DE3642454A1 - Scheibenfoermiger koerper, wie kupplungsscheibe fuer kfz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen scheibenartigen Körper zur Dreh­ monentübertragung, wie eine Kupplungsscheibe, insbesondere für Kraft­ fahrzeuge mit einer einen Flansch tragenden Nabe und darauf vorge­ sehenen Reibbelägen, wobei die Nabe eine Profilierung, wie insbeson­ dere ein Keilwellenprofil besitzt zur drehfesten Mitnahme auf einem Gegenprofil, wie einer Getriebewelle. Solche Scheibenkörper können z.B. zwischen einer Schwungscheibe eines Motors und der Druckplatte einer Reibungskupplung im Kraftübertragungsweg zwischen Motor und Getriebe eines Fahrzeuges verwendet werden, auch im Bereich eines Drehmomentwandlers, z.B. im Zusammenhang mit einer Wandlerüber­ brückungskupplung oder dergleichen.

Um Verschleiß und Passungsrostbildung zwischen der Verzahnung der Nabe und der der Getriebewelle zu vermeiden, ist für Kupplungsscheiben bereits vorgeschlagen worden, die gesamte Nabe, also den Nabenkörper mitsamt dem Flansch mit einer Nickelschicht zu überziehen und zwar durch sogenanntes stromloses Vernickeln. Das stromlose Vernickeln allgemeinen kann z.B. nach dem sogenannten Blasberg®-Verfahren, dem Durnicoat®-Verfahren, dem Kanigen®-Verfahren und anderen erfolgen, wobei Schichtdicken in der Größenordnung von ca. 30 µ aufgebracht werden.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, bei Gegenständen der eingangs erwähnten Art an dem Verschleiß besonders ausgesetzten Partien einen Verschleißschutz zu gewährleisten bzw. die Bildung von Passungsrost zu verhindern und weiterhin eine preiswertere und tech­ nisch einfache Herstellung eines solchen Schutzes zu ermöglichen.

Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erzielt, daß die Nabe lediglich partiell mit einem Verschleißschutz versehen wird, ins­ besondere mit einer metallischen Schicht versehen wird, die durch stromloses, chemisches Metallisieren aufgebracht wird, also durch ein Überziehen mit einer Metallschicht, wie insbesondere durch das sogenannte stromlose Vernickeln.

Dabei kann diese partielle Nickel-Phosphor-Schicht lediglich im Be­ reich der Verzahnung aufgebracht werden und/oder an anderen, dem Ver­ schleiß besonders ausgesetzten Stellen, wie beispielsweise an denjeni­ gen Partien der Nabe, die - bei der Verwendung innerhalb sogenannter "gedämpfter" Kupplungsscheiben, bei denen nämlich der Nabenflansch axial zwischen einer Mitnehmerscheibe, an der die Reibbeläge befestigt sind und einer Gegenscheibe vorgesehen ist und wobei zwischen Flansch einerseits und Mitnehmer- und Gegenscheibe andererseits Kraftspeicher in fensterförmigen Ausnehmungen vorgesehen sind und einer Relativver­ drehung entgegen wirken und wobei weiterhin Verbindungsmittel die Mitnehmer- und Gegenscheibe miteinander verbinden und die sich am Ende der Relativverdrehung an Anschlagkonturen von fensterförmigen Ausneh­ mungen des Nabenflansches anlegen können - von Kraftspeichern bzw. Abstandsbolzen beaufschlagt werden, also z.B. an den Nabenfenstern bzw. den Bolzenfenstern.

Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung beträgt die Schicht­ dicke zwischen 5-20 µ, vorzugsweise zwischen 8-15 µ und kann zwischen 2 bis 15% Phosphorgehalt aufweisen.

Es kann gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung diese Nickel­ schicht, die im Abscheidungszustand eine Härte in der Größenordnung von ca. 550 HV aufweist, durch eine Wärmebehandlung auf eine erheblich höhere Härte gebracht werden und zwar bis in die Größenordnung von 1000 HV.

