DE3818812A1 - Kupplungsscheibe mit zweigeteilter nabe - Google Patents
Kupplungsscheibe mit zweigeteilter nabeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsscheibe, insbesonde
re für eine Reibungskupplung in einem Kraftfahrzeug, bestehend
aus einer Nabe, die über eine Innenverzahnung drehfest - aber
axial verschiebbar - auf eine Getriebewelle aufgesetzt ist, wobei
die Nabe mit einer scheibenförmigen Nabenscheibe fest verbunden
ist und die Verbindung über eine Profilierung beider Teile er
folgt, die im wesentlichen spielfrei ausgeführt ist, ein axialer
Anschlag für die Nabenscheibe vorgesehen ist und die axiale und
umfangsmäßige Verbindung beider Teile durch einen Materialverfor
mungsvorgang an der Nabe dergestalt erfolgt, daß partiell Naben
material plastisch in die Zwischenräume der Profilierung unter
Bildung eines axialen Anschlages durch verformtes Material ge
bracht ist.
Die oben beschriebene Art der Verbindung einer Nabe mit einer Na
benscheibe ist beispielsweise aus der DE-OS 22 20 657 bekannt.
Dabei mußte die Nabe in aufwendigen, spanabhebenden Verfahren
exakt hergestellt werden. Vor dem plastischen Verformen des Na
benmateriales mußten die Verzahnungsbereiche sowohl der Nabe als
auch der Nabenscheibe einerseits möglichst spielfrei hergestellt
werden, andererseits sollten sie sich noch leicht montieren las
sen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Bauteil Nabe - Na
benscheibe mit möglichst geringem Herstellungsaufwand herstellen
und zu einer Einheit zusammenfügen zu können, so daß eine ein
wandfreie Funktion gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des
Hauptanspruches gelöst. - Durch Verwendung vergütbaren Sinter
stahles zur Herstellung der Nabe ist eine Möglichkeit gegeben,
die recht komplizierte Form der Nabe praktisch ohne spanabhebende
Bearbeitung herzustellen. Durch Fertigen der Nabe als Sinterbau
teil wird in einem Arbeitsvorgang eine für dieses Bauteil notwen
dige Qualität der Form und der Oberfläche erzielt. Dadurch ist
eine deutliche Vereinfachung und Verbilligung der Herstellung ei
ner solchen Nabe möglich.
Vorteilhafterweise weist die Materialdichte der gesinterten Nabe
zumindest im Verformungsbereich einen Mindestwert von 7 g/cm3
auf. Durch diese Materialdichte ist sichergestellt, daß im Be
reich der plastischen Materialverformung entweder keine Risse
auftreten oder diese unterhalb einer die Dauerfestigkeit beein
flussenden Größe bleiben.
Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Nabe nach
dem Sintern einem Anlaßvorgang unterworfen wird - bei einer Tem
peratur von ca. 600°C und einer Dauer von ca. 1 Stunde. Diese
Wärmebehandlung nach dem Herstellungsprozeß der Nabe bewirkt ei
ne Verminderung der Härte bzw. Sprödigkeit und ermöglicht eine
örtliche plastische Materialverformung, die dauerhaft ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Makrohärte
einen Wert von 260 . . . 300 HV 10 und die Kornhärte einen Wert von
380 . . . 450 HV 0,2 auf. Im Bereich dieser beiden Härtewerte ergibt
sich eine optimale Verformbarkeit der Nabe in Verbindung mit ei
ner Dauerfestigkeit entsprechend dem vorgesehenen Verwendungs
zweck.
Die mit der Nabe zu verbindende Nabenscheibe kann dabei als ein
faches Stahlblech-Stanzteil ausgebildet sein.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Profilierung
Teil einer Außenverzahnung der Nabe, wo im Bereich des Sitzes
der Nabenscheibe ein reduzierter Außendurchmesser der Zähne der
Außenverzahnung vorgesehen ist und der durch die Durchmesserun
terschiede gebildete Absatz als Axialanschlag der Nabenscheibe
während des Verformungsvorganges dient. Auf diese einfache Weise
kann die sowieso nötige Außenverzahnung der Nabe gleichzeitig als
Fixierung für die Nabenscheibe dienen, und durch den Durchmesser
unterschied ist eine einwandfreie axiale Anlage während des Ver
formungsvorganges sowie auch während des späteren Betriebes ge
bildet.
