DE2245438B2 - Kupplungsscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe aus einem im wesentlichen kreisförmigen, metallischen, einen inneren und einen äußeren Rand aufweisenden Blechring, der in einem Stück mit mindestens einem sich in der Ringebene erstreckenden, von einem der Ränder ausgehenden Zahn versehen ist. der im wesentlichen radiale und in Umfangsrichtung unter Abstand voneinander angeordnete, die Kräfte aufnehmende Kante hat.

Bei einer derartige Kupplungsscheiben aufweisenden Mehrscheibenkupplung ist es bekannt, zwischen zwei benachbarten Zähnen oder an den freien Umfangsrändern der Zähne abgewinkelte Finger vorzusehen, die aus der Ebene der Ringe in axialer Richtung derart herausgebogen sind, daß die Finger zweier einander zugeordneter Scheiben in Richtung aufeinander weisen. In allen Betriebslagen stehen die freien Enden der Finger miteinander in Eingriff, so daß bein Einkuppeln auf die Finger eine gewisse Vorspannung aufgebracht wird, indem diese in Richtung der Ausgangsebene etwas zurückgebogen werden. Beim Auskuppeln wird die Vorspannung abgebaut, wodurch erreicht werden soll, daß die Scheiben der Mehrscheibenkupplung sich schneller und gleichmäßig voneinander lösen, so daß im ausgekuppelten Zustand keine Drehmomente übertragen werden. Die Umfangskräfte werden nicht von den Fingern, sondern ausschließlich den Zähnen aufgenommen, wobei die Stärke der Zähne bzw. des Blechringes die Größe der übertragbaren Umfangskräfte bestimm!.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die Kupplungsscheibe der eingangs näher erläuterten Art gerade bei Verwendung von dünnem Blechmaterial für die Übertragung großer Umfangskräfte auszubilden.

Dieses wird eriindungsgemaß dadurch erreicht, da3 jede Kante als freie Oberfläche einer massiven Materinianhäufung ausgebildet ist, deren Breite größer ist als die Stärke des Ringes und die sich beidseing an dem Zahn im wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckt, wobei die Materialanhäufung von der die Kraft aufnehmenden Oberfläche her abnehmend sich auf die Stärke des Zahnes bzw. des Ble..hringes verjüngend ausgebildet ist.

ίο Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß besonders dünne Kupplungsscheiben verwendet werden können, wobei vorzugsweise durch Kaltverformung die .Materialanhäufung an den Zähnen erzielt wird.
Gegenüber bekannten Kupplungsscheiben kann

bei Aufnahme gleicher Urofangskräfie die Blechstärke etwa um ein Drittel gesenkt werden, so daß Bleche von einer Stärke verwendet werden können, die bisher als zu schwach galten, da die von der Keilwelle aufgebrachten Scherkräfte zu vorzeitigem Ver-

co schleiß der Zähne führten und sich die schwachen Zähne in die Keilwelle hineinfraßen, was bereits nach kurzem Betrieb das einwandfreie Abheben der Kupplungsscheiben beeinträchtigte. Dünne Kupplungsscheiben sind jedoch wegen der Kosten- und

Gewichtsersparnis vorteilhaft und anpassungsfähiger, so daß bei einer vorgegebenen Kupplungskraft die miteinander in Eingriff stehenden Oberflächen stärker gegenüber einander verriegelt werden können. Dieses ist besonders bei Kupplungsscheiben in TeI-ler- oder Wellenform vorteilhaft, die das Trennen der Scheiben bei Fortfall der Kupplungskraft unterstützen sollen. In dieser Form ausgebildete dünne Scheiben lassen sich leichter flachdrücken, so daß keine Erhöhung der Kupplungskraft erforderlich ist. Bei gleichem übertragenem Drehmoment ist weiterhin das Rotationsträgheitsmoment reduziert.

Eine Vergrößerung des übertragbaren Drehmomentes ist nicht nur durch den verbesserten Kontakt zwischen den Scheiben erreichbar, sondern auch durch eine Erhöhung der Anzahl der Kupplungsscheiben bei gleicher Baulänge.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, das an Hand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert wird. Es zeigt

Fig. i eine Draufsicht der Kupplungsscheibe,
F i g. 2 einen Schnitt gemäß Linie 2 - 2 in F i g. 1,
Fig.? einen vergrößerten Teilschnitt gemäß Linie 3-3 in Fig. 1 durch ein Paket von Kupplungsscheiben,

Fi g. 4 eine vergrößerte Detailansicht eines Zahnes in Richtung der Pfeile 4 - 4 in Fig. 1,

Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Draufsicht eines Zahnes,

Fig. j eine den Fi g. 4 und 5 entsprechende Scitenansicht eines Zahnes.

Fig. 7 eine perspektivische Ansichf eines Kupplungsscheibenrohlings.

