DE3935342A1 - Kupplungsscheibe fuer elektromagnetische kupplungseinrichtungen und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrpolige, aus magnetisier­ barem Material bestehende Kupplungsscheibe für eine elektromagnetische Kupplungseinrichtung, mit einer in Eingriff mit einer weiteren Kupplungsscheibe der Kupplungs­ einrichtung bringbaren Arbeitsfläche und einer dieser gegenüberliegenden Rückseite auf der gegenüberliegenden Seite der Kupplungsscheibe, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Kupplungsscheibe.

Die Erfindung befaßt sich also mit der Ausgestaltung und Herstellung von Kupplungsscheiben für elektromagnetische Kupplungseinrichtungen wie Kupplungen oder Bremsen, wobei die Kupplungsscheibe Teil einer drehbaren oder nicht- drehbaren Feldanordnung oder ein drehbarer oder nicht-dreh­ barer Anker sein kann.

Aus der US-PS 41 87 939 ist eine typische elektromagne­ tische Kupplungseinrichtung, und zwar in diesem speziellen Fall eine Kupplung, bekannt, welche eine drehbare Anker­ scheibe aus magnetisierbarem Material, wie z.B. Stahl, umfaßt, sowie eine Felderzeugungsanordnung mit einer drehbaren Kupplungsscheibe bzw. mit einem Rotor, die bzw. der ebenfalls aus magnetisierbarem Material besteht. Wenn die Spule der Felderzeugungsanordnung erregt wird, folgt der magnetische Fluß einem gewundenen Pfad zwischen dem Rotor und dem ihm axial gegenüberliegenden Anker und zieht den Anker in Eingriff mit der Arbeitsfläche des Rotors, um die beiden Elemente zu einer gemeinsamen Drehbewegung zu kuppeln.

Bei der bekannten Kupplung gemäß US-PS 41 87 939 ist der Anker mit einem Ring von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten, bananenförmigen Schlitzen versehen, während der Rotor mit zwei konzentrischen Ringen von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten, bananenförmigen Schlitzen versehen ist, die auf gegenüber­ liegenden Seiten des Ringes von Schlitzen in dem Anker liegen. Die bananenförmigen Schlitze bilden Luftspalte hohen magnetischen Widerstandes, die zur Folge haben, daß Rotor und Anker vier Magnetpole definieren, welche bei gegebenem Durchmesser das über die Kupplung übertragbare Drehmoment erhöhen. Durch Ausbildung zusätzlicher Ringe von Schlitzen im Rotor und im Anker kann die Kupplung als sechspolige Kupplung mit noch höherem, übertragbaren Drehmoment ausgebildet werden.

Bis vor kurzem wurden die bananenförmigen Schlitze in üblicher Weise aus dem Rotor und dem Anker ausgestanzt. Die derzeit verfügbaren Stanzverfahren erzwingen jedoch im allgemeinen eine Breite der Schlitze, die nicht wesentlich kleiner sein kann als etwa dreiviertel der Dicke der Scheibe. Infolgedessen ergeben sich Schwierigkeiten beim Ausstanzen mehrerer Ringe von Schlitzen aus einer vergleichsweise dicken Scheibe, welche einen relativ kleinen Durchmesser hat. Außerdem bleiben beim Stanzen an den Kanten der Schlitze Stanzgrate zurück, und es ergeben sich Einschränkungen hinsichtlich der möglichen Lage der Schlitze in der Scheibe und hinsichtlich der Form der Schlitze. Weiterhin ist es schwierig, bei benachbarten Reihen von Schlitzen eine konzentrische Anordnung aufrechtzuerhalten, und es ist auch schwierig, für alle Teile der Scheibe eine gleichmäßige Dicke aufrechtzu­ erhalten. Es ergibt sich somit die Tendenz, daß die Ausgestaltung der Scheibe letztlich durch die verfügbaren Werkzeuge bestimmt wird und nicht durch die angestrebten, magnetischen Eigenschaften.

Eine andere Möglichkeit zum Herstellen von Schlitzen in Rotor und Anker zur Erzeugung von Luftspalten hohen magnetischen Widerstandes besteht darin, in die Scheibe maschinell Kanäle einzuarbeiten, die dann mit nicht-magne­ tischem Material gefüllt werden, um zwischen den Polen Sperren hohen magnetischen Widerstandes zu bilden. Anschließend wird die Scheibe dann maschinell bearbeitet, um die Böden der Kanäle zu entfernen und auf diese Weise das Auftreten von Leckflußfaden für den magnetischen Fluß zu vermeiden, die sich sonst über den Bodenbereich der Kanäle ergeben könnten. Dieses Fertigungsverfahren ist relativ teuer und wird dann noch teurer, wenn jede Scheibe mit zwei oder mehr Ringen hohen magnetischen Widerstandes versehen wird.