Die Nabe weist axial anschließend an die Außenverzahnung mit re
duziertem Außendurchmesser einen zylindrischen Bereich auf, der
im Durchmesser kleiner als der Fußkreisdurchmesser der Verzahnung
ausgeführt ist. Dieser Durchmesser dient der Führung des Stem
pels, der den Verformungsvorgang ausführt.
Der durch den reduzierten Durchmesser und den zylindrischen Be
reich gebildete Absatz ist konisch ausgebildet - mit einer hohl
kehlenartigen Ausnehmung -, wobei sich dieser Konus von der Na
benscheibe wegweisend erweitert. Durch diese Ausbildung wird der
radial äußere Bereich der Verzahnung mit dem reduzierten Außen
durchmesser durch den Stempel in Richtung auf die eingelegte Na
benscheibe derart verformt, daß einerseits die hohlkehlenartige
Ausnehmung nach der Verformung im wesentlichen parallel zur Ra
dialebene verläuft und andererseits verstemmtes Material den vor
dem Zusammenbau noch vorhandenen geringen radialen Spalt zwischen
Nabenscheibe und Nabe ausfüllt und gleichzeitig einen axialen
Überstand erzeugt, der die Nabenscheibe zusätzlich axial fixiert.
Die Erfindung wird anschließend an Hand eines Ausführungsbeispie
les näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:
Fig. 1 die obere Hälfte eines Längsschnittes durch eine Kupplungs
scheibe mit Torsionsschwingungsdämpfer;
Fig. 2 und 3 Schnitt und Ansicht einer Nabe mit Nabenscheibe in
vergrößerter Darstellung;
Fig. 4 und 5 stark vergrößerte Teilausschnitte der Nabe mit Na
benscheibe vor und nach dem Verformungsvorgang.
Fig. 1 zeigt die allgemeine Einbausituation. Eine Kupplungs
scheibe 1 in herkömmlicher Bauart besteht u. a. aus einer Nabe 2,
die über eine Innenverzahnung 3 drehfest - aber axial verschieb
bar - auf eine nicht dargestellte Getriebewelle aufsetzbar ist.
Die Nabe 2 weist eine Profilierung 5 auf, die eine Nabenscheibe 7
mit Spiel in Umfangsrichtung trägt, wobei die Nabenscheibe 7
Fenster zur Aufnahme von Schraubenfedern 8 aufweist. Neben der
Nabenscheibe 7 sind Deckbleche 9 angeordnet, die ebenfalls Fen
ster für die Schraubenfedern 8 aufweisen. Eines dieser Deckble
che 9 ist nach radial außen mit Reibbelägen 10 versehen. Die
Schraubenfedern 8 bilden die Torsionsfederung für den Lastbereich.
Für den Leerlaufbereich sind radial innerhalb kleinere Schrauben
federn 6 vorgesehen, die in entsprechenden Fenstern einer Naben
scheibe 4 angeordnet sind. Diese Nabenscheibe 4 ist auf einen
Teil der Profilierung 5 aufgesetzt und mit dem Material der Na
be 2 durch einen plastischen Verstemmvorgang verbunden.
Einzelheiten der Ausbildung und der Verbindung gehen aus den
Fig. 2 bis 5 hervor.
