DE3505511A1

DE3505511A1 - Tellerfeder

Info

Publication number: DE3505511A1
Application number: DE19853505511
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Priority date: 1984-02-27
Filing date: 1985-02-16
Publication date: 1985-08-29

Description

Tellerfeder
Die Erfindung bezieht sich auf eine Tellerfeder mit einem ringartig verlaufenden Grundkörper, von dem aus sich nach radial außen und/oder innen erstreckende Ausleger, wie Zungen oder dergleichen ausgehen, wobei bei wenigstens einzelnen die Härte zumindest im Bereich der Ausleger, Zungenspitzen oder dergleichen größer ist als die Härte des Tellerfedergrundkörpers, wie sie beispielsweise in Reibungskupplungen von Kraftfahrzeugen Verwendung findet.
Das Härten der Zungenspitzen kann dabei durch eine HF- bzw.
Induktivhärtung oder dergleichen erfolgen, wobei in der Regel die bereits auf ihre Endhärte gebrachte Tellerfeder im Bereich ihrer Zungenspitzen zusätzlich gehärtet wird. Dabei erfolgt diese Härtung, weil die Zungenspitzen eine gewisse Zeit dem HF-Feld ausgesetzt sein müssen, durchgehend über den Querschnitt des Tellerfedermaterials, was unter anderem den Nachteil einer erhöhten Bruchgefahr in diesen Bereichen mit sich bringt. Andere bekannte Verfahren bewirken, daß im Obergangsbereich zwischen den Bereichen verschiedener Härte ein Abfall im Härteverlauf erfolgt.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und eine Tellerfeder zu schaffen, bei dessin wirtschaftlicher Weise trotz Erzielung einer höheren Härte im Bereich der Zungenspitzen die Bruchgefahr vermindert und der Verschleiß an diesen Stellen bei der Berührung mit anderen Elementen, beispielsweise einem Ausrücker, vermindert wird.
Weiterhin soll die Härtung gezielter und nur an denjenigen Bereichen erfolgen, die unmittelbar dem Verschleiß ausgesetzt sind, und somit diese Tellerfedern preiswerter herstellbar sein.
Gemäß der Erfindung wird die höhere Härte bei den genannten Tellerfedern im Bereich der Zungenspitzen durch eine dort durchgeführte Kurzzeithärtung mittels Korpuskular-Bestrahlung erzeugt. Diese Korpuskular-Bestrahlung kann durch eine Elektronenstrahl-Härtung erzeugt werden oder aber, was sich als besonders vorteilhaft und wirtschaftlich erwiesen hat, durch eine Laserstrahl-Härtung.
Dabei wird die höhere Härte zweckmäßigerweise durch eine Oberflächenhärtung erzielt, was in vorteilhafter Weise durch Selbst-bzw. Eigenabschreckung erfolgen kann. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß es vorteilhaft ist, wenn die Härtung derart durchgeführt wird, daß im Bereich der Oberfläche und der höheren Härte ein Rest-Austenitanteil in Höhe von 10 - 40 % des Austenitanteiles des außerhalb der höheren Härte, insbesondere des im Tellerfedergrundkörper befindlichen Austenitanteiles, vorhanden ist.
Es hat sich weiterhin als zweckmäßig erwiesen, wenn zumindest in Bereichen der Zungenspitzen Rost, Korrosion bzw. Oxydation mittels Kurzzeitbehandlung durch Korpuskular-Strahlung entfernt wird, wobei Rost-, Korrosion- bzw. Õxydschichten durch Verdampfen mittels Elektronenstrahl-Behandlung, insbesondere mittels Laserstrahl-Behandlung, beseitigt werden.
Das Aufbringen der Korpuskular-Strahlung kann zumindest annähernd senkrecht auf die zu härtenden Bereiche erfolgen bis zumindest annähernd parallel auf die Tellerfederzungenspitzen, wobei sich der Winkel je nach dem hauptsächlichen Zweck, nämlich Härtung und/oder Reinigung, richten kann.
Die Härtung bzw. Behandlung kann impulsartig erfolgen, das heißt durch Anwendung eines sogenannten Impulslasers. Es kann die Bestrahlung auch oszillierend erfolgen, weiterhin kann die Bestrahlung mit Laser oder Elektronenstrahl in Form von streifenförmigen Linien erfolgen oder sogar schlangenlinienförmig. Es kann ausreichend sein, wenn zwischen 15 und 20), vorzugsweise zwischen 20 und 80 Bestrahlungslinien pro Tellerfederzunge aufgebracht sind. Es kann aber in manchen Fällen ausreichen, lediglich eine punktförmige Bestrahlung durchzuführen. Bei der Herstellung derartiger Tellerfedern kann auch ein Verfahren angewendet werden, bei welchen der Strahl und/oder die Tellerfeder rotiert.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Tellerfeder mit einem ringartig verlaufenden Grundkörper, von dem sich radial nach außen und/oder innen erstreckende, zur Abstützung an anderen Elementen bzw. zur Drehmomentübertragung von anderen Elementen bzw. auf andere Elemente dienende Ausleger ausgehen, die sich dadurch auszeichnet, daß die Ausleger zumindest an ihren zur Anlage an anderen Elementen kommenden Bereichen eine größere Härte als die des Tellerfedergrundkörpers aufweisen und daß diese größere Härte ausgeführt ist nach mindestens einer der oben beschriebenen Ausführungen. Dabei kann es von besonderem Vorteil sein, wenn der Ubergangsbereich vom Tellerfedergrundkörper in die Ausleger diese größere Härte nicht aufweist, das heißt ausgenommen ist von Behandlungen der zuvor beschriebenen Art.
Anhand der Figuren 1 bis 4 sei die Erfindung näher erläutert: Dabei zeigt Figur 1 eine teilweise dargestellte Tellerfeder mit radial nach innen gerichteten Zungen, Figur 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II der Figur 2, Figur 3 eine teilweise dargestellte Tellerfeder mit Auslegern und Figur 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV der Figur 3.
