DE4142164C2 - Verfahren zur Herstellung einer Tellerfeder, insbesondere für Kraftfahrzeugkupplungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Tellerfeder, insbesondere für Kraftfahrzeug-Kupplungen, enthaltend einen Periphe­ rie-Teil, der eine Belleville-Scheibe bildet, einen mittleren Teil, der in radiale Finger unterteilt ist, die durch Schlitze voneinander getrennt sind, welche sich jeweils von einem Blindende, das sich nahe an dem genannten Peripherie-Teil befindet, bis zu einem offenen Ende erstrecken, wodurch er in eine sämtlichen Schlitzen gemeinsame mittlere Aussparung einmündet, wobei man von einem Rohling ausgeht, den man einer Wärmebehandlung unterzieht, gefolgt von einer Härtungs- und Formgebungsoperati­ on, wodurch die Tellerfeder einen ersten Winkel erhält, dann gefolgt von einer Anlaßoperation in einem Anlaßofen.

Eine solche Tellerfeder ist beispielsweise in den Dokumenten FR-A-2 142 158 und FR-A-2 361 170 be­ schrieben. Bekanntlich bildet diese Tellerfeder ein axial wirkendes elastisches Mittel und es ist wünschenswert, daß die Belastung, die es beispiels­ weise auf eine Druckplatte einer Kupplung zur Einspannung einer Reibscheibe ausübt, im Laufe der Zeit konstant bleibt. Einer der wichtigen Parame­ ter, von denen dies abhängt, ist die Temperatur, die diese Tellerfeder im Betrieb erreichen kann. Im Falle einer Reibungskupplung kann die Temperatur der genannten Tellerfeder beispielsweise hohe Werte erreichen, insbesondere nach dem Anfahren an Stei­ gungen, wobei die Reibbeläge dann sehr hohe Tempera­ turen erreichen können, die sich in Höhe der Teller­ feder in Temperaturen der Größenordnung von 200° niederschlagen. Es ist daher wichtig, daß diese Tellerfeder nicht erschlafft, und zwar insbesondere während des Betriebs bei hohen Temperaturen.

Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, eine im Laufe der Zeit stabile neue Tellerfeder zu ergeben, während gleichzeitig die Möglichkeit hoher Tempera­ turen erhalten bleibt.

Gemäß der Erfindung ist das Verfahren zur Herstel­ lung einer Tellerfeder der vorgenannten Art dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder vom Anlaßofen zu einer Stabilisierungspresse transportiert wird und daß man den Winkel der noch warmen Tellerfeder beim Verlassen des Anlaßofens in der genannten Stabilisierungspresse umkehrt.

Dank dieser Anordnung erschlafft die Tellerfeder im Laufe der Zeit nicht, selbst wenn sie hohen Tempera­ turen ausgesetzt wird, so daß ihre elastische Belastung im wesentlichen konstant bleibt.

Die nachfolgende Beschreibung veranschaulicht die Erfindung unter Bezugnahme auf

• - Fig. 1, die eine schematische Ansicht des Her­ stellungsverfahrens ist,
• - Fig. 2, die schematisch eine klassische Kupplung darstellt und
• - Fig. 3, die eine schematische Ansicht der Stabi­ lisierungspresse ist.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist das herzustellende elastische Stück eine Tellerfeder 1 von kegelstumpf­ förmiger Ausbildung, enthaltend einen Peripherie- Teil 2, der eine Belleville-Scheibe bildet, einen mittleren Teil, der in radiale Finger 4 unterteilt ist, welche durch Schlitze 3 voneinander getrennt sind, die jeweils in eine erweiterte Öffnung 5 einmünden, welche ein Blindende in Höhe der Innenpe­ ripherie der Belleville-Scheibe 2 bildet.

Innen münden diese Schlitze 3 jeweils in eine gemeinsame Mittelöffnung 6 ein. Diese Schlitze 3 erstrecken sich somit jeweils radial von einem Blindende 5 in Nähe der Scheibe 2 bis zu einem offenen Ende, welches in die Öffnung 6 (oder die mittlere Aussparung 6) einmündet.

Wie bekannt ist (Fig. 2) und wie es beispielsweise in der FR-A-2 286 976 dargestellt ist, ist eine solche Tellerfeder 1 insbesondere für Kraftfahr­ zeug-Kupplungsmechanismen bestimmt, enthaltend einen Deckel 14 zur Befestigung eines Schwungrads 11, welches fest mit der Kurbelwelle des Verbren­ nungsmotors verbunden ist, wenigstens eine Druck­ platte 13, die drehbeweglich fest mit dem Deckel verbunden und im Verhältnis dazu axial beweglich angebracht ist, und eine Tellerfeder 1, die zur Einwirkung auf die Druckplatte auf dem Deckel zur Auflage kommt.