Die Fig. 2 und 3 zeigen Schnitt A-B und Ansicht der Nabe 2 mit
Nabenscheibe 4 in vergrößerter Darstellung. Die Nabe 2 aus einem
vergütbaren Sinterstahl mit einer Dichte von wenigstens 7 g/cm3
im Bereich der Verformung ist nach dem Herstellvorgang bei einer
Temperatur von 600°C und einer Dauer von ca. 1 Stunde geeignet,
durch einen plastischen Verstemmvorgang mit der Nabenscheibe 4
verbunden zu werden. Die Nabe weist dabei eine Makrohärte von
etwa 260 . . . 300 HV 10 sowie eine Kornhärte von 380 . . . 450 HV 0,2
auf. Die Nabe 2 ist mit Zähnen 16 einer Außenverzahnung 12 ver
sehen, deren Außendurchmesser bei 14 reduziert ist. Entsprechend
diesem reduzierten Außendurchmesser 14 weist die Nabenscheibe 4
eine Innenverzahnung 13 auf, die im wesentlichen spielfrei auf
die Restverzahnung der Nabe aufgesetzt werden kann. Die Naben
scheibe 4 weist weiterhin Fenster 11 zur Aufnahme von Torsionsfe
dern auf. Sie ist als einfaches Blechstanzteil ausgebildet.
Die Zusammenbausituation ergibt sich insbesondere aus Fig. 4,
welche in stark vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt der
Nabe 2 und die Nabenscheibe 4 zeigt. Desweiteren ist der zum Ver
stemmen notwendige Stempel 22 abgebildet. Die Nabe 2 mit ihrer
Außenverzahnung 12, von der ein Teil eines Zahnes 16 sichtbar
ist, ist am einen Ende mit einem reduzierten Außendurchmesser 14
versehen. In diesem Bereich sind die Köpfe der Zähne 16 stark re
duziert. Durch diesen Durchmesserunterschied ergibt sich ein
Axialanschlag 15 für die Nabenscheibe 4, wobei diese an ihrem In
nendurchmesser eine entsprechende Innenverzahnung 13, abgestimmt
auf den reduzierten Außendurchmesser 14, aufweist. Die Naben
scheibe 4 ist dabei im wesentlichen ohne Spiel auf die Verzahnung
mit dem reduzierten Außendurchmesser 14 aufgesetzt, wodurch al
lerdings noch ein geringer Spalt 17 zwischen reduziertem Außen
durchmesser 14 und Innenverzahnung 13 vorhanden ist. Der redu
zierte Außendurchmesser 14 der Verzahnung 12 ist in Achsrichtung
länger als die Materialstärke der Nabenscheibe 4 ausgeführt. In
diesem Bereich ist die Nabe 2 mit einem zylindrischen Bereich 18
versehen, der einen kleineren Durchmesser als der Fußkreis 19 der
Verzahnung 12 aufweist. Zudem ist zwischen diesem zylindrischen
Bereich 18 und dem Ende der Verzahnung eine hohlkehlenartige Aus
nehmung 21 vorgesehen, die einen Konus bildet, der von der Naben
scheibe 4 wegweisend sich öffnet. Dabei wird gegenüber einer Ra
dialebene ein Winkel von etwa 15...30° erzeugt. Im Bereich dieses
so gebildeten Absatzes 20 findet durch den Stempel 22 eine pla
stische Materialverformung statt, um eine feste Verbindung zwi
schen Nabe 2 und Nabenscheibe 4 herbeizuführen. Der Stempel 22
weist eine Bohrung 23 auf, die auf dem zylindrischen Bereich 18
der Nabe 2 aufgesetzt werden kann. Weiterhin weist der Stempel 22
eine Stirnfläche 24 auf, die parallel zur Radialebene verläuft
und der Fläche 26 der Nabenscheibe 4 parallel gegenübersteht. Der
Stempel 22 weist eine Aussparung 25 auf, die sowohl in axialer
als auch in radialer Richtung der gewünschten Materialform nach
der plastischen Verformung entspricht. Der Stempel 22 wird nun in
Richtung auf die Nabenscheibe 4 zu bewegt, wodurch die Verzah
nung 12 im Bereich des reduzierten Außendurchmessers 14 plastisch
verformt wird, und zwar derart, daß einerseits der Spalt 17 durch
das Einfließen von Nabenmaterial geschlossen und andererseits
das verstemmte Material entspr. Fig. 5 im Bereich 27 vor der Ver
zahnung aufgeworfen wird, so daß ein axialer Absatz entsteht, der
die Nabenscheibe 4 in Achsrichtung zusätzlich formschlüssig hält.