Die Tellerfeder 1 gemäß Figur 1 und 2 besitzt einen ringförmigen Grundkörper 2, von dem aus sich Zungen 3 radial nach innen erstrecken.
Im Bereich der Zungenspitzen 4 werden derartige Tellerfedern, wenn sie zum Beispiel in Reibungskupplungen für Kraftfahrzeuge verwendet werden, von einem Ausrücker bzw. einem Ausrücklager beaufschlagt. Um den hierbei auftretenden, erheblichen Verschleiß zu reduzieren, ist es, wie bereits erwähnt, bekannt geworden, diese Zungenspitzen auf eine Härte zu bringen, die höher liegt als die im übrigen Tellerfederkörper. Dabei erfolgt die Härtung über einen relativ großen radialen Bereich, etwa bis zu den mit 5 bezeichneten Bereichen.
Wird gemäß der Erfindung eine sogenannte Kurzzeithärtung mittels Korpuskularstrahlung , wie mit einer Elektronenstrahl-Härtung oder aber durch eine Laserstrahl-Härtung erzeugt, so kann diese Behandlung auf einen relativ kleinen radialen Bereich 6 begrenzt werden, der nur unerheblich über denjenigen Bereich hinauszugehen braucht, der von dem Ausrückmittel, beispielsweise von dem Ausrücklager, bei der Ausrückbewegung und der damit eintretenden Verschwenkung der Tellerfeder beaufschlagt wird. Die Härtung braucht darüberhinaus lediglich in Form der Oberflächenhärtung 7 durchgeführt zu werden, wodurch zusätzlich (nach dem lediglich über einen erheblich geringeren radialen Bereich 6 als bei den bisherigen Verfahren, nämlich über den Bereich 5 behandelt zu werden braucht) erheblich weniger Energie eingesetzt werden muß.
Die höhere Härte wird dabei durch eine Selbst- bzw. Eigenabschreckung erzeugt.
Als besonders vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, wenn die Behandlung , insbesondere durch Laserstrahl, derart erfolgt, daß im Bereich 7 ein Rest-Austenitanteil in Höhe von 10 - 40 % des Austenitanteiles des außerhalb der höheren Härte, insbesondere im Tellerfedergrundkörper 2 befindlichen Austenitanteiles, verbleibt.
Es hat sich gezeigt, daß bei derartigen Tellerfedern, bei denen lediglich die Oberfläche gehärtet wird, die elastischen Eigenschaften voll erhalten bleiben und daß darüberhinaus überraschenderweise mittels einer so durchgeführten Härtung sogar eine höhere Härte erzielt werden kann als mittels der üblichen angewendeten Härteverfahren, wie zum Beispiel durch eine Induktivhärtung.
Eine Behandlung durch Korpuskularstrahlung, insbesondere durch Laserstrahl kann weiterhin dazu dienen, an den zu behandelnden Stellen, zum Beispiel im Bereich 6, Rost, Korrosion bzw. Oxydation zu entfernen, wobei dieses Entfernen durch Verdampfen dieser Schichten erfolgt. Das Entfernen solcher Schichten kann gemeinsam zum Zwecke des Härtens oder ausschließlich zum Zwecke der Reinigung erfolgen.
Die Behandlung, insbesondere durch Laserstrahl, kann zumindest annähernd senkrecht oder sogar bis zu annähernd parallel oder tangential erfolgen, wie dies schematisch durch die Pfeile III und IV angedeutet und für den zu erzielenden Effekt erforderlich ist.
Die Behandlung kann in Form einer kontinuierlichen Bestrahlung oder durch Impulse erfolgen, wobei die Behandlung und damit die Härtung auch punktförmig, wie bei 8 angedeutet, erfolgen kann, wobei sich einzelne Punkte höherer Härte auch überdecken können.
Weiterhin kann die Härtung durch entsprechendes Führen des Laserstrahles und/oder der Tellerfeder auch schlangeniinienförmig erfolgen, wie dies bei 9 angedeutet ist, und weiterhin in einer Weise gebildet werden, wobei sich einzelne dieser schlangenlinienartig gebildeten härteren Bereiche auch überdecken können.
Es kann aber auch der Laserstrahl und/oder die Tellerfeder rotieren, so daß ein streifenförmiger bzw. spiralfederartiger Härteverlauf, wie es bei 10 angedeutet ist, entstehen kann.
Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn zwischen 15 und 200, vorzugsweise zwischen 20 und 80 Strahlungslinien (wie bei 9 oder 10) pro Tellerfederzunge aufgebracht sind bzw. wenn die gesamte, vom Laserstrahl bestrichene Länge einer Tellerfederzunge zwischen 5 und 100, vorzugsweise zwischen 20 und 80 cm beträgt.
Die nur teilweise dargestellte Tellerfeder 1a gemäß Figur 3 und 4 besitzt einen vom Grundkörper 2a nach außen gerichteten Ausleger 3a, der an den Bereichen 6a, mit denen er mit anderen Bauteilen in Berührung kommt, eine größere Härte aufweist als der übrige Tellerfedergrundkörper 2a. Die zusätzliche Härtung ist hier als Oberflächenhärtung 7a gebildet und mittels einer der beschriebenen Verfahren durchgeführt. Der Außenrand lla des Tellerfedergrundkörpers hat eine Anprägung bzw. Anphasung 12a,und im Obergangsbereich zum Ausleger 3a ist ebenfalls eine Auskehlung 13a vorgesehen. Dieser übergangsbereich 12a, 13a ist von einer Behandlung auf höhere Härte ausgenommen.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern bezieht sich auch auf andere ringförmig ausgebildete tellerartige Bauteile mit nach innen und/oder außen gerichteten Auslegern bzw. Armen oder Zungen, die zumindest in gewissem Empfang federnde Eigenschaften aufweisen, wie zum Beispiel Lamellen und die nach der Erfindung auf höhere Härte gebrachte Bereiche besitzen.
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Claims

