-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer ringförmigen Reiblamelle, die ein Trägerblech hat mit einem ringförmigen, d. h. umfangsmäßig geschlossen ringförmigen Reibbereich und einem sich an ein radiales Umfangsende anschließenden Verzahnungsbereich, wobei auf das Trägerblech zumindest auf einer axialen Seite im Reibbereich ein Reibbelag aufgebracht ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Reiblamelle selbst.
-
Reiblamellen bestehen üblicherweise aus einem dünnen Trägerblech, das in etwa 0,8 mm dick ist und entweder vollflächig oder in einzelnen Bereichen beidseitig mit einem Reibbelag versehen wird, wobei dieser Reibbelag durch Kleben oder anderweitiges Beschichten aufgebracht wird oder z. B. ein durch Sintern erzeugter Reibbelag ist. Die Dicke des Trägerblechs wird meist durch die an der sogenannten Mitnehmerverzahnung auftretende Beanspruchung bestimmt, hier durch die Flankenpressung mit dem Lamellenträger, in den die Verzahnung eingreift. Das Trägerblech trägt den Reibbelag und leitet die bei Reibkontakt entstehenden Reibkräfte über die Verzahnung in den Lamellenträger.
-
Durch die teilweise sehr zahlreichen Reiblamellen, die zu einer Reibkupplung zusammengesetzt werden, hat die gesamte Lamellenkupplung zum Teil eine erhebliche axiale Baulänge. Diese Baulänge soll reduziert werden, wozu in der Vergangenheit dünnere und hochfeste Trägerbleche, Dünnschichtbeläge oder verpresste Reibbeläge eingesetzt wurden. Hochfeste Trägerbleche verursachen höhere Kosten, Dünnschichtbeläge haben naturgemäß eine geringere Verschleißreserve, und verpresste Reibbeläge verschlechtern die Regelbarkeit der Kupplung und zeichnen sich negativ durch eine geringe Porosität und damit eine üblicherweise schlechtere Reibcharakteristik aus.
-
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Reiblamelle zu schaffen sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Reiblamelle, mittels denen obige Nachteile vermieden werden und die Reiblamelle selbst dünner als bislang ausgeführt werden kann.
-
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch nachfolgende Schritte gelöst:
- das Trägerblech wird nur im Reibbereich axial gepresst und dadurch plastisch verformt, sodass es im Reibbereich zumindest eine geringere Dicke hat als im Verzahnungsbereich, und
- ein Reibbelag wird nur im plastisch verformten Bereich aufgebracht.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht im Gegensatz zum Stand der Technik weder eine spanende Bearbeitung der Reiblamelle zur Reduzierung der Dicke vor noch eine starke Verpressung des Reibbelags wie im Stand der Technik, um diesen erheblich dünner zu machen. Vielmehr wird das Trägerblech durch axiales plastisches Verformen in einer Presse dünner gemacht, und auf diese plastisch verformten, dünneren Bereiche wird dann der Reibbelag aufgebracht. Der Reibbelag hat damit eine Dicke wie bei bisherigen Reiblamellen, d. h. seine Oberfläche wird nicht so umgeformt, dass er eine geringere Porosität hat. Auch die tragkritische Verzahnung an der Reiblamelle wird nicht negativ beeinflusst, denn im Verzahnungsbereich wird der Lamellenträger nicht plastisch axial zusammengedrückt und dünner gemacht. Ein weiterer Vorteil, der das erfindungsgemäße Verfahren auszeichnet, besteht darin, dass durch die plastische Verformung das Trägerblech eine höhere Festigkeit im Reibbereich erhält, was die Nachteile der dünneren Wandung zum Teil kompensiert.
-
Gemäß einer Variante der vorliegenden Erfindung wird der gesamte Reibbereich des Trägerblechs plastisch verformt und dünner. Der Reibbereich ist derjenige Bereich, der außerhalb des Verzahnungsbereichs liegt, wobei üblicherweise zwischen der Verzahnung selbst, d. h. zwischen dem Zahngrund und dem Beginn des Reibbereichs ein schmaler, ringförmiger Übergang notwendig ist, der zum Verzahnungsbereich zu zählen ist. Insofern ist der ringförmige Reibbereich derjenige Bereich, der an diesen Übergang und damit an den Verzahnungsbereich angrenzt. Der Reibereich des Trägerblechs kann auch dadurch definiert sein, dass er ein Ringbereich ist, welcher innenseitig durch den radial innersten Abschnitt und außenseitig durch den radial äußersten Abschnitt des später aufgebrachten Reibbelags begrenzt ist. Da der radial innerste und der radiale äußerste Abschnitt im Betrieb um die Drehachse herum umlaufen, ergibt sich ein radial gleichmäßig dicker Ringbereich, der als Reibbereich des Trägerblechs definiert wird.
