DE102014216346B4

DE102014216346B4 - Tellerfeder für eine Reibungskupplung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102014216346B4
Application number: DE102014216346.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Schneider
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-08-18
Filing date: 2014-08-18
Publication date: 2020-09-24
Anticipated expiration: 2034-08-19
Also published as: DE102014216346A1

Abstract

Tellerfeder (1) für eine Reibungskupplung mit einem um einen Mittelpunkt umlaufenden, ringförmigen Grundkörper (5) und sich an diesen über den Umfang verteilt anschließenden, nach radial innen erweiterten, jeweils durch Schlitze (7) voneinander getrennten Tellerfederzungen (6), wobei an den Tellerfederzungen (6) über zumindest einen Teil ihrer Länge entlang der Schlitze (7) aus dem Material der Tellerfederzungen (6) gebildete Anprägungen (8) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang auf Lücke stehende, radial äußere Sicken (3) in Umfangsrichtung zwischen den Schlitzen (7) und radial außerhalb der radial inneren Anprägungen (8) der Tellerfederzungen (6) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tellerfeder für eine Reibungskupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu deren Herstellung mit einem um einen Mittelpunkt umlaufenden, ringförmigen Grundkörper und sich an diesen über den Umfang verteilt anschließenden, nach radial innen erweiterten, jeweils durch Schlitze getrennte Tellerfederzungen.
Tellerfedern dienen in Reibungskupplungen der Vorspannung der Anpressplatte gegenüber einer Gegendruckplatte, wobei zwischen diesen Reibbeläge einer Kupplungsscheibe angeordnet. Die Vorspannkraft der Tellerfeder bewirkt dabei einen Reibschluss zwischen Gegendruckplatte und Kupplungsscheibe, so dass über die Reibungskupplung ein unter anderem von der Vorspannkraft abhängiges maximales Kupplungsmoment übertragen wird. Um die Reibungskupplung zu öffnen, wird eine axial wirksame Ausrückkraft auf die Zungenspitzen der Tellerfederzungen ausgeübt, so dass die Vorspannung gegenüber der Anpressplatte aufgehoben wird und dadurch die Reibungskupplung geöffnet wird. Dabei steigt die Betätigungskraft mit der der Vorspannkraft wie Anpresskraft. Um ein Durchbiegen der Tellerfederzungen zu vermindern, sind beispielsweise in der DE 33 08 955 A1 in Umfangsbereichen zwischen radial äußeren Bereichen der durch Schlitze getrennten Tellerfederzungen Sicken zur Verstärkung dieser Bereiche vorgesehen. Aus der DE 10 2013 203 347 A1 ist eine Tellerfeder bekannt, bei der zumindest zwei Tellerfederzungen im Bereich der Schlitze miteinander verbunden sind.
Eine Tellerfeder, die auf den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 lesbar ist, ist aus der DE 35 08 167 A1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Weiterbildung einer Tellerfeder, deren Tellerfederzungen weitere vorteilhafte Versteifungen aufweisen. Desweiteren ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer derart verbesserten Tellerfeder vorzuschlagen.
Die Aufgaben werden durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und die Merkmale des Verfahrens gemäß Anspruch 7 gelöst. Die von diesen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 und des Verfahrens des Anspruchs 7 wieder.
Die vorgeschlagene Tellerfeder ist für eine Reibungskupplung, insbesondere eine zwangsweise geöffnete Reibungskupplung vorgesehen. Zur Ausbildung einer axialen Vorspannung der Anpressplatte einer Reibungskupplung gegenüber einem Kupplungsdeckel ist ein um einen Mittelpunkt umlaufender, ringförmiger Grundkörper wie Kraftrand vorgesehen. An den Grundkörper schließen sich über den Umfang verteilte, nach radial innen erweiterte Tellerfederzungen mit Zungenspitzen an, an denen ein Betätigungssystem, beispielsweise ein Betätigungslager eines solchen axial angreift. Die Tellerfeder ist bevorzugt aus einer Blechronde mittels eines Stanz- und Umformverfahrens hergestellt, wobei die Tellerfederzungen durch Stanzen von Schlitzen hergestellt und voneinander getrennt sind.