Gewöhnlich wird die drehbewegliche Verbindung zwischen Druckplatte und Deckel durch tangentiale Laschen bewirkt, die mit einem Ende an einer Klam­ mer der Druckplatte und mit dem anderen Ende an einer Deckelbefestigungsklammer befestigt sind. Bei einer Variante kann es sich dabei um eine Nutzapfen­ verbindung handeln.

Der Kupplungsmechanismus bildet eine einzige Ein­ heit, die dank des Deckels am Schwungrad 11 der Kupplung angebracht werden kann, und die Druckplat­ te wird in Richtung des Schwungrads durch die Tellerfeder beansprucht, um zwischen den genannten Platten 11, 13 Reibbeläge 12 einzuspannen, die im allgemeinen über einen Drehschwingungsdämpfer mit einer Nabe gekoppelt sind, welche drehbeweglich fest mit der Antriebswelle des Getriebekastens in Verbindung steht. Die Tellerfeder bildet somit ein axial wirksames elastisches Mittel und hat normaler­ weise Kegelstumpfform.

In Fig. 2 ist die Tellerfeder 1 kippbar auf dem Deckel 14 durch Montagemittel 15 angebracht, deren Klammern vom Deckel ausgehen und durch die Öffnun­ gen 5 hindurchtreten, um ein freies Ende zu bilden, welches radial in der der Achse der Einheit entge­ gengesetzten Richtung umgebogen ist, und um als Auflage für eine Scheibe zu dienen, die eine sekun­ däre Kippauflage für die Tellerfeder 1 gegenüber einer primären Auflage, bestehend aus einem Zieh­ teil des Deckels 14, bildet.

Normalerweise befindet sich die Kupplung und daher auch ihr Mechanismus in der Position oder Konfigura­ tion einer eingerückten Kupplung, so daß die Teller­ feder eine im wesentlichen flache Form hat, wenn die Reibbeläge neu sind.

Zum Ausrücken muß mit Hilfe eines Ausrücklagers ein Druck auf die Enden der Finger 4 ausgeübt werden, um die Tellerfeder (punktierte Linie in Fig. 1) zum Kippen zu bringen, deren Konkavität sich da­ durch umkehren kann. Bei Beendigung der Kippbewe­ gung der Tellerfeder nimmt die Kupplung mit ihrem Mechanismus eine Endposition oder -konfiguration als ausgerückte Kupplung, die sogenannte Ausrückpo­ sition, ein.

Die Belastung, die die Tellerfeder 1 auf die Druck­ platte 13 ausübt, hängt somit von deren Dicke und dem Neigungswinkel A im Verhältnis zur vertikalen Ebene P ab. Wichtig ist es daher, die Tellerfeder insbesondere entsprechend der Temperatur zu stabili­ sieren.

Gemäß der Erfindung wird somit die Tellerfeder von einem Anlaßofen 50 zu einer Stabilisierungspresse 60 transportiert und mit Hilfe einer Stabilisie­ rungspresse 60 wird der Winkel der noch warmen Tel­ lerfeder 1 beim Verlassen des Anlaßofens 50 umge­ kehrt.

Im einzelnen wird der in einer Rohlingspresse 10 hergestellte Rohling der Tellerfeder in eine Maschi­ ne transportiert, die ein kontinuierliches und automatisches Härten bei gleichzeitiger Formgebung, das Anlassen sowie die Stabilisierung der Tellerfe­ der ermöglicht, um der genannten Tellerfeder die gewünschten elastischen und/oder härtemäßigen Eigenschaften zu verleihen.

Wir nehmen Bezug auf Fig. 1, in der zu sehen ist, daß die Tellerfeder 1 beim Verlassen der Rohlings­ presse 10 flach ist. Die Tellerfeder umfaßt am Ende dieser ersten Operation den Teil Belleville-Scheibe 2, Finger 4, Schlitze 3, Öffnungen 5 und Mittelöff­ nung 6.

Nähere Angaben über die Herstellung des Tellerfeder­ rohlings entnehme man beispielsweise der FR-A-2 361 170, wobei davon auszugehen ist, daß die Operation mit Hilfe von Stempeln und Stanz- sowie Schneidope­ rationen vonstatten geht, wobei die genannten Stempel zwischen Auflagen beweglich in Verbindung mit Gesenken angebracht sind, die die jeweils bearbeitete Flanke einschließen; mit den Stempeln sind dabei Ausstoßer verbunden, die beweglich zwischen den Gesenken angebracht sind.