-
Die Verformung des gesamten Reibbereichs bedeutet, dass ein geschlossen umlaufender Ring des Trägerblechs, der den Reibbereich definiert, durch das plastische Verformen dünner gemacht wird.
-
Alternativ hierzu wird der Reibbereich entweder abschnittsweise plastisch verformt und abschnittsweise nicht plastisch verformt oder der Reibbereich wird abschnittsweise unterschiedlich stark plastisch verformt, sodass er axial unterschiedlich dicke Abschnitte hat. Dadurch werden Rippen gebildet, die durch unverformte oder geringer verformte Abschnitte (verglichen mit den benachbarten Abschnitten) gebildet werden. Diese Rippen verlaufen insbesondere radial. Ein Reibbelag wird nur auf die plastisch verformten Bereiche außerhalb der Rippen aufgebracht, insbesondere zwischen den Rippen. Die Rippen versteifen das Trägerblech zusätzlich.
-
Die Rippen können wie Sterne vom Verzahnungsbereich ausgehen, sodass der Reibbelag immer in Ringsegmenten zwischen den Rippen aufgebracht wird.
-
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich dadurch, dass am Trägerblech im Reibbereich Flächen ausgeschnitten werden, sodass Löcher entstehen. Zwischen diesen ausgeschnittenen Flächen bleiben Stege stehen, die durch plastisches Umformen axial dünner gemacht werden. Reibbelag wird von den entgegengesetzten axialen Seiten aus auf den plastisch verformten Bereich des Trägerblechs aufgebracht. Der Reibbelag bedeckt auch die ausgeschnittenen Flächen, vorzugsweise komplett, sodass der Reibbelag eine durchgehende Fläche bildet und auch die fertige Reiblamelle ohne Löcher im Reibbereich ausgestattet ist. Die Stege erhalten durch die plastische Verformung eine höhere Festigkeit, denn die plastische Verformung sorgt für eine Kaltverfestigung des Materials, wie zuvor schon erwähnt.
-
Die Stege bilden vorzugsweise ein Fachwerk, d. h. sie kreuzen einander und gehen damit abschnittsweise ineinander über.
-
Durch die ausgeschnittenen Flächen kann der auf beiden Seiten aufgebrachte Reibbelag ineinander übergehen, worunter auch zählt, dass beispielsweise bei einem Papierbelag oder einem Karbonbelag die Beläge im Bereich der ausgeschnittenen Flächen aneinandergeklebt sind.
-
Zuerst werden vorzugsweise die Löcher im Trägerblech ausgeschnitten und anschließend werden die Stege plastisch verformt und gepresst.
-
Als Presswerkzeug wird entweder ein Werkzeug verwendet, das eine ebene Pressfläche aufweist, wodurch der gesamte Reibbereich die gleiche Dicke erhält, oder ein Werkzeug mit einer profilierten Fläche, wodurch der Reibbereich profiliert wird. Hierdurch können die vorgenannten Rippen erzeugt werden.
-
Die plastische Verformung erfolgt vorzugsweise so, dass im Radialschnitt gesehen das Trägerblech vom Verzahnungsbereich aus beidseits einen Absatz zum Reibbereich aufweist, d. h. die Dicke des Reibbereichs wird von beiden Seiten aus reduziert. Vorzugsweise ist das Profil des Trägerblechs im Radialschnitt gesehen zu einer radialen Mittelebene symmetrisch, d. h. von jeder axialen Seite aus wird das Trägerblechs 12 um denselben Betrag aus in Richtung zur anderen Seite umgeformt.