Die US-PS 46 85 202 beschreibt die Möglichkeit, in einer Kupplungsscheibe die gewünschten Schlitze mit Hilfe eines Laserstrahls herzustellen. Gemäß der zitierten Patent­ schrift werden mit Hilfe des Laserstrahls kontinuierliche Schlitze hergestellt, welche sofort wieder mit nicht-magnetischem Material gefüllt werden. Gemäß einer Variante dieses Verfahrens werden in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnete, bananenförmige Schlitze hergestellt, die durch unmagnetische Brücken getrennt werden, welche durch Füllen der Zwischenräume zwischen den Schlitzen mit nicht-magnetischem Material hergestellt werden.

Das in der US-PS 46 85 202 beschriebene Verfahren stellt einen bemerkenswerten Fortschritt in der Technologie der Herstellung von Kupplungsscheiben elektromagnetischer Kupplungseinrichtungen dar. Auch dieses bekannte Verfahren leidet jedoch an gewissen Einschränkungen. Beispielsweise muß für die Erzeugung von Schlitzen mit einer ins Gewicht fallenden radialen Breite ein sehr leistungsstarker Laser eingesetzt werden, der einen Strahl mit erheblichem Durchmesser erzeugt. Außerdem ergeben sich wegen des Füllens der ausgeschnittenen Schlitze insgesamt oder in dem Bereich der Brücken gewisse Einschränkungen hinsichtlich der Querschnittsform und/oder Orientierung der Schlitze.

Gemäß einer jüngeren Anmeldung der Anmelderin (US-Patentanmeldung Serial No. 133-145 vom 14. Dezember 1987) werden die Schlitze in einer Scheibe einer elektro­ magnetischen Kupplung ebenfalls unter Verwendung eines Lasers hergestellt. Dabei folgt der Laserstrahl der Kontur jedes der Schlitze, so daß für jeden Schlitz ein Material­ butzen aus dem Material der Scheibe ausgeschnitten wird. Dieses Verfahren gestattet eine verhältnismäßig genaue Steuerung von Form, Lage und Oberflächenqualität der Schlitzwände, ist jedoch im Hinblick auf fertigungs­ technische Erfordernisse etwas langsam, da der gesamte Umfang jedes Schlitzes mit Hilfe des Laserstrahls abgefahren werden muß. Außerdem ist es erforderlich, den Laufweg des Laserstrahls jedesmal neu zu programmieren, wenn Form, Lage oder Größe der Schlitze geändert werden.

Ausgehend vom Stand der Technik und den vorstehend erläuterten Problemen bei den vorbekannten Verfahren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte elektromagnetische Kupplungsscheibe anzugeben, welche bei vorgegebenem Durchmesser der Erregerwicklung der Kupplung die Übertragung eines höheren Drehmomentes gestattet und gleichzeitig weniger anfällig für Änderungen im Ferti­ gungsprozeß ist, und ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Kupplungsscheibe anzugeben.

Die gestellte Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Kupplungsscheibe der eingangs angegegebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in der Rückseite der Kupp­ lungsscheibe benachbarte magnetische Pole voneinander trennende, radial im Abstand voneinander angeordnete, in Umfangsrichtung der Kupplungsscheibe verlaufende Reihen von im Abstand von der Arbeitsfläche endenden Nuten vorgesehen sind, von denen jede einen geschlossenen Boden und einander gegenüberliegende Seitenwände aufweist. Was das Herstel­ lungsverfahren anbelangt, so wird die gestellte Aufgabe durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 16 gelöst.

Es ist ein wichtiger Vorteil von Kupplungsscheibe und Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung, daß die Nuten in der Kupplungsscheibe mit Hilfe eines relativ einfachen, aber präzisen Metall-Rollverfahrens bzw. -Drückverfahrens hergestellt werden können.

Ein weiterer Vorteil von Kupplungsscheibe und Herstel­ lungsverfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß das beim Einrollen der Schlitze verdrängte Material zur Herstellung verschiedener, funktionell wichtiger Komponenten der Kupplungsscheibe verwendet werden kann.

Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn erfin­ dungsgemäß zwischen benachbarten Nuten verstärkende Brücken ausgebildet werden und wenn - ggf. zusätzlich - in der Arbeitsfläche der Scheibe ein zweiter Satz von Nuten hergestellt wird, um die Magnetpole der Kupplungsscheibe besser zu definieren und voneinander zu trennen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer elektromag­ netischen Kupplungsscheibe gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht der Kupplungsscheibe gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Draufsicht auf die Scheibe gemäß Fig. 1, gesehen von der Linie 3-3 in dieser Figur,

Fig. 4 einen vergrößerten Teilquerschnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3 mit einer schematischen Darstellung der Nuten an der Rückseite der Scheibe;

Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 3;

Fig. 6 eine Teildraufsicht auf die Scheibe gemäß Fig. 5, gesehen von der Linie 6-6 in dieser Figur;

Fig. 7 eine der Darstellung gemäß Fig. 4 ähnliche Querschnittsdarstellung für eine abgewandelte Ausführungsform einer Kupplungsscheibe gemäß der Erfindung;

Fig. 8 bis 13 weitere der Querschnittsdarstellung gemäß Fig. 7 entsprechende Querschnitte durch weitere abgewandelte Ausführungsformen von Kupplungsscheiben gemäß der Erfindung.

