Schrittbilder von der Nietstützvorrichtung 24 in der Ausführungsform gemäß 1 dargestellt. Es wird insofern auf die Beschreibung der 1 verwiesen. In 2 bis 5 und 7 ist die Nietstützvorrichtung 24 in Draufsicht gezeigt, und zwar von derjenigen Seite, von welcher die Reibkupplung 2 auf die Ausrichtelemente 26 aufsetzbar, also in die Nietstützvorrichtung 24 einlegbar ist.
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In 2 sind die Stützelemente 11 in Einlegeposition verbracht und daher nicht sichtbar, sondern von der Kulissenmechanik 19 verdeckt. Die Ausrichtelemente 26 ragen in die radiale Ausdehnung 25 des Außenumfangs 21 des Kupplungsdeckels 4 hinein. Dies ist mit einer gestrichelten Kreislinie angedeutet. Die Stützelemente 11 sind in der Einlegeposition außerhalb dieses Außenumfangs 21 angeordnet, sodass der Kupplungsdeckel 4 an den Stützelementen 11 vorbei axial einführbar ist.
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In 3 ist nun der Kupplungsdeckel 4 der Reibkupplung 2 mit, bevorzugt für spätere Montagenotwendigkeiten vorgesehenen, Löchern auf die Ausrichtelemente 26 aufgesetzt, sodass die später aufgeführte Anpressplatte 1 (vergleiche 5 und 7) zu den Stützelementen 11 richtig positioniert ist. In diesem Ausführungsbeispiel der Reibkupplung 2 ist zudem bereits eine Membranfeder 38 mittels Stufenbolzen 39 mit dem Kupplungsdeckel 4 montiert. Die Stützelemente 11 sind hier weiterhin nicht zu erkennen, weil sich die Kulissenmechanik 19 weiterhin in der gleichen relativen Position zu der Lastplatte 18 befindet, wie dies in 2 gezeigt ist.
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In 4 sind nun die Stützelemente 11 in Pressposition überführt, indem mittels des Betätigungsnockens 37 die Kulissenmechanik 19 in Kulissenbewegungsrichtung 40 relativ zu der Lastplatte 18 (und der Reibkupplung 2) um die Rotationsachse 3 verdreht wurde und der Kulissenbolzen 36 in der Kulissenführbahn 42 nach radial innen gezwungen wurde. Die Stützelemente 11 befinden sich nun also innerhalb der radialen Ausdehnung 25 des Außenumfangs 21 des Kupplungsdeckels 4, sodass eine axial aufgebrachte Kraft an dieser Stelle von den Stützelementen 11 in die Lastplatte 18 umleitbar ist und zumindest nicht ausschließlich in den Kupplungsdeckel 4 umgeleitet wird.
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In 5 ist nun die Anpressplatte 1 relativ zu dem Kupplungsdeckel 4 positioniert und es wurden bereits die Blattfedern 5 und die jeweiligen Plattenniete 6 und Deckelniete 22 positioniert. Die Anpressplatte 1 weist hierfür jede Blattfeder 5 eine Federlasche 41 auf, welche sich radial außerhalb einer Ringfläche für die reibschlüssige Übertragung eines Drehmoments befinden. Die in dieser Ansicht größtenteils verdeckten Stützelemente 11 sind unterhalb der Plattenniete 6 angeordnet (Pressposition). In 5 ist zudem die Lage eines Schnitts A-A gekennzeichnet, wie er in 6 ausschnittsweise gezeigt ist.
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In 6 ist nun ein Ausschnitt einer Reibkupplung 2 und einer Nietstützvorrichtung 24 im Schnitt A-A dargestellt, wie dieser beispielsweise in 5 gekennzeichnet ist. Hierbei ist der Plattenniet 6 mit einem vorgeformten ersten Nietkopf 14 auf dem in Pressposition angeordneten Stützelement 11 angeordnet anschließend die Blattfeder 5 mit ihrer ersten Durchgangsöffnung 7 aufgeführt und daraufhin die Federlasche 41 der Anpressplatte 1 mit ihrer zweiten Durchgangsöffnung 8 aufgeführt. Der zweite Nietkopf 15 des Plattenniets 6 ist hier noch nicht gebildet. Weiterhin ist die Blattfeder 6 mit ihrer dritten Durchgangsöffnung 9 relativ zu der vierten Durchgangsöffnung 10 im Kupplungsdeckel 4 positioniert und einen Deckelniet 22 mit einem vorgefertigten dritten Nietkopf 16 durch die dritte Durchgangsöffnung 9 und die vierte Durchgangsöffnung 10 hindurchgeführt, wobei der vierte Nietkopf 17 noch nicht gebildet ist. Hier ist auch noch einmal zu erkennen, dass der Kulissenbolzen 36 in der Kulissenführbahn 42 nach radial innen geführt ist, sodass das Stützelement 11 ebenfalls nach radial innen geführt ist. Die Lastplatte 18 weist hierzu eine hier nicht näher zu erkennende radiale Führbahn auf, in welcher das Stützelement 11 radial und axial geführt