DE102020108818B3 - Reibkupplungsdeckel aus Blech mit gefalteten Wälzlagersitzen, Getriebeanordnung und Herstellverfahren - Google Patents

Reibkupplungsdeckel aus Blech mit gefalteten Wälzlagersitzen, Getriebeanordnung und Herstellverfahren Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reibkupplung (1) für einen Antriebsstrang (2) eines Kraftfahrzeugs (3), mit einem Deckel (8), der zum Gelagertwerden in einem Getriebegehäuse (4) und/oder Lagern einer Welle (5) einen inneren Lagersitz (6) und/oder einen äußeren Lagersitz (7) zur jeweiligen Aufnahme eines Wälzlagers (9, 10) aufweist, wobei der Deckel (8) ein (Tiefzieh-)Blechbauteil ist, und wobei eine faltenaufweisende Kontur (11) im Bereich zumindest einer der Lagersitze (6 und/oder 7) / des Lagersitzes (6 oder 7) vorhanden ist. Die Erfindung betrifft auch eine Getriebeanordnung mit einem Getriebegehäuse (4), in dem über ein Wälzlager (9 oder 10) abgestützt die Reibkupplung (1) gemäß der Erfindung eingesetzt ist und eine Eingangswelle (5) über ein weiteres Wälzlager (10 oder 9) im Deckel (8) der Reibkupplung (1) gelagert ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Reibkupplung (1), wobei der Lagersitz (6 oder 7) oder die Lagersitze (6 und 7) gefalten werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Reibkupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, bspw. eines Hybridfahrzeugs, mit einem Deckel, der zum Gelagertwerden in einem Getriebegehäuse und/oder Lagern einer Welle einem inneren Lagersitz und/oder einem äußeren Lagersitz zur jeweiligen Aufnahme eines Wälzlagers aufweist, wobei der Deckel ein (Tiefzieh-)Blechbauteil ist.
  • Aus dem Stand der Technik gibt es bereits zahlreiche Reibkupplungen, auch solche, die in Hybridfahrzeugen eingesetzt werden. So offenbart bspw. die DE 10 2017 127 917 A1 eine Kupplungsanordnung für ein Fahrzeug. Diese Kupplungsanordnung umfasst eine Reibkupplung, die zwischen einer Antriebswelle und einer Getriebeeingangswelle zur Übertragung von Drehmomenten angeordnet ist. Sie umfasst ferner eine Getriebeeingangswelle und ein Ausrücklager, wobei die Reibkupplung eine Gegenplatte, eine in einer axialen Richtung zum Öffnen und Schließen der Reibkupplung durch das Ausrücklager verlagerbare Anpressplatte und eine zwischen der Gegenplatte und der Anpressplatte angeordnete Kupplungsscheibe aufweist. Die Getriebeeingangswelle erstreckt sich, ausgehend von einem die Getriebeeingangswelle tragenden Hauptlager durch das Ausrücklager, die Anpressplatte und die Kupplungsscheibe bis zu einem ersten Ende, wobei das erste Ende über ein Pilotlager in der Gegenplatte gelagert ist. Bei einer Kupplungsanordnung ist das erste Ende der Getriebeeingangswelle von einem Ausgleichselement umfasst, das bei einem Verkippen der Reibkupplung gegenüber der Getriebeeingangswelle mit dem Pilotlager in einer Wirkverbindung steht.
  • Reibkupplungen werden häufig als Rotorträger bei elektrischen Maschinen für Hybridmodule eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. Im vorliegenden Fall ist dies auch das Ziel.
