EP2177286B1

EP2177286B1 - Vorrichtung zur Herstellung eines Kupplungskorbes, insbesondere einer Doppelkupplung, und Biegevorrichtung

Info

Publication number: EP2177286B1
Application number: EP20080018069
Authority: EP
Inventors: Johann Oswald; Robert Witter
Original assignee: Hoerbiger and Co; Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH
Current assignee: Hoerbiger and Co; Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2028-10-15
Also published as: CN101722422A; CN101722422B; EP2177286A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Biegevorrichtung.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kupplungskorbes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 14. eine derartige Vorrichtung ist aus der EP-A-1950440 bekannt.
Doppelkupplungsgetriebe finden durch Ihre zahlreichen Vorteile immer häufiger Verwendung im KFZ-Bau. Ein Schlüsselelement dieser Getriebebauart ist die nass- oder trockenlaufende Doppelkupplung, welche das Motormoment auf eines der beiden Teilgetriebe leitet. Während eine Kupplung geschlossen ist, ist dabei die andere geöffnet.
Für derartige Doppelkupplungen werden spezielle Kupplungskörbe zur Aufnahme und zum Antrieb der Lamellen der Kupplung benötigt. Dabei gibt es bei konventionellen Kupplungen einen äußeren sowie einen inneren Kupplungskorb je Kupplung. Diese Elemente treiben die Reib- bzw. Belaglamellen der Kupplung an bzw. werden von ihnen angetrieben. Hierzu verfügen sie über spezielle Verzahnungen, in welche wiederum die Zähne der Lamellen eingreifen. Dabei kann es sich um Kerb-, Evolventen- oder andere Verzahnungen handeln. Im Stand der Technik wurden bisher die Verzahnungen in Großserien überwiegend durch Tiefziehen mit speziellen Werkzeugen hergestellt. Diese Werkzeuge sind jedoch extrem teuer und erst ab Serien von einigen 100.000 Stück pro Jahr rentabel. Bei anderen bekannten Verfahren fallen weniger Werkzeugkosten an, dafür ist der Fertigungsaufwand deutlich höher und damit mit höheren Kosten pro Stück verbunden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kupplungskorbes zu schaffen, mit welcher Verzahnungen für die Kupplungskörbe bei geringen Werkzeug- und Stückkosten sowohl großserientechnisch als auch in kleinen Serien bei hoher Genauigkeit der Rundheit des Kupplungskorbes hergestellt werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1 bzw. 14.
Obwohl aus der DE 10 2006 027 046 B3 eine Vorrichtung zum Herstellen eines Rohres bekannt ist, die eine verformungsresistente Formrolle und zwei Treibrollen mit elastischer Mantelfläche aufweist, haben im Rahmen der Erfindung durchgeführte Untersuchungen ergeben, dass sich bei der Verformung eines gezahnten Metallstreifens zur Herstellung eines Kupplungskorbes für Kupplungen oder Doppelkupplungen keine zufriedenstellenden Ergebnisse mit dieser bekannten Vorrichtung erzielen lassen.
Erst das Ausbilden einer Außenverzahnung auf der Formrolle sowie im elastischen Material der Treibrollen hat es möglich gemacht, einen zuvor mit einer Verzahnung versehenen Metallstreifen mit der entsprechenden Genauigkeit in die Biegevorrichtung einzufädeln und in den trommelförmigen Zustand zur Herstellung des Kupplungskorbes umzuformen.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Erfindungsgemäß erfolgt die Herstellung der Verzahnung durch Walzen eines Blechstreifens. Die Walzen haben die Form der später gewünschten Verzahnung oder eine Form, welche eine später gewünschte Verzahnung erzeugt. Durch dieses Verfahren wird also ein endloser Streifen der Verzahnung erzeugt, der nur durch die Länge des Blechrohlings begrenzt ist. Sollten in der Verzahnung zusätzliche Löcher bzw. Ausnehmungen, z.B. zur Ölversorgung der Kupplung, oder auch Ausklinkungen, spezielle Nasen, Ausbeulungen usw. zu Befestigungszwecken oder Ähnlichem erforderlich sein, ist dies durch eine entsprechende Form der Walzen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ebenfalls