und abgestützt ist. Die Bewegung der Kulissenmechanik 19 ist über einen Führbolzen 35 sichergestellt und über den (hier gerändelt dargestellten) Betätigungsnocken 37 beispielsweise von Hand antreibbar. Rein schematisch ist das Vernietungsinstrument 13 jeweils oberhalb und unterhalb des Plattenniets 6 beziehungsweise des Deckelniets 22 gezeigt, sodass die Presskraft 12 auf den Plattenniet 6 beziehungsweise den Deckelniet 22 einleitbar ist. Beim Stützelement 11 ist rein optional ein (gestrichelt dargestellter) Presskolben des Vernietungsinstruments 13 rückseitig des Kupplungsdeckels 4 angeordnet. Alternativ ist allein die Lastplatte 18 entsprechend abgestützt und/oder die Presskraft 12 von in dieser Darstellung oben auf den zu bildenden zweiten Nietkopf 15 des Plattenniets 6 über den Kupplungsdeckel 4 zum Teil auf den rückseitig des Kupplungsdeckel 4 angeordneten Presskolben des Vernietungsinstruments 13 beim Deckelniet 22 geleitet. Die Presskolben des Vernietungsinstruments 13 sind hier kommunizierend miteinander über die Pressvorrichtung 27 verbunden, sodass beispielsweise ein gleichzeitiges Vernieten des Plattenniets 6 und des Deckelniets 22, und bevorzugt aller vorhandenen Plattenniete 6 und Deckelniete 22 über den Umfang der Anpressplatte 1, vornehmbar ist. Hier ist zu erkennen, dass das Stützelement 11 den axialen Spalt zwischen dem ersten Nietkopf 14 des Plattenniets 6 und dem Kupplungsdeckel 4 füllt und daher der Kupplungsdeckel 4 zur Aufnahme eines (bevorzugt geringen) Teils der Presskraft 12 auf den Plattenniet 6 eingerichtet ist.
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In 7 ist nun die Anpressplatte 1 mit dem Kupplungsdeckel 4 über die Blattfedern 5 mittels der Plattenniete 6 und der Deckelniete 22 drehmomentübertragend und axial bewegbar verbunden und die Stützelemente 11 sind wieder hinter der Kulissenmechanik 19 verdeckt angeordnet, weil die Kulissenmechanik 19 relativ zu der Lastplatte 18 mittels des Betätigungsnockens 37 entlang der (im Vergleich zum in 4 gezeigten Schritt nun entgegengerichteten) Kulissenbewegungsrichtung 40 im Zusammenspiel mit dem Kulissenbolzen 36 in der Kulissenführbahn 42 betätigt und damit die Stützelemente 11 in die Einlegeposition zurückgeführt sind. Die Reibkupplung 2 kann somit ungehindert aus der Nietstützvorrichtung 24 entnommen werden.
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In 8 ist ein Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs 28, beispielsweise eines Lastkraftwagens, mit einem Antriebsaggregat 34, hier als 6-Zylinder-Reihenmotor dargestellt, und einer Reibkupplung 2 schematisch in Draufsicht dargestellt. Ein Drehmoment um die Motorachse 34 des Antriebsaggregats 34 ist mittels der Reibkupplung 2 auf das linke Antriebsrad 30 und das rechte Antriebsrad 31 schaltbar übertragbar. Weitere notwendige Aggregate wie beispielsweise ein Übersetzungsgetriebe und ein Differential sind hier nicht dargestellt. Das Antriebsaggregat 34 befindet sich hier unterhalb einer Fahrerkabine 32 und quer zu einer Längsachse 33 des Kraftfahrzeugs 28.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren und der entsprechenden Nietstützvorrichtung ist eine separate Vormontage von Anpressplatte und Blattfedern nicht notwendig.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anpressplatte
- 2
- Reibkupplung
- 3
- Rotationsachse
- 4
- Kupplungsdeckel
- 5
- Blattfeder
- 6
- Plattenniet
- 7
- erste Durchgangsöffnung
- 8
- zweite Durchgangsöffnung
- 9
- dritte Durchgangsöffnung
- 10
- vierte Durchgangsöffnung
- 11
- Stützelement
- 12
- Presskraft
- 13
- Vernietungsinstrument
- 14
- erster Nietkopf
- 15
- zweiter Nietkopf
- 16
- dritter Nietkopf
- 17
- vierter Nietkopf
- 18
- Lastplatte
- 19
- Kulissenmechanik
- 20
- Bewegungsbahn
- 21
- Außenumfang
- 22
- Deckelniet
- 23
- Axialspalt
- 24
- Nietstützvorrichtung
- 25
- Ausdehnung
- 26
- Ausrichtelement
- 27
- Pressvorrichtung
- 28
- Kraftfahrzeug
- 29
- Antriebsaggregat
- 30
- linkes Antriebsrad
- 31
- rechtes Antriebsrad
- 32
- Fahrerkabine
- 33
- Längsachse
- 34
- Motorachse
- 35
- Führbolzen
- 36
- Kulissenbolzen
- 37
- Betätigungsnocken
- 38
- Membranfeder
- 39
- Stufenbolzen
- 40
- Kulissenbewegungsrichtung
- 41
- Federlasche
- 42
- Kulissenführbahn