  • Aus Anwendungen im Kraftfahrzeugbereich sind die aus einem Stück eines Stahlbleches geformten Deckel für Kupplungsdruckplatten und Doppelkupplungen bekannt, wobei diese einen koaxial zur Rotationsachse der Kupplung angeordneten Lagersitz aufweisen. Der Lagersitz kann sowohl für den Außenring oder auch für den Innenring eines Wälzlagers vorgesehen werden. Der Lagersitz kann mit einer Schulter zur axialen Abstützung des Wälzlagers ausgestattet werden. Der Lagersitz kann mit einem oder mehreren Nuten für die Montage der Sicherungsringe vorgesehen werden. Die Lagersitze werden nach dem Umformen des Deckels meistens spanend bearbeitet. In einigen Fällen ist es notwendig den Deckel mit zwei Lagesitzen zu versehen und zwar für einen Innenring des Wälzlagers für die Lagerung bspw. in einem Getriebegehäuse und für einen Außenring des Wälzlagers für die Lagerung bspw. einer Welle. Die Lagersitze müssen dabei radial übereinander oder mit nur geringem axialem Versatz angeordnet werden, um die ganze Konstruktion möglichst kompakt in axialer Richtung gestalten zu können. Die beiden Durchmesser des Außen- bzw. des Innenrings der gewählten Wälzlager unterscheiden sich meistens so, dass entweder der Deckel aus mindestens zwei miteinander verbundenen Komponenten gefertigt werden muss, oder die Blechstärke für die anderen Bereiche außer den Lagersitzen unnötig groß wird.
  • Solch ein ähnliches Deckellager mit entsprechenden Lagersitzen ist beispielsweise aus der DE 10 2019 109 387 A1 bekannt.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile abzustellen oder wenigstens zu mildern. Im Speziellen ist die Aufgabe darin zu sehen, eine Lösung zu finden, welche trotz gegebenem Unterschied zwischen Außen- und Innenringen von inneren bzw. äußeren Wälzlagern bei geringer Blechstärke für die Fertigung des Deckels aus einem Stück Wege aufzeigt. Ferner besteht die Aufgabe darin, trotz axialem Versatz zwischen dem äußeren und dem inneren Wälzlager das Anfertigen der Schulter und der Nuten für die Montage der Sicherungsringe zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Reibkupplung erfindungsgemäß nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.dadurch Hierbei ist eine faltenaufweisende Kontur im Bereich zumindest einer der Lagersitze / des Lagersitzes vorhanden.
  • Mit anderen Worten besteht die erfinderische Lösung darin, dass Blech nachdem / bei einem Umformen des Deckels zwischen den künftigen beiden Lagersitzen so in radiale Richtung zu falten, dass das Material für eine spätere spanende Bearbeitung zum Teil für den ersten und zum Teil für den zweiten Lagersitz vorhanden bleibt. Den Materialanteil für beide Lagersitze kann man nach Wunsch verteilen.
  • Das Blech beim Umformen des Deckels zwischen den künftigen beiden Lagersitzen soll so in axiale Richtung gefalten / gefaltzt / umgebogen werden, dass das Material für eine spätere spanende Bearbeitung der Schulter und Nut zur Aufnahme der Sicherungsringe beider Lagersitze zum Teil für den ersten und zum Teil für den zweiten Lagersitz vorhanden bleibt. Den Materialanteil für beide Lagersitze kann man nach Wunsch und Anforderung verteilen.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im Lagersitz radiale Falten vorhanden sind. Die Reibkupplung umfasst auch erfindungsgemäß einen Deckel, welcher aus einem Stück Stahlblech gefertigt ist. Der oder die Lagersitze sind dabei durch radiales Falten des Stahlbleches erhalten. Das Einsetzen eines Wälzlagers in den Lagersitz zur Lagerung einer Eingangswelle ist dann geschickt möglich. Ferner kann eine Nut eingebracht werden, um einen Sicherungsring zu montieren. Die Kupplung kann dann während der Montage mit dem Wälzlager versehen werden, welches bspw. in einem Getriebegehäuse eines Kraftfahrzeuges eingebaut ist. Der Kupplungsdeckel wird dabei mit dem Lagersitz in einen Innenring eines Wälzlagers eingeführt und mittels auf einer Nut montiertem Sicherungsring gegen axiales Verschieben gesichert.
  • Es hat sich bewährt, wenn die Kontur im Bereich des zumindest einen Lagersitzes oder der beiden Lagersitze sinusoidal in Umfangsrichtung umläuft. Der Deckel ist dann so fertigbar, dass das Material für eine spätere spanende Bearbeitung der Lagersitze durch die Falten in die radiale Richtung / Umfalten in radiale Richtung gewonnen wurde. Die Materialverteilung zwischen den beiden Lagersitzen ist anforderungsgerecht wählbar.