Der flache Rohling wird der Maschine zugeführt, die sich aus einer Beschickungseinheit 20, einem Auste­ nitisierofen 30, einer Formhärtepresse 40, ausgerü­ stet mit einem wassergekühlten Formgebungswerkzeug, einem System für den Transport in einen Anlaßofen, einem kontinuierlichen Ketten- oder Band-Anlaßofen 50, einem System für den Transport in die Stabili­ sierungspresse 60, einer Stabilisierungspresse 60, welche mit einem wassergekühlten Umkehrwerkzeug ausgerüstet ist, und einer Entnahmeeinheit zusammen­ setzt.

Die Beschickungseinheit 20 besteht aus einem klei­ nen Magazin zur Aufnahme von Tellerfederstapeln auf Pfosten, die aus der Pressenwerkstatt kommen, und der Rohlingspresse 10.

Eine Hubvorrichtung erlaubt es, die Tellerfeder auf einer konstanten Höhe zu halten, so daß ein mit Dauermagnetkopf versehener Manipulator diese ergrei­ fen und einzeln auf die Übergabestäbe des Austeniti­ sierofens 20 transportieren kann.

Der Austenitisierofen 20 besteht aus einem ge­ schweißten Metallgehäuse, welches innen mit einer Wärmeisolierung, zum Beispiel in Form von Isolierfa­ sermaterial, versehen ist. Dieser Ofen 20 wird zum Beispiel mit Hilfe von U-förmigen und erdgasbeheiz­ ten Röhren auf eine Temperatur von 860° gebracht. Die Temperaturregelung erfolgt durch eine pyrometri­ sche Kette, enthaltend ein Einstichpyrometer, ein Ausgleichskabel und einen Regler, der einen Gaszu­ führschieber betätigt.

Bei einer Variante kann es sich um eine elektrische Heizung handeln, wobei elektrische Heizplatten oder Heizwiderstände zum Einsatz kommen.

Die Austenitisierung der Tellerfedern erfolgt in neutraler Atmosphäre durch Einleitung von Stick­ stoff und Methanol in den Ofen. Das Methanol wird vorzugsweise in gasförmiger Phase in den Ofen eingeleitet.

Im Innern des Ofens gestattet ein mit Schlitzen versehenes Rad die Aufnahme und Lagerung der Teile, die durch die Übergabestäbe eingeführt werden. Bei jeder Einführung eines Teils (einer Tellerfeder) in das Rad, verschiebt sich dieses um einen Schlitz. Bei Beendigung einer halben Radumdrehung wird das Teil wieder auf Übergabestäbe aufgelegt und dann zur Formhärtepresse 40 abgeführt.

Die Formhärtepresse 40 wie auch die Stabilisierungs­ presse 60 bestehen aus zwei feststehenden Tischen, einem unteren Tisch, einem oberen Tisch, und aus einem beweglichen Tisch, der durch einen hydrauli­ schen Zylinder betätigt und durch Säulen mit Kugel­ schiebern geführt wird. Am unteren feststehenden Tisch und am beweglichen Tisch wird ein Härtewerk­ zeug in Form von Flanschen durch Hydraulikzylinder angebracht. Bei einer Variante können Pressen mit Cassettenwerkzeugwechsel eingesetzt werden.

Dieses Werkzeug besteht hier aus einem beweglichen Stempel und einem feststehenden Formgebungsgesenk und es wird durch einen eingebauten Wasserkreislauf gekühlt.

Die Zuführung und Abführung des Teils im Werkzeug erfolgt mit Hilfe einer durch einen Pneumatikzylin­ der in der Werkzeugachse betätigte Ausziehvorrich­ tung. Nähere Einzelheiten entnehme man beispielswei­ se den Dokumenten FR-A-1598224 und EP-A-0341146.

Nach der Formhärtung hat die Tellerfeder im freien Zustand eine kegelstumpfförmige Ausbildung, wodurch ein erster Winkel A im Verhältnis zur vertikalen Ebene P entsteht, wobei sich der Winkel nach dem Formhärtwerkzeug der Presse richtet.