auf einfache technische Weise möglich. Auch können in dem endlosen Streifen nach oder vor dem Einbringen der Verzahnung mit herkömmlichen Stanzmaschinen leicht derartige Löcher usw. eingestanzt bzw. eingebracht werden. Es ist dementsprechend erfindungsgemäß möglich, den Blechstreifen in einer verhältnismäßig einfachen, vorzugsweise mehrstufigen Walzstraße und je nach Bedarf in Kombination mit einer oder mehreren Stanzpressen in die gewünschte Form zu bringen. Speziell die Einbringung der zuvor erwähnten Nasen, Löcher usw. ist demgegenüber bei herkömmlichen bekannten Tiefziehverfahren nur durch weitere, separate und kostspielige Arbeitsgänge möglich.
Der hergestellte endlose Verzahnungsstreifen wird nach dem Einbringen der Verzahnung in der benötigten Länge abgeschnitten und in der Biegevorrichtung zu einer Trommel aufgerollt. Dabei können die Enden des Streifens auch mit einem Profil versehen werden, welches das Verbinden der Enden vereinfacht. Der Verzahnungsstreifen wird hierfür an die erste, mit einem zur Verzahnung des Zahnstreifens komplementären Zahnprofil versehene Treibrolle, in horizontaler Ausrichtung oder zur Horizontalen geneigt, herangeführt, die gegen die Formrolle gedrückt ist. Die Formrolle, die ebenfalls mit einem komplementären Zahnprofil versehen ist, allerdings verformungsresistent ist, dreht sich gegensinnig zur ersten Treibrolle, so dass das Einfädeln des Verzahnungsstreifens zwischen die erste Treibrolle und die Formrolle möglich wird. Durch das Andrücken der ersten Treibrolle gegen die Formrolle verformt sich die erste Treibrolle elastisch in einem der Formrolle benachbarten Bereich. Der zwischen der Formrolle und der ersten Treibrolle befindliche Zahnstreifen wird dabei um die Formrolle herumgezogen und passt sich dem Radius dieser Formrolle in etwa an. Bei einem weiteren Vorschub wird der Zahnstreifen weiter um die Formrolle herumgezogen und von der zweiten Treibrolle erfasst. Die zweite Treibrolle setzt hierbei den Biegevorgang fort, wobei der Radius des Zahnstreifens sich dem Radius der Formrolle weiter annähert. Hierzu wird die zweite Treibrolle in Richtung der Formrolle zugestellt und angedrückt und so der Zahnstreifen um die Formrolle herumgebogen. Die zweite Treibrolle kann hierfür einen eigenen Antrieb aufweisen. Die zweite Treibrolle kann ferner mit einer etwas höheren Mantelgeschwindigkeit angetrieben werden als die erste Treibrolle, um das Blech möglichst straff im Bereich zwischen der ersten und der zweiten Treibrolle um die Formrolle herumzubiegen. Am Ende des Biegevorgangs ist der Verzahnungsstreifen in eine Trommelform umgeformt und steckt hierbei auf der Formrolle, von der er nach dem Beenden des Biegevorgangs abgezogen werden kann.
Bezüglich weiterer Einzelheiten dieses Biegevorgangs wird hiermit auf die DE 10 2006 027 046 B3 verwiesen
Die Stoßenden werden nach Bedarf durch geeignete Verbindungsverfahren, wie Laserschweißen, Punktschweißen, durch Verstemmen entsprechend ausgeformter Enden oder auch durch andere geeignete Verbindungsverfahren miteinander verbunden. Dadurch entsteht dann die benötigte, verzahnte Trommel, die je nach Anwendungsfall entweder z.B. auf einer Blechplatte befestigt wird, wodurch ein kompletter Topf entsteht, oder, wie bei Kupplungen gemäß dem US 7,121,392 , direkt mit dem Kupplungsgehäuse verbunden wird.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1: eine schematisch stark vereinfachte Prinzipdarstellung des Aufbaues einer Doppelkupplung, insbesondere einer nasslaufenden Doppelkupp- lung,
Fig. 2: eine vereinfachte Prinzipdarstellung der Komponenten einer erfin- dungsgemäßen Herstellungsvorrichtung,
Fig. 3-6: Prinzipdarstellungen einer Biegevorrichtung der Herstellungsvorrich- tung, und
Fig. 7: eine schematisch vereinfachte Darstellung einer der Treibrollen und des Zahnstreifens zur Erläuterung von Flankenwinkeln α und β der Treibrollen bzw. des Zahnstreifens.