Im einzelnen zeigen die Zeichnungsfiguren eine Kupplungs­ scheibe 20 zur Verwendung in einer elektromagnetischen Kupplungseinrichtung, wie z.B. einer elektromagnetischen Kupplung oder Bremse. Während es sich bei der Scheibe um einen Anker handeln könnte, ist sie in der Zeichnung als Bestandteil eines Kupplungsrotors 21 dargestellt, der beispielsweise gemäß der eingangs erwähnten US-PS 41 87 939 ausgebildet sein kann.

Wie Fig. 1 zeigt, ist der Rotor 21 beim Ausführungsbeispiel ein kreisrundes Bauteil mit einem axial verlaufenden äußeren Flansch 22 und einer sich in axialer Richtung erstreckenden, innen liegenden Nabe 23, wobei die Elemente 22 und 23 vorzugsweise einstückig mit einer Fläche 24 der Scheibe 20 verbunden sind, welche die Rückseite der Scheibe bildet, während die gegenüberliegende Fläche 25 (Fig. 4) der Scheibe 20 die Arbeitsfläche der Scheibe 20 bzw. des Rotors 21 bildet und reibschlüssig in Eingriff mit dem Anker einer Kupplung gebracht werden kann. Dabei definieren der Flansch 22 und die Nabe 23 einen äußeren bzw. einen inneren Polring des Rotors 21.

Der Rotor 21 ist in konventioneller Weise aus einem Material mit geringem magnetischen Widerstand, wie z.B. Stahl, hergestellt. Der Rotor 21 könnte ein nachträglich maschinell bearbeitetes Gußteil sein. Vorzugsweise wird der Rotor 21 jedoch durch Stanzen oder Tiefziehen hergestellt.

Speziell bildet der in Fig. 1 bis 6 gezeigte Rotor 21 ein Element einer sechspoligen Kupplung, und die Scheibe 20 weist folglich drei konzentrische Ringe 30 auf (Fig. 3), über die ein geringerer magnetischer Fluß fließt als durch die übrigen Bereiche der Kupplungsscheibe 20. Einer der Magnetpole wird dabei durch den ringförmigen Scheiben­ bereich gebildet, welcher sich radial innerhalb des inneren Ringes befindet. Zwei weitere Pole werden durch die ringförmige Fläche zwischen dem inneren Ring und dem mittleren Ring definiert. Ein vierter und ein fünfter Pol werden durch die ringförmige Fläche zwischen dem mittleren Ring und dem äußeren Ring definiert, während ein sechster Pol durch die ringförmige Fläche außerhalb des äußeren Ringes definiert wird.

Gemäß einem wichtigen Merkmal der Erfindung werden die Ringe 30 durch Nuten gebildet, welche geschlossene Böden haben und in der rückwärtigen Fläche bzw. der Rückseite 24 der Scheibe 20 in spezieller Weise hergestellt werden. Dabei ist zu beachten, daß Kupplungsscheiben mit magne­ tischen Sperren, die durch offene Schlitze oder durch mit nicht-magnetischem Material gefüllte Schlitze gebildet werden, schwieriger herzustellen sind als die erfin­ dungsgemäße Kupplungsscheibe 20, die mit Nuten versehen ist und sich mit hoher Produktionsgeschwindigkeit herstellen läßt, wobei die erfindungsgemäße Kupplungsscheibe für gewisse Fertigungstoleranzen und für Ermüdungsbrüche weniger anfällig ist als die bekannten Kupplungsscheiben.

Das bevorzugte Verfahren zum Herstellen der Nuten 30 in der Rückseite 24 der Scheibe 20 ist in Fig. 4 gezeigt. Bei der Durchführung dieses Verfahrens wird ein rundes, ringför­ miges Werkzeug 31 eingesetzt, welches eine Formfläche 32 aufweist, die so angeordnet werden kann, daß sie der Rück­ seite 24 der Scheibe 20 gegenüberliegt. An der Formfläche 32 des Werkzeugs 31 sind drei in axialer Richtung vorspringende, in radialer Richtung im Abstand voneinander angeordnete und in Umfangsrichtung verlaufende Rippen 33 ausgebildet, die zur Herstellung der Nuten 30 verwendet werden.

