DE3818812A1

DE3818812A1 - Kupplungsscheibe mit zweigeteilter nabe

Info

Publication number: DE3818812A1
Application number: DE3818812A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Bittenbring; Karlheinz Dipl Ing Hofmann; Manfred Dipl Ing Klein; Klaus Mackert; Harald Raab
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1988-06-03
Filing date: 1988-06-03
Publication date: 1989-12-14
Also published as: BR8902548A; FR2632695B1; GB2219373A; ES2014140A6; US4966269A; GB2219373B; GB8912550D0; FR2632695A1

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

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).