In Fig. 1 ist schematisch vereinfacht eine Doppelkupplung 1 eines Doppelkupplungsgetriebes dargestellt, das in Fig. 1 zur Vereinfachung der Beschreibung nicht näher dargestellt ist.
Die Doppelkupplung 1 weist eine innere Kupplung 2 auf, die mit einer inneren Welle 3 verbunden ist. Die innere Kupplung 2 weist einen Lamellenträger 7 auf, der mit inneren Lamellen versehen ist, wobei in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform beispielhaft drei innere Lamellen 4, 5 und 6 verdeutlicht sind.
Die Doppelkupplung 1 weist ferner eine äußere Kupplung 8 auf, die mit einer äußeren Welle 9 versehen ist, die als Hohlwelle ausgebildet ist und in der koaxial die innere Welle 3 verläuft, was sich im Einzelnen aus der Darstellung der Fig. 1 ergibt. Die äußere, mit der äußeren Welle 9 verbundene Kupplung 8 weist einen äußeren Lamellenträger 10 auf, der mit äußeren Lamellen versehen ist, wobei gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform beispielhaft drei äußere Lamellen 11, 12 und 13 vorgesehen sind.
Ferner weist die Doppelkupplung 1 ein Antriebsteil 14 auf, das auf einer durch den Pfeil 15 symbolisierten Antriebswelle angeordnet ist. Das Antriebsteil 14 weist innere und äußere Antriebslamellen auf, wobei im Beispielsfalle fünf äußere und fünf innere Antriebslamellen vorgesehen sind, von denen eine äußere Antriebslamelle mit der Bezugsziffer 16 und eine der inneren Antriebslamellen mit der Bezugsziffer 17 in Fig. 1 repräsentativ für alle Antriebslamellen gekennzeichnet sind.
Fig. 1 verdeutlicht, dass die inneren und äußeren Antriebslamellen 17 bzw. 16 auf einem einzigen Lamellenkorb 18 angeordnet bzw. fixiert sind, der zwischen dem inneren und äußeren Lamellenträger 7 bzw. 10 angeordnet ist. Das Vorsehen eines derartigen einzigen Lamellenkorbes 18 verringert deutlich die Baugröße der erfindungsgemäßen Doppelkupplung 1, was die eingangs erläuterten Vorteile ergibt.
In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Fertigungsvorrichtung 25 zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kupplungskorbes einer Doppelkupplung, wie der in Fig. 1 erläuterten Doppelkupplung 1, dargestellt.
Die Vorrichtung 25 weist zunächst eine Zuführeinrichtung 26 auf, die bei der in Fig. 2 vereinfacht dargestellten Ausführungsform einen Coil mit einem Blechstreifen 21 umfasst. In Förderrichtung F des Blechstreifens 21 gesehen ist nach der Zuführeinrichtung 26 eine Walzeinrichtung 27 bzw. ein Walzgerüst vorgesehen, das bei der in Fig. 2 vereinfacht dargestellten Ausführungsform zwei Walzen 28 und 29 aufweist, die zu beiden Seiten des Blechstreifens 21 angeordnet sind. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weisen die Walzen 28 und 29 eine Außenkonturierung auf, die im Zuge des Walzens des Blechstreifens 21 die nach der Walzeinrichtung. 27 im Blechstreifen 21 angebrachte Verzahnung 20 erzeugen. Nach der Walzeinrichtung 27 ist eine optionale bzw. zusätzliche Stanzvorrichtung 30 vorgesehen, mit der es möglich ist, beispielsweise Löcher oder Ausnehmungen im verzahnten Blechstreifen 21 anzubringen. Ferner weist die Vorrichtung 25 eine Trennvorrichtung 31 auf, mit der fertige Verzahnungsstreifen 22 in der jeweils gewünschten Länge abgetrennt werden können.