  • Die Fertigung wird erleichtert, wenn die radialen Falten so dicht gewählt sind und so eng aneinander liegen, dass für eine spanende Bearbeitung des Lagersitzes bei Abzug des geplanten Beseitigungsmaterials für eine gewünschte Stabilität genug / ausreichend Restmaterial verbleibt. Es wird somit eine virtuelle Materialdicke vorgehalten, die dann für den Endzustand bspw. spanend reduziert wird. Der Deckel ist also so gefertigt, dass das Material ausreichend groß ist, sodass bei einer spanenden Bearbeitung die Schultern für die Wälzlagerringe und die Nuten für die Montage von Sicherungsringen verbleiben. So wird also ein Falten in axialer Richtung eingesetzt. Diese Falten in axialer Richtung unterstützen somit das Ausarbeiten der Schulter und der Nuten für die Sicherungsringe. Auch hier ist die Materialverteilung zwischen der Schulter und der Nut bzgl. des inneren Lagersitzes und/oder des äußeren Lagersitzes anforderungsgerecht zu wählen.
  • Es hat sich auch bewährt, wenn in die Falten eine, sich vorzugsweise über den Umfang erstreckende Nut zur Aufnahme eines Sicherungsringes eingebracht ist. Eine Sicherung gegen axiales Verrutschen ist dann mit kostengünstigen Mitteln erreichbar. Auch verbleibt die Montage einfach.
  • Wenn die faltenaufweisende Kontur auf ihrer Innen- und Außenseite zum Ausbilden je eines Lagersitzes spanend bearbeitet ist, so kann auch eine ausreichende Oberflächengüte gestellt werden.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel an einer Fläche, die senkrecht zur Rotationsachse des Deckels ausgerichtet ist, bspw. einer Stirnfläche, insbesondere an einem Ende, axiale Falten besitzt.
  • Der Montage ist es zuträglich, wenn eine Nut für einen einem Innenlager zugeordneten Sicherungsring dem Bereich mit axialen Falten ferner ist als eine Nut für einen einem Außenlager zugeordneten Sicherungsring.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Getriebeanordnung mit einem Getriebegehäuse, in dem über ein Wälzlager abgestützt die Reibkupplung gemäß der Erfindung eingesetzt ist und eine Eingangswelle über ein weiteres Wälzlager im Deckel der Reibkupplung gelagert ist.
  • Letztlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Herstellen der erfindungszentralen Reibkupplung, wobei der Lagersitz oder die Lagersitze (bspw. radial) gefalten werden.
  • Im Zentrum der Erfindung steht letztlich ein Kupplungsdeckel, dessen Lagersitz(e) durch radiales Falten des Bleches erhalten ist/sind. Schultern werden durch axiales Falten erhalten. Anschließend kann eine spanende Bearbeitung vorgesehen sein.
  • Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Dabei ist eine erste Ausführungsform dargestellt. Es zeigen:
    • 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Reibkupplung, wobei nicht alle für die Reibkupplung wertvollen Bauteile dargestellt sind,
    • 2 eine vergrößerte Längsschnittdarstellung durch den singulär dargestellten Deckel der Reibkupplung aus 1,
    • 3 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie III aus 2 durch den Deckel der erfindungsgemäßen Reibkupplung,
    • 4 einen Querschnitt durch den Deckel der Reibkupplung aus 1 mit Wälzlagern, die einem inneren Lagersitz und einem äußeren Lagersitz zugeordnet sind, und
    • 5 der Aufbau eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges mit eingesetzter Reibkupplung nach 1.
  • Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Reibkupplung 1 dargestellt. Die Reibkupplung 1 ist zum Verbaut werden in einem Antriebsstrang 2 eines Kraftfahrzeuges 3, vorgesehen, weswegen insbesondere auf die 5 verwiesen wird.
  • Zurückkommend auf 1 sei erläutert, dass die Reibkupplung 1 rotierbar in einem Getriebegehäuse 4 eingesetzt ist. Im Inneren der Reibkupplung 1 ist eine Welle 5, wie eine Eingangswelle rotierbar eingesetzt. Für diese doppelte Lagerung gibt es einen inneren Lagersitz 6 und einen äußeren Lagersitz 7 an einem Deckel 8 der Reibkupplung 1. Dort sind Lager vorgesehen.