Wie in Fig. 5 dargestellt, ist die hohlkehlenartige Ausnehmung 21
von Fig. 4 verschwunden da durch den plastischen Verformungsvor
gang und entsprechend der Form der Aussparung 25 des Stempels 22
nun eine Stirnfront entstanden ist, die parallel zur Radialebene
verläuft. Durch diesen Umformvorgang sind sämtliche Zähne 16 im
Bereich des reduzierten Außendurchmessers 14 von der Seite der
hohlkehlenartigen Ausnehmung 21 her plastisch verformt und es ist
so eine drehfeste und axial feste Verbindung zwischen Nabenschei
be 4 und Nabe 2 hergestellt.
Claims (10)
1. Kupplungsscheibe, insbesondere für eine Reibungskupplung in
einem Kraftfahrzeug, bestehend aus einer Nabe, die über eine
Innenverzahnung drehfest - aber axial verschiebbar - auf eine
Getriebewelle aufgesetzt ist, wobei die Nabe mit einer schei
benförmigen Nabenscheibe fest verbunden ist und die Verbindung
über eine Profilierung beider Teile erfolgt, die im wesentli
chen spielfrei ausgeführt ist, ein axialer Anschlag für die
Nabenscheibe vorgesehen ist und die axiale und umfangsmäßige
Verbindung beider Teile durch einen Materialverformungsvorgang
an der Nabe erfolgt, dergestalt, daß partiell Nabenmaterial
plastisch in die Zwischenräume der Profilierung unter Bildung
eines axialen Anschlages durch verformtes Material gebracht
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Nabe (2) aus einem vergütbaren Sinterstahl besteht.
2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Materialdichte der gesinterten Nabe (2) zumindest im Ver
formungsbereich einen Mindestwert von 7 g/cm3 aufweist.
3. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Nabe (2) nach dem Sintern einen Anlaßvorgang
bei einer Temperatur von ca. 600°C und einer Dauer von ca.
1 Stunde durchläuft.
4. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Makrohärte einen Wert von 260...300 HV 10
und die Kornhärte einen Wert von 380...450 HV 0,2 aufweist.
5. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Nabenscheibe (4) als Stahlblech-Stanzteil
ausgebildet ist.
6. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Profilierung (5) Teil einer Außenverzahnung
(12) der Nabe (2) ist, wobei im Bereich des Sitzes der Naben
scheibe (4) ein reduzierter Außendurchmesser (14) der Zähne
(16) der Außenverzahnung (12) vorgesehen ist und der durch die
Durchmesserunterschiede gebildete Absatz als Axialanschlag
(15) der Nabenscheibe (4) während des Verformungsvorganges
dient.
7. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Nabe (2) axial anschließend an die Außenver
zahnung (12) mit reduziertem Außendurchmesser (14) einen zy
lindrischen Bereich (18) aufweist, der im Durchmesser kleiner
als der Fußkreisdurchmesser (19) der Verzahnung (12) ausge
führt ist.
8. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Absatz (20) zwischen reduziertem Außendurch
messer (14) und zylindrischem Bereich (18) gegenüber einer Ra
dialebene konisch ausgebildet ist - mit einer hohlkehlenarti
gen Ausnehmung (21) und einer Schräge von etwa 15...30° gegen
über der Radialebene.
9. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Verformungsvorgang mittels eines Stempels
(22) erfolgt, der an der Nabe (2) auf dem zylindrischen Be
reich (18) geführt ist, auf die bereits in die Verzahnung (12)
eingelegte Nabenscheibe (4) zu bewegt wird und die Verformung
derart erfolgt, daß der konische Absatz (20) mit der hohlkeh
lenartigen Ausnehmung (21) nach der Verformung im wesentlichen
parallel zur Radialebene verläuft.
10. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Stempel (22) eine parallel zur Radialebene
verlaufende Stirnfläche (24) aufweist, die nach dem Verfor
mungsvorgang an der dem Absatz gegenüberliegenden Fläche (26)
der Nabenscheibe (4) anliegt, sowie eine konzentrische Ausspa
rung (25), die gegenüber der Stirnfläche (24) zurückversetzt
ist - um das Maß der axialen Ausdehnung des verstemmten Mate
riales (27).
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