Der abgetrennte Verzahnungsstreifen 22 wird dann in eine Biegerichtung 34 zu einer Trommel 24 gebogen, deren Stoßenden beispielsweise mittels einer Verschweißung (siehe Schweißpunkt 24) verbunden werden. Fig. 2 verdeutlicht, dass sich durch dieses Umbiegen zur fertigen Trommel 23 eine Trommel ergibt, die eine Außenverzahnung 32 und eine Innenverzahnung 33 aufweist.
Diese Trommel 23 kann dann zu einem Lamellenkorb weiterverarbeitet werden, indem sie mit einer in Fig. 2 nicht näher dargestellten Blechplatte verbunden wird.
Ferner ist es möglich, die verzahnte Trommel 23 mit einem in Fig. 2 ebenfalls nicht näher dargestellten Kupplungsgehäuse zu verbinden.
Die Biegevorrichtung 34 wird nachfolgend anhand der Fig. 3 bis 6 näher beschrieben.
Die Biegevorrichtung 34 weist eine zylinderförmige verformungsresistente drehbare Formrolle 35 auf, die mit einer Außenverzahnung 36 versehen ist.
Ferner weist die Biegevorrichtung 34 zwei Treibrollen 37 und 38 auf, die jeweils zumindest im Bereich einer Mantelfläche elastisch verformbar ausgebildet sind, wobei sie hierfür elastisch verformbare Außenverzahnungen 39 und 40 aufweisen.
Die Verzahnungen der Treibrollen und der Formrolle sind hierbei an die Verzahnung 20 des Verzahnungsstreifens 22 angepasst.
Ferner weist die Biegevorrichtung 34 zumindest eine Andrückrolle 41 auf.
Wie die Fig. 3 bis 6 verdeutlichen, sind die Treibrollen 37 und 38 parallel zur Formrolle 35 zu deren beiden Seiten angeordnet und in Richtung der Formrolle 35 zustellbar ausgebildet.
Zumindest die erste Treibrolle 37 ist angetrieben und die Andrückrolle 41 ist, wie die Formrolle 35, verformungsrestistent ausgebildet und in Richtung auf die Formrolle 35 zustellbar, wobei sie in dieser Richtung eine Kraft ausüben kann, was durch den Pfeil A₂ in der Andrückrolle 41 symbolisiert ist.
Zur Ausbildung der Verzahnungen kann nachfolgend auf die Fig. 7 verwiesen werden. In der Fig. 7 ist die Treibrolle 37 schematisch vereinfacht mit ihrer Verzahnung 39 dargestellt. Der in Fig. 7 oben eingezeichnete Winkel α ist ein Winkel zwischen einer Flanke F eines der Zähne der Verzahnung 39 und einem Boden Z des jeweiligen Zahns.
Im unteren Teil der Fig. 7 ist der Verzahnungs- bzw. Flankenwinkel β der Verzahnung 20 des Verzahnungsstreifens 22 dargestellt, der der Winkel zwischen der jeweiligen Flanke F_z und einem Boden Z_z des Verzahnungsstreifens 22 ist.
Der Winkel α ist hierbei im entspannten Zustand der jeweiligen Verzahnung 39 und 40 größer als der Winkel β. Diese besonders bevorzugte Ausführungsform ergibt weitere Verbesserungen der Verformungsqualität und des Einfädelverhaltens des Verzahnungsstreifens 22 in die Biegevorrichtung 34, da durch die elastische Verformbarkeit der jeweiligen Verzahnung 39 bis 40 der jeweiligen Treibrolle 37 bzw. 38 ein Zusammenziehen der Verzahnung 39 und 40 bei Belastung, also insbesondere beim Einziehen des Verzahnungsstreifens 22, erfolgt, was den bewusst größer eingestellten Winkel α dann auf den Winkel β der Verzahnung 20 anpasst, so dass im Idealfall im Zustand des Einziehens des Verzahnungsstreifens 22 in die Biegevorrichtung 34 der Winkel α den Wert des Winkels β annimmt.
Folgende besondere Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind hervorzuheben:

einfachste Herstellung der Verzahnung,
geringste Werkzeug- und Stückkosten,
minimaler Verschnitt,
beliebige Ausstanzungen, Ausklinkungen usw. in der Verzahnung in einem Arbeitsgang,
beliebige Zahnformen auch mit kleinsten Modulen,
auch Zahnformen mit z.B. nicht durchgängiger Verzahnung oder über der Zahnbreite sich ändernde Verzahnungen sind möglich,
hohe Genauigkeit der Rundheit des gebogenen Korbes,
die Herstellungsvorrichtung bzw. Biegevorrichtung gemäß vorliegender Erfindung kann auch zur Verarbeitung jedweder anderer verzahnter Blechstreifen zu trommel- oder zylinderförmigen Bauteilen verwendet werden.

Zur Ergänzung der schriftlichen Offenbarung wird hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den Fig. 1 bis 7 verwiesen.

Bezugszeichenliste

1: Doppelkupplung, insbesondere nasslaufende Doppelkupplung eines Doppelkupplungsgetriebes
2: Innere Kupplung
3: Innere Welle
4-6: Innere Lamellen
7: Lamellenträger
8: Äußere Kupplung
9: Äußere Welle
10: Äußerer Lamellenträger
11-13: Äußere Lamellen
14: Antriebsteil
15: Antriebswelle
16, 17: Antriebslamellen
18: Lamellenkorb
19: Abtrieb der Doppelkupplung 1
20: Verzahnung
21: Blechstreifen
22: Verzahnungsstreifen
23: Trommel
24: Schweißpunkt, Verklinkung oder andere Verbindung
25: Herstellungsvorrichtung
26: Zuführeinrichtung
27: Walzeinrichtung
28, 29: Walzen
30: Stanzvorrichtung
31: Trennvorrichtung
32: Außenverzahnung
33: Innenverzahnung
34: Biegevorrichtung
35: Formrolle
36: Außenverzahnung
37, 38: Treibrolle
39, 40: Außenverzahnung
41: Andrückrolle
F: Förderrichtung des Blechstreifens 21
F: Flanke
Z: Zahnboden
F_z: Flanke der Verzahnung 20
Z_z: Boden der Verzahnung 20
A₁-A₃: Andrückrichtungen der Treib- bzw. Formrolle
α: Flankenwinkel im entspannten Zustand der Außenverzahnung 39 bzw. 40
β: Flankenwinkel der Verzahnung 20

Claims

Biegevorrichtung (34) zum Biegen eines Verzahnungsstreifens (22) zu einer Trommel, vorzugsweise für eine Vorrichtung (25) zur Herstellung eines Kupplungskorbes, gekennzeichnet durch
- eine im Wesentlichen verformungsresistente, drehbare zylindrische Formrolle (35), die eine Außenverzahnung (36) aufweist;

- eine erste Treibrolle (37) mit einer elastisch verformbaren Außenverzahnung (39); und

- eine zweite Treibrolle (38) mit einer elastisch verformbaren Außenverzahnung (40), wobei die Treibrollen (37, 38) parallel zur Formrolle (35) angeordnet und in Richtung der Formrolle (35) zustellbar ausgebildet sind.
Biegevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Treibrolle (37 bzw. 38) antreibbar ist.
Biegevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formrolle (35) aus Stahl geformt ist.
Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formrolle (35) zwischen zwei Treibrollen (37, 38) angeordnet ist.
Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine verformungsresistente Andrückrolle (41) parallel zur Formrolle (35) angeordnet und in Richtung auf die Formrolle (35) bewegbar ist.
Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Andrückrolle (41) sowohl in Richtung auf die Formrolle als auch in der Höhe zwischen den Treibrollen (37, 38) gesteuert bzw. geregelt bewegbar ist.
Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Treibrollen (37,38) jeweils vor und hinter der Formrolle (35) eine Andrückrolle (41) angeordnet ist.
Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Andrückrolle(n) (41) eine Außenverzahnung aufweist.
Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen den Rollen (35, 37, 38) beweglicher, aber nicht drehbarer Gegenhalter vorgesehen ist.
Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenverzahnungen (39 bzw. 40) der ersten Treibrolle (37) bzw. der zweiten Treibrolle (38) im entspannten Zustand einen Flankenwinkel (α) aufweisen, der größer ist als ein Flankenwinkel (β) einer Verzahnung (20) eines umzuformenden Verzahnungsstreifens (22).
Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Formrolle (35) antreibbar ist.
Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch verformbaren Außenverzahnungen (39,40) aus einem Kunststoff hergestellt sind, insbesondere aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Elastomer.
Biegevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusammenspiel zwischen Einfädeln des Verzahnungsstreifens (22), Drehbewegung der Form- und Treibrollen (35,37,38) und der Bewegung der Andrückrolle(n) (41) über eine frei parametrisierbare, vorzugsweise elektrische, elektronische oder sonstig ausgeführte Steuerung realisierbar ist.
Vorrichtung (25) zur Herstellung eines Kupplungskorbes aus einem Blechstreifen, insbesondere einer Doppelkupplung
- mit einer Walzeinrichtung (27) zum Erzeugen einer Verzahnung im Blechstreifen;

- mit einer Stanzvorrichtung (30);

- mit einer Trennvorrichtung (31) zum Abtrennen eines Verzahnungsstreifens (22) in der gewünschten Länge; gekennzeichnet durch eine Biegevorrichtung (34) zum Biegen des Verzahnungstreifens (22) zu einer Trommel nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, das die Stanzvorrichtung (30) und die Trennvorrichtung (31) kombiniert ist.