  • Der Deckel 8 ist ein Blechbauteil, insbesondere ein Tiefziehbauteil. Der innere Lagersitz 6 ist zur Aufnahme eines inneren Wälzlagers 9 vorgesehen, wohingegen der äußere Lagersitz 7 zur Aufnahme eines äußeren Wälzlagers 10 vorgesehen ist. Genauer gesagt sitzt ein Innen(lager)ring 25 des äußeren Wälzlagers 10 auf dem äußeren Lagersitz 7, wohingegen ein Außen(lager)ring 26 des inneren Wälzlagers 9 auf dem inneren Lagersitz 6 sitzt.
  • Im Bereich des inneren Lagersitzes 6 und des äußeren Lagersitzes 7 ist eine faltenaufweisende Kontur 11 ausgebildet. Im Bereich dieser Kontur 11, die um eine Rotationsachse 12 herum läuft, sind radiale Falten 13 vorhanden. Diese radialen Falten 13 des Deckels 8 erkennt man auch gut in den 3 und 4. Es fällt aber auf, dass aufgrund der Welligkeit der Falten 13 der Lagersitz 6 oberhalb der Rotationsachse 12 nicht in der Längsschnittebene liegt.
  • Sowohl im Bereich des inneren Lagersitzes 6, als auch im Bereich des äußeren Lagersitzes 7 gibt es eine Nut 14 zur Aufnahme eines Sicherungsringes 15. Die Rotationsachse 12 gibt die axiale Richtung 16 vor, wobei eine radiale Richtung 17 senkrecht dazu verläuft. Für das Prinzip der Reibkupplung 1 ist es wertvoll, wenn eine Gegenplatte 18 eingesetzt ist, die zusammen mit einer Anpressplatte 19 in kraftübertragendem / drehmomentübertragendem Zustand eine Kupplungsscheibe 20 klemmt.
  • In 2 ist das Vorhandensein der radialen Falten 13 im Bereich des inneren Lagersitzes 6 und des äußeren Lagersitzes 7 visualisiert. Mittels einer Strichlierung ist jenes bei einer spanenden Bearbeitung entfernte Material 21 angedeutet. Bei einer solch spanenden Bearbeitung werden dann auch Schultern 22 für eine axiale Anlage der in 2 nicht dargestellten Wälzlager 9 und 10 ausgearbeitet. Zentral zwischen den Lagersitzen 6 und 7 gibt es einen Bereich mit axialen Falten 23. Mittels der spanenden Bearbeitung auf der Außenseite wird letztlich der innere Lagersitz 6 herausgearbeitet.
  • Mit dem Bezugszeichen 24 ist eine sich nach der spanlosen Umformung und vor der Fräsbearbeitung einstellende Blechstärke referenziert.
  • Die radialen Falten 13 sind also so dick gewählt und liegen so eng aneinander, dass für eine spanende Bearbeitung des Lagersitzes 6 und/oder 7 bei Abzug des geplanten Beseitigungsmaterials 21 genug / ausreichend Restmaterial für eine vorgegebene / gewünschte Stabilität verbleibt. Die Dicke wird in Radialrichtung gemessen. Vor der spanenden Bearbeitung ist ein Ausgangsdicke / virtuelle Dicke (strichliert dargestellt in 2) größer als nach der spanenden Bearbeitung. Der Bearbeitete Zustand ist in 4 dargestellt. Durch das Falten wird der Bereich des Lagersitzes somit künstlich aufgedickt. Er wird auf ein solches Niveau aufgedickt, dass ausreichend Material zur Verfügung steht, damit bei der spanenden Bearbeitung die gewünschte Kontur erzielbar ist und trotzdem genug Restmaterial verbleibt.
  • In der 3 wird die sinusoidale Kontur 11, beinhaltend die radialen Falten 13 deutlich. Auch werden die spanend bearbeiteten Schultern 22 am Ansatz jeder radialen Falte 13 offensichtlich.
  • Wird ein Querschnitt durch den Deckel 8 im Bereich der inneren und äußeren Lagersitze 6 und 7 beim montierten Wälzlager 9 und 10 erfasst, stellt sich die in 4 dargestellte Situation ein. Im vorliegenden Fall sind die inneren und äußeren Wälzlager 9 und 10 Kugellager. Der Innenring des äußeren Wälzlagers 10 ist dabei mit dem Bezugszeichen 25 referenziert. Ein Außenring des inneren Wälzlagers 9 ist mit dem Bezugszeichen 26 referenziert.