Fig. 8 eine Fig. 7 ähnliche Ansicht einer Kupplungsscheibe mit angestauchten Zähnen.

6ο Fi g. 9 eine vergrößerte Detailansicht des Rohlings gemäß F i g. 7 und

Fig. 10 eine Fig. 9 ähnliche Ansicht einer Kupplungsscheibe mit angestauchtem Zahn.

Eine Kupplungsscheibe 20 bzw. 21 hat die Form eines kreisförmigen Blechringes mit einem Stegabschnitt 22, der von einem äußeren Rand 23 und einem inneren Rand 24 begrenzt ist. Der Stegabschnitt 22 ist gemäß Zeichnung eben; falls er-

wünscht, kann er jedoch teller- oder wellenförmig ausgebildet sein, um die Trennung der Kupplungsscheiben bei Aufhebung der Kupplungskraft zu fördern. Reibbeläge 26 und 27 sind an einander gegenüberliegenden Oberflächen 28 und 29 des Steges 22 befestigt. Eine Reihe von in Umfangsrichtung unter Abstand aufeinanderfolgenden Antriebszähnen 31 erstreckt sich vom Rand 24 aus nach innen, wobei zur Erläuterung acht derartige Zähne dargestellt sind. Die Anzahl der Zähne kann in Abhängigkeit vor, dem von der Scheibe 2ö zu übertragenden Drehmomenten und der Gestaltung der Kupplungselemente veränden werden, mit denen die Zähne in Eingriff stehen.

Das Zahnprüfil in der Ebene der Kupplungsscheibe 20 wird durch eine sich in Umfangsrichtung ersin.jLv.ndc Kante 34 und durch im wesentlichen radial \ erlaufende Flächen 32 und 33 begrenzt. Diese können je nach den Erfordernissen flach oder gekrümmt ausgebildet sein und sind der Keilverzahnung eines zugeordneten Kupplungselementen angepaßt.

Jeder Zahn 31 hat einander gegenüberliegende, die Umfangskräftc aufnehmende Flächen 32 und 33, die eine Belastung der Scheibe in beiden Drehrichtungen ermöglichen. Das dargestellte Zahnprofil 31 ist für den Eingriff mit einer Keiiwellenverzahnung bestimmt, wie sie in der Kraftfahrzeugindustrie benutzt wird und die ein Paar von Keilzahnflächen aufweist, die geradlinig und abgeschrägt unter einem Winke! von 45° verlaufen. Die Zahnflächen 32 und 33 können deshalb in Abhängigkeit von der Breite eines Zahnes und von dem Abstand vom Scheibenzentrum von der Radialen abweichen.

Das gewünschte Zahnprofil wird dadurch hergestellt, daß das Metallblech durch Stauchen eines Teils des Zahnrohlings kalt verformt wird, um eine vorspringende Materialanhäufung 36 zu bilden, die dicker ist als das Metallblech und sich seitlich über die Oberflächen 28 bzw. 29 der Scheibe hinaus erstreckt. Die Materialanhäufung 36 hat eine sägezahnartige Form und schafft eine vergrößerte Stirn- bzw. Lastaufnahmefläche 32 und ist auf der Rückseite dieser Fläche 32 etwas abgeschrägt, so daß sie schließlich in die Oberfläche des Bleches übergeht. Die Sägezahnform bei 36 gemäß F i g. 4, 5 und 6 ist eine bevorzugte Ausführungsform der kalt ausgeformten Materialanhäufung, wenn eine flache, geneigt angeordnete KraftaufpJimefläche 32, 33 erwünscht ist. Andere Zahnprofile sind ebenso herstellbar. Die Form und die Abmessungen der Materialanhäufung 36 können verändert werden, um die gewünschte Festigkeit und Abmessung der Kraftaufnahmeflächc 32, 33 zu erhalten. Beispielsweise kann eine große Scheibe zur Verwendung bei landwirtschaftlichen Geräten, für die bisher eine Metallstärke von etwa 3 mm erforderlich war, auf 2 mm reduziert werden, wenn die in den F i g. 4, 5 und 6 gezeigte Zahnform verwendet wird, wodurch sich die weitere Verbesserung ergibt, daß die dünnere Scheibe flexibler und anpassungsfähiger ist. In ähnlicher Weise kann im Kraftfahrzeugbau eine Metallstärke von etwa 1,5 auf 1 mm reduziert werden.

Eine Kupplungsscheibe 20, die eine metallische Kernscheibe mit Zähnen 31 am inneren Rand und Reibbeläge 26, 27 auf gegenüberliegenden Oberflächen 28, 29 des Steges 22 aufweist, ist zweckmäßig. Die kalt geformten Zähne können jedoch auch am äußeren Rand der Scheibe angeordnet werden oder auch an einer Metallscheibe, die; keine Reibbeläge tragt. So zeigt F i g. 3 die Kupplungsscheibe 21, die Keinen Reibbelag aufweist und bei der die Zähne am äußeren Rand ausgebildet sind.