Im einzelnen wird der Rotor 21, nachdem er ausgestanzt und durch Tiefziehen in die gezeigte Form gebracht ist, derart auf das Werkzeug 31 aufgesetzt, daß der äußere Flansch 22 und die Außenfläche der Nabe 23 das ringförmig ausgebildete Werkzeug 31 umgreifen. Der Rotor 21 wird also derart auf das Werkzeug 31 aufgesetzt, daß sich das Werkzeug 31 in dem Zwischenraum zwischen der Innenfläche des Flansches und der Außenfläche der Nabe befindet. Wenn der Rotor 21 in dieser Position angeordnet ist, werden Rotor 21 und Werkzeug 31 gemeinsam langsam um die Achse des Rotors 21 gedreht. Während dieser Drehung läuft eine Rolle 35 (Fig. 4) in radialer Richtung hin und her über die Arbeitsfläche 25 der Scheibe 20, wobei die Rolle 35 die Rückseite 24 der Scheibe 20 gegen die Rippen 33 des Werkzeugs 31 preßt. Dabei dreht sich die Rolle 35 um eine senkrecht zu der Scheibe 20 verlaufende Achse und bewirkt bei ihrer radialen Hin- und Herbewegung über die Arbeitsfläche 25, daß die Rippen 33 den metallischen Werkstoff des Rotors im Bereich der Rückseite 24 der Scheibe 20 wegdrücken, um Nuten 30 auszubilden, während durch Kaltverformung ein Fließen des Metalls herbeigeführt wird. Die Höhe der Rippen 33 ist dabei geringer als die Dicke der Scheibe 20, so daß Nuten 30 hergestellt werden, welche einen geschlossenen Boden haben und keine Unterbrechungen in der Arbeitsfläche 25 der Scheibe 20 bewirken.

Eine typische Kupplungsscheibe 20 hat eine Dicke von etwa 4,2 mm und wird mit Nuten 30 versehen, bei denen der Sollwert der Tiefe etwa 3 mm beträgt. Jede Nut 30 besitzt dabei vorzugsweise einen konkav gekrümmten Nutgrund und schräg nach außen auseinanderlaufende Seitenwände, wobei der Neigungswinkel der Seitenwände z.B. etwa 15° betragen kann.

Der vorstehend erläuterte Aufbau der Scheibe 20 ermöglicht den Einsatz des Rotors 21 in einer mehrpoligen elektro­ magnetischen Kupplungseinrichtung. Die durch die Nuten 30 gebildeten Hohlräume stellen dabei Luftspalte dar, die für einen magnetischen Fluß einen Widerstand darstellen und bewirken, daß auf gegenüberliegenden Seiten jeder Nut magnetische Pole gebildet werden. Es ergibt sich zwar ein gewisser magnetischer Leckfluß durch die stegförmigen Materialbereiche zwischen dem Boden der Nuten 30 und der Arbeitsfläche 25 der Scheibe 20, der Leckfluß ist jedoch für Kupplungseinrichtungen des hier betrachteten Typs nicht ausreichend groß für eine störende Beeinträchtigung der Kupplungsfunktion. Wenn die Nuten 30 in der beschriebenen Weise hergestellt werden, dann haben sie mit hoher Genauigkeit die gewünschte Form und Lage und sind genau konzentrisch zueinander angeordnet. Die Stege am geschlossenen Nutgrund der Nuten 30 haben in allen drei Reihen von Nuten genau dieselbe Dicke. Außerdem gibt es praktisch keine Fertigungstoleranzen bei der Herstellung einer Reihe von Rotoren. Das Vorhandensein der durch­ gehenden Stege am geschlossenen Boden der Nuten 30 verstärkt die Scheibe 20 und macht die Scheibe 20 insgesamt weniger anfällig für Ermüdungsbrüche (im Vergleich zu Kupplungsscheiben mit durch die gesamte Scheibendicke hindurchgehenden Schlitzen). Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung von Nuten 30 in einer Scheibe 20, die kleinere radiale Abmessungen hat als sie für die Herstellung von Schlitzen bei Anwendung konventioneller Stanzverfahren erforderlich wären. Dies ermöglicht letztlich bei vorgegebenem, zu übertragendem Drehmoment die Herstellung von Kupplungseinrichtungen kleineren Durchmessers.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Scheibe 20 sind die Nuten 30 jeder Reihe bzw. jedes Ringes in Umfangsrich­ tung im Abstand voneinander angeordnet und durch radiale Brücken 36 (Fig. 2) getrennt, welche den konstruktiven Zusammenhalt der Scheibe 20 fördern. Erfindungsgemäß werden die Brücken 36 einfach dadurch hergestellt, daß man die Rippen 33 des Werkzeugs 31 an den entsprechenden, in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Stellen unterbricht. Dies hat zur Folge, daß an diesen Stellen keine Nuten in der Scheibe 20 erzeugt werden und daß statt dessen Brücken 36 stehen bleiben, deren Dicke ungefähr gleich der ursprünglichen Dicke der Scheibe 20 ist. Zur Vermeidung von Bereichen mit internen Materialspannungen sind die äußeren Enden der Rippen 33 konkav mit einem gewissen Radius abgerundet, so daß sich für die Brücken 36 von der Rückseite 24 der Scheibe 20 her gesehen konvex gekrümmte Seitenwandbereiche ergeben, wie dies aus Fig. 2 deutlich wird. Dabei sind die Brücken 36 benachbarter Ringe von Nuten 30 in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt, um den Leckfluß zwischen benachbarten Ringen zu verringern (vgl. Fig. 3).