Patentansprüce 1. Tellerfeder mit einem ringartig verlaufenden Grundkörper, von dem aus sich nach radial außen und/oder innen erstreckende Ausleger, wie Zungen oder dergleichen ausgehen, wobei bei wenigstens einzelnen die Härte zumindest im Bereich der Ausleger, Zungenspitzen oder dergleichen größer ist als die Härte des Tellerfedergrundkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß die höhere Härte im Bereich der Ausleger, Zungenspitzen (3a, 4) oder dergleichen durch sogenannte Kurzzeithärtung mittels Korpuskularbestrahlung (bei 6, 6a) erzeugt ist.
2. Tellerfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die höhere Härte im Bereich der Ausleger, Zungenspitzen (3a, 4) oder dergleichen durch eine Elektronenstrahlhärtung (bei 6, 6a) erzeugt ist.
3. Tellerfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die höhere Härte im Bereich der Ausleger, Zungenspitzen (3a, 4) oder dergleichen durch Laserstrahlhärtung (bei 6, 6a) erzeugt ist.
4. Tellerfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die höhere Härte eine Oberflächenhärtung (7, 7a) ist.
5. Tellerfeder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die höhere Härte (bei 6, 6a) durch eine Selbst- bzw. Eigenabschreckung erzeugt ist.
6. Tellerfeder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Oberfläche (7, 7a) und der höheren Härte (bei 6, 6a) ein Rest-Austenitanteil in Höhe von 10 bis 40 % des Austenitanteiles des außerhalb der höheren Härte, insbesondere des im Tellerfedergrundkörper (2, 2a) befindlichen Austenitanteiles, vorhanden ist.
7. Tellerfeder mit einem ringartig verlaufenden Grundkörper, von dem aus sich nach radial innen und/oder außen erstreckende Ausleger, Zungen oder dergleichen ausgehen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im Bereich der Ausleger, Zungenspitzen (3a, 4) oder dergleichen Rost, Korrosion bzw. Oxydation durch eine Kurzzeitbehandlung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 beseitigt ist.
8. Tellerfeder mit einem ringartig verlaufenden Grundkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,daß Rost,Korrosion bzw.