Wenn zwischen einem Paar konzentrischer Kupplungselemente ein Drehmoment durch eine Packung von Kupplungsscheiben übertragen werden soll, ist auf Grund der unterschiedlichen Länge der Drehmoment-Hebelarmc die auf die inneren Zähne wirkende Kraft größer als die auf die äußeren Zähne wirkende Kraft. Bestehen die Kupplungselemeate etwa aus gleichem Material, so sind die die Kraft aufnehmenden Flächen der nach innen weisenden Zähne der t5 Kupplungsscheiben zu vergrößern. Bestehen die Kupplungselemente jedoch aus nicht gleichartigem Material, beispielsweise das innere Kupplungselement aus Schmiedeeisen und das äußere aus Aluminiumguß, so ist die Größe dor Kraftaufnahmeflächen so der mit dem äußeren KuppU. ,gseleinent in Eingriff stehenden Zähne genauer zu beachten. Die Bemessung der Zähne der Kupplungsscheiben kann also in Anpassung an die zu erwartenden Belastungen unabhängig von der Scheibenstärke gewählt werden. Bei Verwendung dünnerer Metallbleche können zusätzliche Scheiben in einem für die Kupplungspackung gegebenen axialen Raum untergebracht werden, um das übertragene Drehmoment zu erhöhen.

F i g. 7 und 8 zeigen Stufen der Herstellung der Kupplungsscheibe. Ein ringförmiger Rohling 50 aus einem Metallblech gewünschter Stärke hat mindestens einen in gleicher Ebene liegenden Vorsprung 51, der sich vom inneren Rand 52 des Ringes aus nach innen erstreckt. Jeder Vorsprung 51 hat einen in Umfangsrichtung verlaufenden Kantenabschnitt 53 und einen oder mehrere im wesentlichen radial verlaufende Kantenabschnitte 54. Ein radialer Kantenabschnitt 54 eines Vorsprungs 51 wird in Umfangsrichtung gestaucht, um eine Zahnfläche 32 zu erzeugen, die durch die sägezahnartige Materialanhäufung 36 unterstützt wird, die eine erhöhte Festigkeit auf Grund der Kaltverformung des Materials aufweist. Benachbarte Kantenabschnitte 54 werden so verformt, daß das gewünschte Zahnprofil in der Ebene des Rohlings vorliegt und Stirnflächen aufweist, die sich über die einander gegenüberliegenden Oberflächen des Rohlings hinaus erstrecken.

Wird ein Rohling durch Stanzwerkzeuge in der üblichen Weise hergestellt, so unterliegen die Kantenflächen des Rohlings einer Verformung, so daß annähernd ein Drittel der Kantenfläche gegenüber der Rohlingsebtne abgeschrägt ist. Die verbleibenden zwei Drittel der Kantenbreite erstrecken sich im allgemeinen rechtwinklig zur Rohlingsebene. Bei einem derartigen durch Stanzen und Entgraten erzeugten Zahnprofil ist die zur Verfügung stehende Oberfläche am Zahn auf den zur Rohlingsebene rechtwinkligen Abschnitt begrenzt. Durch das Stauchen der Kantenabschnitte am Rohling wird die Zahn-Go fläche erhöht und umfaßt nicht nur die volle Metallstärke, sondern auch die Oberfläche der Materialanhäufung. Beispielsweise ist die sich so ergebende Zahnstirnfläche um etwa ein Drittel größer als die Fläche einer durch spangebende Verformung erzeugten Fläche und annähernd doppelt so groß wie die bei einem gestanzten Zahnprofil zur Verfügung stehende Fläche, wenn die Metallbreite auf 140 °/o erhöht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kupplungsscheibe aus einem im wesentlichen kreisförmigen, metallischen, einen inneren und einen äußeren Rand aufweisenden Blechring, der in einem Stück mit mindestens einem sich in der Ringebene erstreckenden, von einem der Ränder ausgehenden Zahn versehen ist, der im wesentlichen radiale und in Umfangsrichtung unter Abstand voneinander angeordnete, die Kräfte aufnehmende Kanten hat, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kante als freie Oberfläche (32, 33) einer massiven Materialanhäufung (36) ausgebildet ist. deren Breite größer ist als die Stärke des Ringes (20, SO) und die sich beidseitig an dem Zahn (31) im wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckt, wobei die Materialanhäufung vor. der die Kräfte aufnehmenden Oberfläche her abnehmend sich auf die Stärke des Zahnes bzw. des Blechringes verjüngend ausgebildet ist.

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialanhäufung (36) an den Zähnen (31, 51) durch Kaltverformung, insbesondere durch Stauchung, erzielt wird.