Bei gewissen Kupplungseinrichtungen kann der Rotor 21 mit seiner in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Kupplungsscheibe 20 ohne irgendwelche weiteren, maschi­ nellen Bearbeitungsvorgänge eingesetzt werden. In einigen Fällen kann es jedoch wünschenswert sein, eine leichte maschinelle Bearbeitung der Arbeitsfläche 25 der Scheibe 20 durchzuführen, um eine exakt rechtwinklige Ausrichtung der Arbeitsfläche 25 zur Rotorachse zu erreichen und um eine genaue ebene Arbeitsfläche 25 zu erhalten, wobei kleinere Auswölbungen bzw. Beulen, die bei der Herstellung der Nuten 30 entstehen können, entfernt werden. Eine derartige maschinelle Bearbeitung verbessert dabei die magnetische Wirksamkeit der Scheibe, kann jedoch, da nur wenig Material abzutragen ist, schneller und leichter durchgeführt werden als in den Fällen, in denen die Schlitze aus der Kupp­ lungsscheibe ausgestanzt werden.

Zur weiteren Verbesserung der magnetischen Eigenschaften der Scheibe 20 können gemäß Fig. 5 und 6 in der Arbeits­ fläche 25 zusätzliche flache, ringförmige Nuten 40 herge­ stellt werden. Diese Nuten sind dabei vorzugsweise als in Umfangsrichtung durchgehende Nuten ausgebildet und fluchten wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 und 6 in radialer Richtung mit den "inneren" Nuten 30. Die "äußeren" Nuten 40 sind nicht besonders tief und erstrecken sich nicht vollständig bis zu den inneren Nuten 30 bzw. bis zur Rückseite 24 der Scheibe 20. Statt dessen beträgt der Sollwert der Tiefe der äußeren Nuten 40 jeweils nur etwa 0,9 mm, so daß zwischen den radial fluchtenden Nuten 30 und 40 ein dünner axialer Steg 41 (Fig. 5) verbleibt, der eine Nenn-Dicke T von etwa 0,25 mm besitzt. Die Nuten 40 reduzieren den Leckfluß und führen zu einer genaueren Definition der magnetischen Pole in der Kupplungsscheibe 20. Die Nuten 40 können durch konventionelle, maschinelle Bearbeitung oder mit Hilfe eines Laserstrahls hergestellt werden. Auf alle Fälle wird weniger Zeit benötigt als für die Herstellung von durchgehenden Schlitzen, da die Tiefe der Nuten 40 nur einen Bruchteil der Scheibendicke ausmacht.

Fig. 7 zeigt eine Scheibe 20 A mit modifizierter Arbeits­ fläche 25 A. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt jede Nut in der Arbeitsfläche unmittelbar angrenzend an deren Oberfläche einen Bereich 45 mit relativ großer radialer Breite sowie einen Bereich 46 geringerer radialer Breite angrenzend an den Nutgrund der Nut 30 A. Obwohl eine abgestufte Nutform dieser Art schwieriger herzustellen ist, führt sie zu einer noch besseren Definition der Magnetpole, während gleichzeitig eine relativ gute, konstruktive Einstückigkeit erhalten bleibt.

Fig. 8 zeigt eine weitere abgewandelte Ausführungsform, nämlich eine Kupplungsscheibe 20 B mit einer Arbeitsfläche 25 B, in der Nuten 40 B ausgebildet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die äußeren Nuten 40 B in der Arbeitsfläche 25 B in radialer Richtung gegenüber den inneren Nuten 30 B an der Rückseite 24 B nach außen versetzt. Ein derartiger seitlicher bzw. radialer Versatz erhöht die wirksame Länge des Drehmomenthebels für jeden Magnetpol und ermöglicht bei einer entsprechend ausgestalteten Kupplung bzw. Bremse die Übertragung eines höheren Drehmomentes.

Fig. 9 zeigt eine Kupplungsscheibe 20 C, bei der die Nuten 40 C in der Arbeitsfläche 25 C keine parallelen Seitenwände haben. Statt dessen besitzt jede Nut 40 C schräge Seitenwände, die in Richtung auf die Arbeitsfläche 25 C unter einem Winkel X von jeweils etwa 20° schräg nach außen verlaufen. Dies hat zur Folge, daß jede Nut 40 C unmittelbar an der Arbeitsfläche 25 C eine relativ große radiale Breite hat und sich in Richtung auf das Innere der Scheibe 20 C zunehmend verjüngt. Aufgrund dieser Ausgestaltung werden die Nuten 40 C bei einem Verschleiß der Kupplungsscheibe, während der Luftspalt zwischen dieser Scheibe 20 C und dem zugehörigen Anker zunimmt, zunehmend schmaler. Hierdurch wird das statische und dynamische Drehmoment beim Einkuppeln zu Beginn des Einsatzes der Kupplung relativ hoch und ändert sich im Verlauf des Verschleißes der Kupplung bzw. Bremse.