-
Natürlich muss nicht auf beiden Seiten des Reibbereichs des Trägerblechs ein Reibbelag aufgebracht werden. Es wäre auch möglich, nur von einer Seite aus die Dicke zu verringern und an der entgegengesetzten Seite den Verzahnungsbereich absatzfrei in den Reibbereich übergehen zu lassen. Vorzugsweise jedoch sind an beiden entgegengesetzten Seiten des Trägerblechs Reibbeläge aufgebracht, und von beiden Seiten aus wird die Dicke des Trägerblechs im Reibbereich insbesondere um das gleiche Maß verringert.
-
Als Reibbelag können beispielsweise Papier-, Karbon- oder metallische Sinterreibbeläge verwendet werden, oder es kann auch ein pastöser Reibbelag aufgebracht werden. Ein pastöser Reibbelag zeichnet sich dadurch aus, dass er beim Aufbringen noch pastös, d. h. weich aber nicht fließfähig, ist, dass er jedoch danach ausgehärtet wird.
-
Schließlich wird die oben genannte Aufgabe durch eine Reiblamelle gelöst, die insbesondere durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt wird. Die erfindungsgemäße Reiblamelle hat ein Trägerblech mit einem ringförmigen Reibbereich und eine ringförmigen Verzahnungsbereich, der sich an den Reibereich radial anschließt. Der Verzahnungsbereich ist an einem radialen Umfangsende, d. h. am radial inneren oder radial äußeren Umfangsrand vorhanden. Das Trägerblech besitzt im Reibbereich zumindest abschnittsweise einen durch axiales Pressen dünner gemachten Bereich, in dem ein Reibbelag aufgebracht ist.
-
Wie zuvor schon anhand des Verfahrens beschrieben kann der gesamte Reibbereich des Trägerblechs plastisch verformt und dünner als der Verzahnungsbereich sein oder es können unverformte Rippen oder Rippen mit größerer Dicke als andere plastisch verformte Bereiche vorhanden sein, wobei Reibbelag nur auf plastisch verformtem Bereich außerhalb der Rippen aufgebracht ist, d. h. zwischen den Rippen.
-
Die erfindungsgemäße Reiblamelle hat gemäß einer Variante ausgeschnittene Flächen, zwischen denen Stege sind, die durch plastisches Verformen axial dünner gemacht werden. Reibbelag ist auf dem plastisch verformten Bereich aufgebracht und überdeckt zusätzlich die ausgeschnittenen Flächen, sodass diese geschlossen sind.
-
Die Stege bilden vorzugsweise ein Fachwerk.
-
Reibbelag kann auf beiden Seiten des Trägerblechs aufgebracht sein, und im Bereich der ausgeschnittenen Flächen gehen die Reibbeläge ineinander über.
-
Als Reibbelag kann ein Papier-, Karbon- oder ein metallischer Sinterbelag vorhanden sein oder ein Reibbelag, der pastös aufzubringen ist.
-
Das Trägerblech hat insbesondere im Radialschnitt gesehen einen spiegelsymmetrischen Querschnitt zu einer radialen Mittelebene.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 eine Axialansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reiblamelle,
- - 2 einen Schnitt längs der Linie II-II durch die Reiblamelle nach 1,
- - 3 eine Axialansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Reiblamelle,
- - 4 eine Axialansicht eines Trägerblechs einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reiblamelle hat, und
- - 5 einen Querschnitt durch die Reiblamelle mit dem Trägerblech nach 4.
-
In 1 ist eine ringförmige Reiblamelle 10 dargestellt, die Teil einer Lamellenkupplung ist.
-
Diese Reiblamelle 10 wird auf einen Reiblamellenträger gesetzt, hier einen Innenlamellenträger, wobei zu betonen ist, dass sämtliche nachfolgend aufgeführten Merkmale und Varianten selbstverständlich ebenso für eine Außenlamelle gelten.
-
Die Reiblamelle 10 umfasst ein Trägerblech 12 (siehe 2) und auf entgegengesetzten axialen Seiten auf das Trägerblech 12 aufgebrachte Reibbeläge 14, 16.
-
Das Trägerblech 12 hat einen radial inneren (da es sich um eine Innenlamelle handelt), als geschlossen umlaufenden Ring ausgebildeten Verzahnungsbereich 20, in dem nur symbolhaft in 1 zwei Zähne 22 dargestellt sind. Damit ist, mit anderen Worten, der Verzahnungsbereich 20 am radial inneren Umfangsende (auch Umfangsrand genannt) vorgesehen.