Beim Verlassen der Presse werden die Tellerfedern durch eine Vorrichtung zum Anlaßofen transportiert, die das Teil von der Ausziehvorrichtung des Formhär­ tewerkzeugs übernimmt und in der Transportkette oder auf dem Transportband des Anlaßofens 50 ab­ legt. Dieser Anlaßofen 50 besteht aus einem Metall­ gehäuse, welches innen zum Beispiel mit faserarti­ gem Material zur Gewährleistung der Wärmeisolierung versehen ist.

Die Erzeugung der erforderlichen Temperatur erfolgt mit Hilfe elektrischer Heizplatten oder elektri­ scher Heizwiderstände, wobei ein Luftdurchwirbe­ lungsgebläse die Homogenität der Temperatur im Innern des Ofens 50 gewährleistet.

Hier erfolgt das Anlassen bei einer Temperatur von ca. 390° und die Ofenverweilzeit beträgt ca. 30 Minuten.

Wie beim Austenitisierofen ist eine Temperaturregel­ vorrichtung mit pyrometrischer Kette vorgesehen, enthaltend ein Einstichpyrometer, ein Ausgleichska­ bel und einen Regler zur Steuerung eines Leistungsthyristors für die Betätigung der Heizplat­ ten.

Im Innern des Ofens ist eine auf einem Ritzel montierte Kette zur Aufnahme und Lagerung der von der Übergabevorrichtung Presse 40 - Ofen 50 zuge­ führten Teile vorgesehen. Die Länge der Kette errechnet sich entsprechend der vorgesehenen Ver­ weilzeit im Ofen.

Natürlich begrenzt eine Tür in "Guillotine"-Ausfüh­ rung den Kaltlufteintritt in den Ofen außerhalb der Teiletransportzeiten.

Am Austritt des Ofens 50 erfolgt eine Übergabe von der Stabilisierungspresse 60 durch eine Vorrich­ tung, der das Teil am Anlaßofen 50 übernimmt und auf die Ausziehvorrichtung des Stabilisierungswerk­ zeugs an der Presse 60 ablegt.

Wie weiter oben erwähnt, entspricht diese Stabili­ sierungspresse 60 (Fig. 3) der Formhärtepresse 40 und enthält somit zwei feststehende Tische 61, 62 und einen beweglichen Tisch 63 mit einem Stabilisie­ rungswerkzeug 66, welches am unteren feststehenden Tisch 61 und am beweglichen Tisch 63 angebracht, wobei das Stabilisierungswerkzeug 66 durch Hydrau­ likzylinder angeflanscht ist. Dieses Werkzeug besteht aus einem Stempel 67 und einem Formgesenk 68 und wird durch Wasser gekühlt. Die Zuführung und Abführung des Teils im Werkzeug erfolgt mit Hilfe einer Ausziehvorrichtung, die durch einen Pneumatik­ zylinder in der Werkzeugachse verschoben wird.

Man wird bemerken, daß dieses Stabilisierungswerk­ zeug gemäß der Erfindung eine Umkehrung des ersten Winkels A der aus dem Anlaßofen bei einer Tempera­ tur von 390° austretenden Tellerfeder und deren Kühlung mit Hilfe des eingebauten Wasserkreislaufs ermöglicht.

In der Praxis beträgt der Umkehrungswinkel B 5 bis 15°. Dieser Winkel B kann in der Nähe des ersten Winkels A der Tellerfeder liegen. Beträgt der Winkel A beispielsweise 11°, so beträgt der Umkeh­ rungswinkel B -10°. Die Erfahrung hat gezeigt, daß sehr gute Ergebnisse vorteilhaft dadurch erzielt werden, daß man die Tellerfeder in eine Form um­ kehrt, die derjenigen entspricht (und die daher die gleiche Konizität aufweist), die sie in Serie in der Ausrückposition (Kupplung ausgerückt) haben kann.

Nach dem Übergang in die Stabilisierungspresse ist eine Entnahmeeinheit vorgesehen, bestehend zum Beispiel aus zwei kleinen Magazinen, die leere Stäbe aufnehmen können, auf denen ein Manipulator die Teile ablegt, die er dem Stabilisierungswerk­ zeug entnimmt.

Damit dürfte verständlich geworden sein, daß das Durchlaufen der Maschine gemäß der Erfindung der Tellerfeder eine Kegelstumpfform verleiht und daß sie dadurch die gewünschte Härte und/oder Elastizi­ tät erhält, während die Innenspannungen annehmbar bleiben. Natürlich beschränkt sich die vorliegende Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbei­ spiel. Insbesondere kann bei einer Ausführungsvari­ ante dieser Winkel B im absoluten Wert größer sein, während der Umkehrungswinkel B früher im absoluten Wert kleiner war als der erste Winkel A der Teller­ feder.