Fig. 10 zeigt eine Kupplungsscheibe 20 D, in der die inneren Nuten 30 D eine abgestufte Querschnittsform besitzen. Außerdem steht ein umlaufender Flansch 50 radial nach innen von der inneren Mantelfläche der Nabe 23 D ab, und zwar angrenzend an den Übergang der Nabe 23 D in die Scheibe 20 D. Der Flansch 50 ist einstückig mit der Nabe 23 D ausgebildet und wird durch das überschüssige Metall gebildet, welches beim Rollen der Nuten 30 D in der Scheibe 20 D anfällt. Dieses überschüssige Metall wird mittels geeigneter Werkzeugformen und/oder Rollen in Richtung auf die Nabe 23 D gelenkt und gewissermaßen "extrudiert", um den Flansch 50 zu bilden. Auf diese Weise wird das überschüssige Material genutzt und die Notwendigkeit vermieden, zunächst eine relativ dickwandige Nabe herzustellen, von der dann maschinell viel Material abgetragen werden muß, bis nur noch ein nach innen vorspringender Flansch übrig bleibt. Beim Ausführungsbeispiel ist dagegen keine maschinelle Bearbeitung erforderlich, um den Flansch 50 an der richtigen Stelle zu erzeugen.

Ein ähnliches Konzept ist bei der Scheibe 20 E in Fig. 11 realisiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch das überschüssige Material, welches beim Rollen der Nuten 30 E anfällt, nach außen gelenkt, um an dem äußeren Flansch 22 einen ringförmigen Flansch 53 zu erzeugen, der nach außen von der Mantelfläche des Flansches 20 E absteht, und zwar angrenzend an den Übergang dieses Flansches in die Scheibe 20 E. Der Flansch 53 kann beispielsweise als Anschlag und als Schulter für eine Riemenscheibe 54 eines Antriebs dienen.

Fig. 12 zeigt eine Scheibe 20 F, bei der das überschüssige Material in axialer Richtung "extrudiert" ist, um einen ringförmigen Flansch 55 zu bilden, welcher in axialer Richtung nach außen bzw. vorn über die Arbeitsfläche 25 F der Scheibe 20 F vorsteht, und zwar angrenzend an die Innenfläche der Nabe 23 F. Der Flansch dient als Abschirmung zum Schutz der Arbeitsfläche 25 F gegen Schmiermittel aus dem Bereich eines Lagers 51.

Fig. 13 zeigt eine Kupplungsscheibe 20 G mit einem radial nach innen vorstehenden Flansch 50′, der im wesentlichen in derselben Weise hergestellt wird wie der Flansch 50 der Scheibe 20 D gemäß Fig. 10. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 13 ist jedoch in die der Arbeitsfläche zugewandte Seite des Flansches 50′ eine Nut 60 eingerollt, um eine zusätzliche Magnetpolfläche zu schaffen.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß erfindungsgemäß durch das Kaltverformen des Scheibenmaterials, nämlich durch das Einrollen der Nuten auf der Rückseite der Kupplungsscheibe bzw. durch das Eindrücken derselben, eine schnelle und relativ billige Fertigung ermöglicht wird, wobei das aus den Nuten herausgedrückte Material zusätzlich an anderer Stelle zur Herstellung von Flanschen oder dergleichen verwendet werden kann. Ein wesentlicher Kernpunkt der Erfindung ist also darin zu sehen, daß die Nuten in der Rückseite der Kupplungsscheibe nicht durch Entfernen einer entsprechenden Materialmenge hergestellt werden, wie dies beim Stand der Technik, beispielsweise durch Ausstanzen oder durch Ausschneiden mit einen Laserstrahl, erfolgt, sondern durch Kaltverformen des metallischen Materials der Kupplungsscheibe zwischen dem mit Rippen ausgestatteten Werkzeug und den an der gegenüberliegenden Arbeitsfläche mit einem entsprechend hohen Druck auf die Scheibe einwirkenden Rollen. Hierdurch wird im Bereich der Nuten auch eine andere metallurgische Struktur des Metallgefüges herbeigeführt und letztlich eine verbesserte Stabilität der Kupplungsscheibe erreicht.

Claims (19)

1. Mehrpolige, aus magnetisierbarem Material bestehende Kupplungsscheibe für eine elektromagnetische Kupp­ lungseinrichtung, mit einer in Eingriff mit einer weiteren Kupplungsscheibe der Kupplungseinrichtung bringbaren Arbeitsfläche und einer dieser gegenüber­ liegenden Rückseite auf der gegenüberliegenden Seite der Kupplungsscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückseite (24) der Kupplungsscheibe benachbarte magnetische Pole vonein­ ander trennende, radial im Abstand voneinander angeordnete, in Umfangsrichtung der Kupplungsscheibe (20) verlaufende Reihen von im Abstand von der Arbeitsfläche (25) endenden Nuten (30) vorgesehen sind, von denen jede einen geschlossenen Boden und einander gegenüberliegende Seitenwände aufweist.