-
Bei einer Außenlamelle wäre er am radial äußeren Umfangsende.
-
Die Zähne 22 verlaufen radial nach außen bis zu einem Zahngrund 24, der vorzugsweise, dies ist nicht einschränkend zu verstehen, mit einem Abstand vor den Reibbelägen 14, 16 endet. Zwischen den Zahngründen 24 und dem radial inneren Beginn der Reibbeläge 14, 16 ist noch ein Übergangsbereich 18 vorgesehen.
-
Der Verzahnungsbereich 20 wird begrenzt durch den radial inneren Umfangsrand 26 des Trägerblechs 12 und durch das angrenzende Ende des Bereichs des Trägerblechs, auf dem die Reibbeläge 14, 16 aufgebracht sind. Somit umfasst der Verzahnungsbereich 20 auch einen ringförmigen Übergangsbereich 27 zwischen den Zähnen, genauer gesagt den Zahnfüssen, und dem entsprechenden, angrenzenden Reibbelag 14,16.
-
Der restliche Bereich des Trägerblechs bildet den sogenannten Reibbereich 28, der als geschlossen umlaufende Ring ausgeführt ist.
-
Wie in 2 zu sehen ist, ist das Trägerblech 12 im Verzahnungsbereich 20 dicker als im Reibbereich 28, wobei das radiale Querschnittsprofil gemäß 2 vorzugsweise spiegelsymmetrisch zu einer radialen Mittelebene E ist, was vorzugsweise auch für alle übrigen Ausführungsformen gilt.
-
Die Reibbeläge 14, 16 stehen axial gegenüber dem Verzahnungsbereich 20 über, d. h. in diesem Bereich ist die Reiblamelle 10 dicker als im Verzahnungsbereich 20.
-
Die Herstellung der Reiblamelle erfolgt dadurch, dass das Trägerblech 12 nur im Reibbereich 28 axial gepresst und plastisch verformt wird (siehe Pfeile F), und zwar so, dass das ursprünglich gleichmäßig dicke Trägerblech im Reibbereich 28 dünner wird. Die axialen Seiten des Reibbereichs 28 am Trägerblech 12 springen somit über jeweils einen Absatz 32 zu den axialen Außenflächen des Trägerblechs 12 im Verzahnungsbereich 20. Es findet zur Verringerung der Dicke des Trägerblechs 12 keine spanende Bearbeitung statt.
-
Der Absatz 32 kann rechtwinklig zur Radialebene verlaufen oder es kann ein kontinuierlicher Übergang zwischen Reibbereich 28 und Verzahnungsbereich 20 (z. B. über eine Fase oder einen Radius) vorhanden sein.
-
Bei der Ausführungsform nach den 1 und 2 ist das Trägerblech 12 im Reibbereich 28 gleichmäßig über den gesamten Umfang durch das plastische Verformen dünner gemacht worden, bevor anschließend auf beiden axialen Seiten 30 ein Reibbelag 14, 16 aufgebracht wird, der im vorliegenden Fall als geschlossen umlaufender Ring auf beiden Seiten ausgeführt ist.
-
Bei der Ausführungsform nach 3 wird das Trägerblech 12 durch das axiale Zusammenpressen über den ringförmigen Umfang des Reibbereichs hinweg nicht gleichmäßig dünn plastisch verformt, vielmehr gibt es zwischen den am stärksten verformten Bereichen, d. h. den dünnsten Bereichen 40 Rippen 42, in denen das Trägerblech 12 entweder die ursprüngliche Dicke und damit die Dicke des Verzahnungsbereichs 20 hat oder eine geringere Dicke als im Verzahnungsbereich 20 aber eine größere Dicke als in den am meisten plastisch verformten Bereichen 40 hat.
-
Diese Rippen 42 verlaufen vorzugsweise exakt radial.
-
Optional kann zur Steigerung der Stabilität auch noch am radialen Außenumfang des Trägerblechs 12 ein umlaufender ringförmiger Abschnitt vorhanden sein, in dem das Trägerblech 12 ebenfalls entweder überhaupt nicht umgeformt und damit dünner gemacht wird oder weniger als in den Bereichen 40.
-
Nur in den Bereichen 40 wird nach dem Umformen ein Reibbelag 14, 16 aufgebracht, nicht jedoch auf die Rippen 42.