  • Eine Gesamtübersicht ist letztlich in 5 dargestellt, wobei der Antriebsstrang 2 des Kraftfahrzeugs 3 auch ein Hybridmodul 27 besitzt. Ferner ist eine Verbrennungskraftmaschine 28 mit einem Schwungrad 29 gekoppelt, um letztlich Drehmoment selektiv über eine Reibkupplung an das Hybridmodul und dann über ein Getriebe 30 an zwei Antriebsräder 31 weiter zu geben.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Reibkupplung
    2
    Antriebsstrang
    3
    Kraftfahrzeug
    4
    Getriebegehäuse
    5
    Welle
    6
    innerer Lagersitz
    7
    äußerer Lagersitz
    8
    Deckel
    9
    inneres Wälzlager
    10
    äußeres Wälzlager
    11
    faltenaufweisende Kontur
    12
    Rotationsachse
    13
    radiale Falte
    14
    Nut
    15
    Sicherungsring
    16
    axiale Richtung
    17
    radiale Richtung
    18
    Gegenplatte
    19
    Anpressplatte
    20
    Kupplungsscheibe
    21
    entferntes Material / Beseitigungsmaterial
    22
    Schulter
    23
    axiale Falte
    24
    Blechstärke
    25
    Innenring des äußeren Wälzlagers
    26
    Außenring des inneren Wälzlagers
    27
    Hybridmodul
    28
    Verbrennungskraftmaschine
    29
    Schwungrad
    30
    Getriebe
    31
    Antriebsrad

Claims (9)

  1. Reibkupplung (1) für einen Antriebsstrang (2) eines Kraftfahrzeugs (3), mit einem Deckel (8), der zum Gelagertwerden in einem Getriebegehäuse (4) und/oder Lagern einer Welle (5) einen inneren Lagersitz (6) und/oder einen äußeren Lagersitz (7) zur jeweiligen Aufnahme eines Wälzlagers (9, 10) aufweist, wobei der Deckel (8) ein (Tiefzieh-)Blechbauteil ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (8) aus einem Stück Stahlblech gefertigt ist, eine faltenaufweisende Kontur (11) im Bereich zumindest einer der Lagersitze (6 und/oder 7) / des Lagersitzes (6 oder 7) vorhanden ist, und im Lagersitz (6 und/oder 7) radiale Falten (13) vorhanden sind, wobei der oder die Lagersitze (6, 6) durch radiales Falten des Stahlbleches erhalten ist/sind.
  2. Reibkupplung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (11) sinusoidal in Umfangsrichtung umläuft.
  3. Reibkupplung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Falten (13) so dick gewählt sind und so eng aneinander liegen, dass für eine spanende Bearbeitung des Lagersitzes (6 und/oder 7) bei Abzug des geplanten Beseitigungsmaterials (21) genug / ausreichend Restmaterial für eine vorgegebene / gewünschte Stabilität verbleibt.
  4. Reibkupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Falten (13) eine Nut (14) zur Aufnahme eines Sicherungsringes (15) eingebracht ist.
  5. Reibkupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die faltenaufweisende Kontur (11) auf ihrer Innen- und Außenseite zum Ausbilden je eines Lagersitzes (6 und 7) spanend bearbeitet ist.
  6. Reibkupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (8) an einer Fläche, die senkrecht zur Rotationsachse (12) des Deckels (8) ausgerichtet ist, axiale Falten (23) besitzt.
  7. Reibkupplung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nut (14) für einen einem Innenlager zugeordneten Sicherungsring (15) einem Bereich mit axialen Falten (23) ferner ist als eine Nut (14) für einen einem Außenlager zugeordneten Sicherungsring (15).
  8. Getriebeanordnung mit einem Getriebegehäuse (4), in dem über ein Wälzlager (9 und/oder 10) abgestützt die Reibkupplung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingesetzt ist und eine Eingangswelle (5) über ein weiteres Wälzlager (9 oder 10) im Deckel (8) der Reibkupplung (1) gelagert ist.
  9. Verfahren zum Herstellen der Reibkupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Lagersitz (6 oder 7) oder die Lagersitze (6 und 7) gefalten werden.
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