Der Erfindung lag die weitere Aufgabe zugrunde, bei den sogenannten zusammengesetzten Naben Verschleiß und Passungsausbildung zu vermeiden und Verschleiß- bzw. Passungsrost- geschützte Teile zu erhalten, die in besonders preiswerter und wirtschaftlicher und auch in technisch einfacher Weise hergestellt werden können. Bei derartigen zusammen­ gesetzte Naben wird ein scheibenartiger Flansch und ein mit einem Keilwellenprofil versehener Nabenkörper miteinander befestigt. Eine formschlüssige und drehfeste Verbindung kann z.B. dadurch gebildet werden, daß der Flansch im Bereich seiner zentralen Öffnung mit einer Verzahnung versehen ist, die sich beim Zusammenfügen der beiden Körper in eine Tragschulter der Nabe eingräbt. Die axiale Sicherung des Flansches auf dem Nabenkörper kann auf der einen Seite des Flansches dadurch erfolgen, daß am Nabenkörper eine Anlageschulter vorgesehen ist, gegen die der Flansch beim Aufeinanderschieben aufgelegt wird und auf der anderen Seite kann eine weitere Schulter z.B. durch Verstemmen gebildet werden.

An sich würde sich hier die näher liegende und zunächst einfach erschei­ nende Möglichkeit anbieten, nämlich das stromlose Vernickeln des gesamten Nabenkörpers vorzunehmen und anschließend das Befestigen des Nabenkörpers und des Flansches miteinander, weil dies bereits eine erhebliche Verbilli­ gung ergeben würde. Diese Möglichkeit scheidet aber bei genauer Betrach­ tung deshalb aus, weil beim Aufpressen des Flansches auf den Nabenkörper eine Verengung des Verzahnungsprofiles des Nabenkörpers (in einer unzuläs­ sigen Größenordnung von etwa 0,1 mm) auftritt. Solchen Auswirkungen wird üblicherweise mit einer entsprechenden Toleranzvorhaltung begegnet, was jedoch hier nicht möglich ist, weil die Durchmesserverengung praktisch nur ein Bereich der axialen Erstreckung des Flansches auftritt, während die axiale Länge des Nabenkörpers erheblich größer ist. Hier setzt die weitere Erfindung ein, indem nämlich die Nabe nur im Bereich der Verzahnung mit dem entsprechenden Verschleißschutz versehen ist. Demnach sind insbeson­ dere die Befestigungsbereiche der zusammengesetzten Nabe, nämlich der verzahnte Bereich des Flansches und der Verstemmbereich nicht mit dem Verschleißschutz versehen, wodurch neben einer erheblichen Verbilligung auch weiterhin gewährleistet ist, daß die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Festigkeit nicht beeinträchtigt werden, nachdem an diesen gefährdeten Stellen keine für das Vernickeln erforderliche Behandlungen, insbesondere Beizbehandlungen, welche eine Wasserstoffversprödung mit sich bringen würden, erforderlich sind.

Es kann weiterhin vorteilhaft sein, wenn die Nabe im Bereich außerhalb der Nickelschicht mit einer Oberflächenschutzschicht, wie insbesondere phos­ phatiert ist. Zweckmäßigerweise erfolgt dabei das Phosphatieren nach einem Verfahren ohne Beizen, um an den Befestigungsstellen eine Wasserstoffver­ sprödung und eine damit verbundene Festigkeitsreduzierung zu vermeiden.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der par­ tiellen, nach dem stromlosen Vernickeln aufgebrachten Schicht auf die Keilwellenverzahnung, welches sich dadurch auszeichnet, daß die einzelnen Schritte zur Bildung der stromlos partiell aufgebrachten Nickelschicht im Bereich des Verzahnungsprofils der Nabe nach dem Räumen dieses Profiles in der Nabe und bei zusammengesetzten Naben nach dem Befestigen von Nabenkör­ per und Flansch und nach dem Räumen des Verzahnungsprofils der Nabe gebil­ det wird. Dabei kann sich ein Verfahren besonders eignen, wonach eine Mehrzahl von Naben Stirnseite an Stirnseite unter Zwischenlage von Dich­ tungen zu einer Säule geschichtet und an den Stirnseiten der Säule - gege­ benenfalls unter Verwendung von Dichtungen - Zu- und Abfluß für die Be­ handlungslösungen angeschlossen werden.