Es ist auch möglich, eine Einsatzhärtungs- und Karbonitrierbehandlung durchzuführen, wie sie in der FR-A-2 142 158 beschrieben ist. Ebenso ist es möglich, nach Durchlaufen des Anlaßofens 50 eine oder beide Seiten der Tellerfeder 1 einer Kugel­ strahlbehandlung zu unterziehen, wie in der FR-A-2 286 976 beschrieben.

Schließlich kann die Tellerfeder 1 an Regelgetrie­ ben von der Art vorgesehen sein, die einen als Endlosschleife zwischen einer Antriebsscheibe und einer Abtriebsscheibe angebrachten Riemen enthält, wobei wenigstens eine der genannten Scheiben einen beweglichen und einen feststehenden Flansch auf­ weist, wobei der bewegliche Flansch unter Einwir­ kung einer Tellerfeder beweglich ist, die darauf und auf einem Auflagestück zur Auflage kommt, welches fest mit einer Nabe verbunden ist, die wiederum fest mit dem feststehenden Flansch in Verbindung steht.

In diesem Falle nimmt die verstellbare Scheibe des Regelgetriebes zwei Extremkonfigurationen ein, nämlich:

• - eine extreme Anfangskonfiguration, die einer geringen Drehzahl der verstellbaren Scheibe ent­ spricht;
• - eine extreme Betriebskonfiguration, die hohen Drehzahlen der verstellbaren Scheibe entspricht.

Man kehrt damit den Winkel der Tellerfeder in der Stabilisierungspresse um, so daß sie die gleiche Form (gleiche Konizität) erhält wie bei der äußer­ sten Betriebskonfiguration.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung einer Tellerfeder (1), insbesondere für Kraftfahrzeug-Kupplungen, enthal­ tend einen Peripherie-Teil (2), der eine Bellevil­ le-Scheibe bildet, einen mittleren Teil, der in radiale Finger (4) unterteilt ist, die durch Schlit­ ze (3) voneinander getrennt sind, welche sich jeweils von einem Blindende (5), das sich nahe an dem genannten Peripherie-Teil (2) befindet, bis zu einem offenen Ende erstrecken, wodurch er in eine sämtlichen Schlitzen gemeinsame mittlere Aussparung (6) einmündet, wobei man von einem Rohling ausgeht, den man einer Wärmebehandlung unterzieht, gefolgt von einer Härtungs- und Formgebungsoperation, wodurch die Tellerfeder (1) einen ersten Winkel (A) erhält, dann gefolgt von einer Anlaßoperation in einem Anlaßofen (50), dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tellerfeder (1) vom Anlaßofen (50) zu einer Stabilisierungspresse (60) transportiert wird und daß in der genannten Stabili­ sierungspresse der Winkel der noch warmen Tellerfe­ der beim Verlassen des Anlaßofens (50) umgekehrt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stabilisierungs­ presse (60) ein Stabilisierungswerkzeug enthält, welches an der Presse angebracht ist und eine Umkehrung des ersten Winkels (A) der Tellerfeder und deren Abkühlung mit Hilfe des eingebauten Wasserkreislaufs ermöglicht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stabilisierungs­ presse (60) einen feststehenden und einen bewegli­ chen Tisch enthält und daß der untere Tisch und der bewegliche Tisch mit einem Stabilisierungswerkzeug versehen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Stabilisierungs­ werkzeug aus einem Stempel und einem Formgesenk besteht und daß es durch einen eingebauten Wasser­ kreislauf gekühlt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Umkehrungswinkel (B) in der Nähe des ersten Winkels (A) liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Umkehrungswinkel (B) geringer ist als der erste Winkel (A).

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Umkehrungswinkel (B) größer ist als der erste Winkel (A).

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Umkehrungswinkel (B) zwischen 5 und 15° liegt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Tellerfeder in einen Kupplungsmechanismus eingebaut ist und auf einem Deckel (14) zur Einwir­ kung auf eine Druckplatte (13) aufliegt, wobei der genannte Mechanismus eine Anfangskonfiguration mit eingerückter Kupplung und eine Endkonfiguration mit ausgerückter Kupplung einnehmen kann, dadurch gekennzeichnet, daß man die Tellerfe­ der in der genannten Stabilisierungspresse (60) auf eine Form umkehrt, die derjenigen entspricht, die sie in der Position mit ausgerückter Kupplung ein­ nimmt.