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Arbeitsfläche (25) der Kupplungs­ scheibe (20) radial im Abstand voneinander angeord­ nete, in Umfangsrichtung verlaufende Reihen von zweiten Nuten (40) ausgebildet sind, welche einen geschlossenen Boden aufweisen und im Abstand von der Rückseite (24) der Kupplungsscheibe (20) enden.

3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest Teile der zweiten Nuten (40) radial und in Umfangsrichtung mit Teilen der ersten Nuten (30) fluchten und daß zwischen den geschlossenen Böden der fluchtenden Teile der ersten und zweiten Nuten (30 bzw. 40) schmale Stege aus magnetischem Material vorhanden sind.

4. Kupplungsscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweiten Nuten (40 B) in radialer Richtung gegenüber den ersten Nuten (30 B) versetzt sind.

5. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Reihe von Nuten (30) durch eine Anzahl von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Nuten (30) gebildet ist und daß die Zwischenräume zwischen den Nuten (30) jeder der Reihen durch Brücken (36) aus dem magnetisierbaren Material der Kupplungsscheibe (20) gebildet sind, die jeweils eine axiale Dicke haben, die im wesentlichen gleich der axialen Dicke der Kupplungsscheibe (20) ist.

6. Kupplungsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede der Brücken (36) von der Rückseite (24) der Kupplungsscheibe (20) aus gesehen eine konvex gekrümmte Form aufweist.

7. Kupplungsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Brücken (36) jeder Reihe von Nuten (30) in Umfangsrichtung gegenüber den Brücken (36) jeder benachbarten Reihe von Nuten (30) versetzt sind.

8. Kupplungsscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß jede Reihe von zweiten Nuten eine Anzahl von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Nuten aufweist, daß jede der zweiten Nuten angrenzend an die Arbeitsfläche (25 A) einen ersten Bereich (45) mit einer relativ großen radialen Breite aufweist und in ihrem der Rückseite (24 A) der Kupplungsscheibe (20 A) zugewandten Teil einen Bereich (46) geringerer radialer Breite.

9. Kupplungsscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß jede Reihe von zweiten Nuten (40 C) eine Anzahl von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Nuten (40 C) aufweist und daß jede der zweiten Nuten (40 C) einander gegenüberliegende Seitenwände aufweist, die in Richtung auf die Arbeitsfläche (25 C) der Kupplungsscheibe (20 C) zunehmend weiter auseinanderlaufen.

10. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der geschlossene Boden jeder der Nuten (30) konkav gekrümmt ist, daß die Seitenwände jeder der Nuten (30), ausgehend vom geschlossenen Boden der Nut (30), in Richtung auf die Rückseite der Kupplungs­ scheibe zunehmend weiter auseinanderlaufen, daß die Zwischenräume zwischen den in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Nuten (30) jeder Reihe mit Brücken (36) gefüllt sind, die aus dem magnetisierbaren Material der Kupplungsscheibe (20) bestehen und jeweils eine axiale Dicke aufweisen, die annähernd gleich der axialen Dicke der Kupplungs­ scheibe ist, daß eine zweite Anzahl von in radialer Richtung von im Abstand voneinander vorgesehenen Reihen von Nuten (40) in der Arbeitsfläche (25) der Kupplungsscheibe ausgebildet ist, daß jede der Nuten (40) dieser weiteren Reihen einen geschlossenen Boden aufweist und im Abstand von der Rückseite der Kupp­ lungsscheibe (20) endet, daß mindestens Teile der Nuten (40) der weiteren Reihen in radialer Richtung und in Umfangsrichtung mit Teilen der Nuten (30) der ersten Reihen fluchten und daß zwischen den mitein­ ander fluchtenden Teilen der Nuten (30, 40) der ersten und zweiten Reihen von Nuten schmale Stege aus dem magnetisierbaren Material der Kupplungsscheibe (20) vorhanden sind.

11. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie Bestandteil eines zu einer elektro­ magnetischen Kupplungseinrichtung gehörenden Rotors (21 D) mit einem einstückig angeformten äußeren Flansch und einer einstückig angeformten inneren Nabe (23 D) ist, die ringförmig ausgebildet sind und in axialer Richtung von der Rückseite der Kupplungsscheibe (20 D) abstehen, daß an der Innenseite der Nabe (23 D) ein einstückig angeformter, in Umfangsrichtung ver­ laufender Flansch (50) ausgebildet ist, der von der Innenseite der Nabe (23 D) in der Nähe der Rückseite der Kupplungsscheibe (20 D) radial nach innen absteht und eine als Anschlag dienende Schulter für ein Lager (51) bildet.

12. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß sie Bestandteil eines zu einer elektromagne­ tischen Kupplungseinrichtung gehörenden Rotors mit einem einstückig angeformten äußeren Flansch (22 E) und einer einstückig angeformten inneren Nabe ist, die ringförmig ausgebildet sind und in axialer Richtung von der Rückseite der Kupplungsscheibe (20 E) abstehen, und daß der Flansch (53) von der Außenseite des äußeren Flansches (22 E) in der Nähe der Rückseite der Kupplungsscheibe (20 E) radial nach außen absteht und eine als Anschlag dienende Schulter für eine Riemenscheibe (59) bildet.

13. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie Bestandteil eines zu einer elektro­ magnetischen Kupplungseinrichtung gehörenden Rotors mit einem einstückig angeformten äußeren Flansch und einer einstückig angeformten inneren Nabe (23 F) ist, die ringförmig ausgebildet sind und in axialer Richtung von der Rückseite der Kupplungsscheibe (20 F) abstehen, und daß ein ringförmigen Flansch (55) einstückig und derart an die Arbeitsfläche (25 F) der Kupplungsscheibe (20 F) angeformt ist, daß er in axialer Richtung über diese vorsteht und daß seine Innenfläche im wesentlichen konzentrisch zur Innenfläche der Nabe (23 F) verläuft, derart, daß der axialer Flansch (55) eine Abschirmung zum Schutz der Arbeitsfläche (25 F) der Kupplungsscheibe (20 F) gegen Schmiermittel bildet.

14. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß sie Bestandteil eines zu einer elektromagne­ tischen Kupplungseinrichtung gehörenden Rotors mit einem einstückig angeformten äußeren Flansch und einer einstückig angeformten inneren Nabe (23 G) ist, die ringförmig ausgebildet sind und in axialer Richtung von der Rückseite der Kupplungsscheibe (20 G) abstehen, daß an der Innenseite der Nabe (23 G), angrenzend an den Übergang der Nabe (23 G) in die Scheibe (20 G), ein einstückig angeformter, in Umfangsrichtung verlau­ fender Flansch (50′) ausgebildet ist, daß der Flansch (50′) eine in axialer Richtung weisende Oberfläche aufweist, welche in einer Ebene mit der Arbeitsfläche der Kupplungsscheibe (20 G) liegt, und daß in dieser Flanschoberfläche, angrenzend an die Innenseite der Nabe (23 G), eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut (60) ausgebildet ist, welche in radialer Richtung nach innen gegenüber Nuten in der Arbeitsfläche der Scheibe (20 G) versetzt ist.

15. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Boden jeder der Nuten (30 C) konkav gekrümmt ist und daß jede der Nuten (30 C) einander gegenüberliegende Seitenwände aufweist, welche, ausgehend von dem Boden der Nut (30 C) in Richtung auf die Rückseite (24 C) der Kupplungsscheibe (20 C) trichterförmig zunehmend weiter auseinanderlaufen.

16. Verfahren zum Herstellen einer mehrpoligen Kupplungsscheibe für eine elektromagnetische Kupplungseinrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
es wird eine im wesentlichen kreisrunde Scheibe hergestellt, welche zwei einander gegenüberliegende Flächen aufweist;
es wird ein im wesentlichen kreisrundes Werkzeug bereitgestellt, welches eine Formfläche und axial von dieser Formfläche abstehende Rippen aufweist, die sich in Umfangsrichtung der Formfläche erstrecken;
die Scheibe wird derart auf dem Werkzeug angeordnet, daß die eine Fläche der Scheibe angrenzend an die Formfläche des Werkzeugs angeordnet ist;
die Scheibe und das Werkzeug werden gemeinsam um die Achse der Scheibe gedreht und
während der Drehung wird auf die zweite Fläche der Scheibe Druck ausgeübt, um die erste Fläche der Scheibe gegen die Formfläche und die an dieser vorgesehenen Rippen zu drücken und dadurch zu bewirken, daß die Rippen in der ersten Fläche der Scheibe Nuten formen.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausüben des Druckes in der Weise erfolgt, daß eine Rolle in radialer Richtung über die zweite Fläche der Scheibe hin und her bewegt wird, während sie gegen diese zweite Fläche gepreßt wird, wobei die Achse der Rolle im wesentlichen senkrecht zu der Achse der Scheibe ausgerichtet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen des Werkzeugs als in radialem Abstand voneinander angeordnete Reihen von in radialem Abstand voneinander angeordneten Rippen ausgebildet werden, derart, daß in der ersten Fläche der Scheibe in radialem Abstand voneinander angeordnete Reihen von Nuten erzeugt werden.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jede Reihe von Rippen durch in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnete Rippenelemente gebildet wird, derart, daß die Nuten jeder Reihe von Nuten in der Scheibe in Umfangsrichtung im Abstand voneinander ausgebildet werden.