Oxydschichten durch Verdampfen mittels Elektronenstrahlbehandlung (bei 6, 6a) beseitigt sind.
9. Tellerfeder mit einem ringartig verlaufenden Grundkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Rost, Korrosion bzw.

Oxydschichten durch Verdampfen mittels Laserstrahlbehandlung (bei 6, 6a) beseitigt sind.
10. Tellerfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Korpuskularstrahlung zumindest annähernd senkrecht (III) auf die zu härtenden Bereiche (6, 6a) der Ausleger, Tellerfederzungenspitzen (3a, 4) oder dergleichen aufbringbar ist.
11. Tellerfeder nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Korpuskularstrahlung zumindest annähernd parallel (IV) auf die zu reinigenden Flächen aufbringbar ist.
12. Tellerfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Härtung bzw. Behandlung impulsartig erfolgt, das heißt eine sogenannte Impulshärtung ist.
13, Tellerfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine oszillierende Bestrahlung erfolgt.
14. Tellerfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Laser ein sogenannter Impulslaser verwendet wird.
15. Tellerfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung mit Laser oder Elektronenstrahl in Form von streifenförmigen Linien (9, 10) erfolgt.
16. Tellerfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung schlangenlinienförmig (9) erfolgt.
17. Tellerfeder nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 15 und 200, vorzugsweise zwischen 20 und 80 Bestrahlungslinien quer pro Tellerfederzunge (4) aufgebracht sind.
18. Tellerfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung punktförmig (8) erfolgt.
19. Tellerfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl (III, IV) und/oder die Tellerfeder (1) rotiert.
20. Tellerfeder mit einem ringartig verlaufenden Grundkörper, von dem aus sich radial nach außen und/oder innen erstreckende zur Abstützung an anderen Elementen bzw. zur Drehmomentübertragung von bzw. auf andere Elemente dienende Ausleger ausgehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausleger (3a) zumindest annähernd an ihren zur Anlage an anderen Elementen kommenden Bereichen (7a) eine größere Härte als die des Tellerfedergrundkörpers (2a) aufweisen und daß diese größere Härte ausgeführt ist nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19.
21. Tellerfeder nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Obertragungsbereich (12a, 13a) vom Tellerfedergrundkörper (2a) in die Ausleger (3a) ausgespart ist von der Behandlung nach einem der Ansprüche 1 bis 20.