Es hat sich als überaus vorteilhaft erwiesen, wenn die zumindest die die Nickelschicht ergebende Flotte pulsierend durch die Innenbohrungen der Naben geführt wird, da dann eine optimale gleichmäßige Schicht an allen Naben erzielt werden kann. Es kann weiterhin von Vorteil sein, wenn zumin­ dest die die Nickelschicht ergebenden Flotte im Pilgerschrittverfahren durch die Innenbohrungen der Naben geführt wird.

Ein weiterer Verfahrensschritt zur Herstellung einer Nabe gemäß der Erfin­ dung zeichnet sich dadurch aus, daß die Nabe nach der Durchführung der zum Vernickeln der Verzahnungsprofile erforderlichen Verfahrensschritte, zu denen wenigstens einzelne der folgenden gehören:

Alkalische Abkochentfettung
mindestens einmal Klarspülen
Beizen in HCL oder H₂SO₄ Beize
Fließspülen
Dekapieren im Säurebad
Fließspülen
Vernickeln
Fließspülen

anschließend noch phosphtiert wird. Dabei ist es von Vorteil, wenn ein Phosphatierverfahren ohne Beizvorgang angewendet wird.

Anhand der Fig. 1 und 2 sei die Erfindung näher erläutert:

Dabei zeigt:

Fig. 1 die Erfindung anhand einer Kupplungsscheibe für Kraftfahrzeuge,

Fig. 2 eine Anordnung von Naben während eines der Verfahrensschritte zur Herstellung desselben.

Die Kupplungsscheibe 1 gemäß Fig. 1 besitzt eine sogenannte zusammenge­ setzte Nabe 2, bestehend aus Nabenkörper 3 und aufgepreßtem Flansch 4. Dieser Flansch hat in an sich bekannter Weise ein Verzahnungsprofil, mit dem er auf die Tragschulter 5 in Achsrichtung bis zur Anlage an eine Schulter 6 auf den Nabenkörper 3 aufgeschoben ist. Auf der der Schulter abgekehrten Seite des Flansches 4 ist eine Schulter 7 in eine ringförmige Auskehlung des Flansches in an sich ebenfalls bekannter Weise hineinge­ drückt. Der Nabenflansch ist zwischen einer Mitnehmerscheibe 8, die die Reibbeläge 9 trägt und einer Gegenscheibe 10 angeordnet. Mitnehmer -und Gegenscheibe 8 und 10 sind durch Verbindungsmittel in Form von Absstands­ bolzen 11 miteinander verbunden. Die Abstandsbolzen 11 greifen hier in fensterförmige Ausnehmungen 12 des Nabenflansches ein und die Seitenwan­ dungen dieser fensterförmigen Ausnehmungen 12 dienen als Anschlag für die Abstandsbolzen 11 und begrenzen somit die Relativverdrehung von Mitnehmer- und Gegenscheibe gegenüber der Nabe. Dieser Relativverdrehung wirken Kraftspeicher 13 entgegen, die sowohl in fensterförmigen Ausnehmungen 14, 15 und Mitnehmer- und Gegenscheibe 8 bzw. 10 als auch in fensterförmi­ gen Ausnehmungen 16 des Nabenflansches vorgesehen sind.

Die Nabe 2 weist im Bereich der zentralen Bohrung des Nabenkörpers 3 ein Keilwellenprofil 17 auf und die Nabe ist partiell und zwar im Bereich der Keilwellenverzahnung, wie dies mit 18 strichliert angedeutet ist, mit einer Nickelschicht versehen, die stromlos aufgebracht ist. Gegebenenfalls zusätzlich kann die Nabe an den Fenstern 12 und/oder 16 ebenfalls nur partiell mit einer nach dem erwähnten Verfahren aufgebrachten Nickel­ schicht versehen sein. Die übrigen, nicht mit einer Nickelschicht versehe­ nen Oberflächenschichten der Nabe 2 können mit einer Phosphatschicht ver­ sehen sein.

In Fig. 2 ist eine aus einer Mehrzahl von Stirnseite an Stirnseite auf­ einandergeschichteten Naben 2 gebildete Säule dargestellt. Zwischen den Stirnseiten der einzelnen Naben sind Dichtungen 19 vorgesehen und an den Enden der Säule ist ein Zufluß 20 bzw. Abfluß 21, ebenfalls unter Zwischenführung von Dichtungen 19 vorgesehen. Zumindest diejenige Be­ handlungsflotte, durch die die eigentliche Nickelschicht aufgebracht wird, wird dabei pulsierend, wie dies durch den Pfeil 22 angedeutet ist, durch die Säule hindurchgeleitet oder aber im Pilgerschritt, wie dies mit 23 angedeutet ist. Dies ergibt eine besonders gleichmäßige Nickelschicht 18 im Bereich des Keilwellenprofils 17.