-
4 zeigt ein Trägerblech 12 vor dem Aufbringen des Reibbelags. Auch hier ist wieder, wie bei den zuvor diskutierten Ausführungsformen, ein umfangsmäßig umlaufender Verzahnungsbereich 20 vorgesehen, in dem das Trägerblech 12 nicht plastisch verformt ist. Der Reibbereich 28 ist jedoch anders ausgebildet als bei den anderen Ausführungsformen, bei denen das Trägerblech 12 im Reibbereich 28 ohne durchgehende Löcher ausgeführt wurde. Bei der Ausführungsform nach 4 hingegen gibt es insbesondere durch Ausstanzen gebildete zahlreiche ausgeschnittene Flächen 50, zwischen denen Stege 52 stehenbleiben, die insgesamt ein Fachwerk bilden.
-
Dieses Fachwerk zeichnet sich durch kreuzende Stege 52 aus, wobei die Stege 52 nicht nur streng radial und streng kreisförmig verlaufen, sondern insbesondere in Winkeln von unter 90° aufeinandertreffen. Es gibt hier vor allem zahlreiche Stege 52, die linear verlaufen und nicht in den Verzahnungsbereich 20 übergehen. Die meisten oder alle Stege, die vom Verzahnungsbereich 20 ausgehen, verlaufen schräg zur Radialrichtung, um eine erhöhte Drehmomentstabilität zu realisieren. Dies ist jedoch optional der Fall und soll ebenfalls nicht einschränkend zu verstehen sein.
-
In 5 ist zu sehen, dass die von den entgegengesetzten axialen Seiten des Trägerblechs 12 ausgehenden Reibbeläge 14, 16 in den ausgeschnittenen Flächen 50 ineinander übergehen oder aneinander befestigt sind.
-
Bei der Ausführungsform nach 4 und 5 werden vorzugsweise zuerst die Flächen 50 ausgeschnitten, insbesondere ausgestanzt, und anschließend wird das Trägerblech 12 durch Aufbringen von Kräften von gegenüberliegenden Axialseiten aus plastisch verformt und im Reibbereich 28 dünner gemacht. Auch hier erfolgt dieses Reduzieren der Dicke im Reibbereich 28 ohne spanende Bearbeitung.
-
Bei der Ausführungsform nach 4 bleibt vorzugsweise am Außenumfang ein Ring 62 stehen, in den sich die ausgeschnittenen Flächen 50 nicht erstrecken. Damit soll die Stabilität erhöht werden.
-
Der Ring 62 ist aber, wie auch 5 zeigt, ebenfalls durch die plastische Umformung dünner gemacht worden und hat vorzugsweise dieselbe Dicke wie die Stege 52.
-
Natürlich können die Ausführungsformen nach den 3 und 4 miteinander kombiniert werden, d. h. dass es weniger stark umgeformte Bereiche zur Bildung von Rippen 42 auch bei dem Trägerblech 12 nach 4 geben kann.
-
Generell gilt, dass als Reibbelag 14, 16 ein Papier-, Karbon, ein metallischer Reibbelag in Form eines Sinterreibbelags oder ein pastös aufgebrachter Reibbelag verwendet werden kann.
-
Bei der Ausführungsform nach den 4 und 5 bietet es sich an, einen Sinterreibbelag oder einen pastösen Reibbelag zu verwenden, damit die Masse oder Ausgangssubstanz zur Herstellung des Reibbelags 14, 16 durch die ausgeschnittenen Flächen 50 hindurchtreten kann, bevor der Reibbelag 14, 16 durch Sintern oder Härten oder Erwärmen verfestigt wird.
-
Die Reduzierung der Dicke sollte vorzugsweise wenigstens 40 % der Ausgangsdicke und damit der Dicke des Trägerblechs 12 im Verzahnungsbereich 20 sein.
-
Bei einem 0,8 mm dicken Trägerblech aus Stahl wird die Dicke im Reibbereich 28 vorzugsweise auf 0,4 mm reduziert. Das bedeutet, das Trägerblech 12 wird um 50 % effektiv dünner.
-
Dieselben Varianten ergeben sich natürlich auch für eine Außenreiblamelle, die am radial äußeren Umfangsende den Verzahnungsbereich 20 hat und an den sich radial innen dann der Reibabschnitt 28 anschließt.