Claims (13)

1. Scheibenartiger Körper, wie Kupplungsscheibe für Kraftfahrzeuge mit einer einen Flansch tragenden Nabe und darauf vorgesehenen Reibbe­ lägen, wobei die Nabe eine Profilierung, wie insbesondere ein Keil­ wellenprofil besitzt zur drehfesten Mitnahme auf einem Gegenprofil, wie einer Getriebewelle und wobei die Nabe einen Überzug aus Nickel, insbesondere eine durch stromloses Vernickeln aufgebrachte Schicht besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickelschicht (18) ledig­ lich partiell auf die Nabe aufgebracht ist.

2. Scheibenartiger Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickelschicht (18) im wesentlichen im Bereich der Keilwellenver­ zahnung (17) aufgebrecht ist.

3. Scheibenartiger Körper, dessen Nabe einen Flansch trägt, der axial zwischen einer die Reibbeläge tragenden Mitnehmerscheibe und einer Gegenscheibe vorgesehen ist, die über Verbindungsmittel aneinander befestigt sind, bei der weiterhin zwischen Flansch und Mitnehmer- und Gegenscheibe wirksame Kraftspeicher vorgesehen sind, die Kraft­ speicher und/oder die Verbindungsmittel in fensterförmigen Ausneh­ mungen des Flansches vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die partielle Nickelbeschichtung im Bereich der Ausnehmungen (16) für die Kraftspeicher (13) und/oder an den Anschlagbereichen (12) für die Verbindungsmittel (11) vorgesehen ist.

4. Scheibenartiger Körper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickelschicht (18) eine Stärke zwischen 5-20, vorzugsweise zwischen 8-15 µ beträgt.

5. Scheibenartiger Körper nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickelschicht (18) mittels Wärmebe­ handlung auf eine erheblich höhere als dem Abscheidungszustand ent­ sprechende Härte gebracht ist.

6. Scheibenartiger Körper, nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die höhere Härte in der Größenordnung von 800-1100, vorzugsweise zwischen etwa 900 und 1000 HV liegt.

7. Scheibenartiger Körper nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Nabenkörper an den nicht mit Nickel versehenen Bereichen eine phosphatierte Schicht besitzt.

8. Verfahren zur Herstellung einer Nabe nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Räumen des Verzahnungsprofils (17) in der Nabe (2) - bei zusammengesetzten Naben (2) nach dem Befestigen von Nabenkörper (3) und Flansch (4) und nachdem das Verzahnungsprofil (17) in der Nabe (2) gebildet ist, die einzelnen Schritte zur Bildung der stromlos partiell aufge­ brachten Nickelschicht (18) erfolgen.

9. Verfahren zur Herstellung einer Nabe nach mindestens einem der An­ sprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Naben (2), Stirnseite an Stirnseite, unter Zwischenlage von Dichtun­ gen (19) zu einer Säule geschichtet und an den Stirnseiten der Säule - gegebenenfalls jeweils unter Verwendung von Dichtungen (19) - Zu- bzw. Abfluß (20, 21) für die Behandlungslösungen angeschlossen wer­ den.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Nickelschicht (18) ergebende Flotte pulsierend (22) durch die Innenbohrungen der Naben (2) geführt wird.

11. Verfahren zur Herstellung einer Nabe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die die Nickelschicht (18) ergebende Flotte im Pilgerschritt (23) durch die Innenbohrungen der Naben (2) geführt wird.

11. Verfahren zur Herstellung einer Nabe nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe nach dem Vernickeln (18) der Verzahnungsprofile (17) erforderlichen Ver­ fahrensschritten, zu denen wenigstens einzelne der folgenden gehören alkalische Abkochentfettung
mindestens einmal Klarspülen
Beizen in HCL oder H₂SO₄-Beize
Fließspülen
Dekapieren im Säurebad
Fließspülen
Vernickeln
Fließspülenphosphatiert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Phos­ phatieren ohne Beizvorgang erfolgt.