Über zumindest einen Teil der Länge der Tellerfederzungen sind entlang der Schlitze aus dem Material der Tellerfederzungen gebildete Anprägungen vorgesehen. Die Anprägungen verleihen den Tellerfederzungen eine höhere radiale Steifigkeit, ohne weitere Bauteile, beispielsweise Versteifungsstreben und dergleichen vorzusehen und ohne den Herstellungsprozess in hohem Maße zu komplizieren. Durch die erhöhte Steifigkeit können bei geringer Durchbiegung der Tellerfederzungen hohe Ausrückkräfte übertragen werden und eine verbesserte Zuordnung des Betätigungswegs der Betätigungsvorrichtung zu dem übertragenen Kupplungsmoment der Reibungskupplung kann erfolgen.
Es versteht sich, dass von dem erfinderischen Gedanken auch eine Reibungskupplung mit der vorgeschlagenen Tellerfeder umfasst ist. Eine derartige als Einfach- oder Doppelkupplung ausgebildete Reibungskupplung umfasst eine Gegendruckplatte mit zumindest einer Reibfläche an einer Seite und einer oder beiden Seiten drehfest und axial verlagerbar zugeordnete Anpressplatten sowie dazwischen liegende Reibbelägen einer Kupplungsscheibe. Hierbei wird die Tellerfeder von einem Betätigungssystem an den Zungenspitzen axial verlagert. Die Tellerfeder stützt sich an einem Kupplungsdeckel wie Kupplungsgehäuse ab und spannt die Anpressplatte unter Zwischenlegung der Reibbeläge zur Ausbildung eines Reibschlusses mit den Reibbelägen abhängig von einer Betätigungskraft des Betätigungssystems vor. Hierbei kann die Betätigungskraft an den Zungenspitzen zug- oder druckbelastet erfolgen. Die Reibungskupplung kann als zwangsweise geschlossene oder zwangsweise geöffnete Reibungskupplung ausgebildet sein.
Die Tellerfeder weist ein um eine Drehachse angeordnetes Mittelloch auf, durch das eine Abtriebswelle der Reibungskupplung wie Getriebeeingangswelle geführt sein kann. Die Tellerfederzungen sind bevorzugt in eine axiale Richtung aufgestellt, um beispielsweise die Hebelverhältnisse der Tellerfeder zu verbessern. Es hat sich hierbei als vorteilhaft gezeigt, wenn die Anprägungen in die andere axiale Richtung ausgebildet sind. Beispielsweise kann eine derartige Tellerfeder in eine Reibungskupplung derart eingebaut sein, dass die Tellerfederzungen von der Gegendruckplatte abgewandt aufgestellt sind. Hierbei sind die Anprägungen der Tellerfederzungen jeweils der Gegendruckplatte zugewandt. Alternativ können die Anprägungen auch in Richtung der Aufstellung der Tellerfederzungen vorgesehen sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Tellerfeder können die Anprägungen zwischen einem Übergang der Tellerfederzungen in den Grundkörper und endseitigen Zungenspitzen der Tellerfederzungen erstreckt sein. Dies bedeutet, dass die Zungenspitzen und direkte Übergänge der Tellerfederzungen in den Grundkörper von den Anprägungen ausgespart sind und ein vorgegebener Abstand zwischen Anprägungen und Zungenspitzen und/oder Übergängen eingehalten ist. Insbesondere gegenüber den Zungenspitzen kann ein vorgegebener Abstand besonders vorteilhaft sein, um eine plane Anlagefläche für das Betätigungssystem vorzusehen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorgeschlagenen Tellerfeder sind die Schlitze an ihrem Übergang in den Grundkörper in Umfangsrichtung erweitert, beispielsweise oval, Rechteckform mit gerundeten Ecken, Schlüssellochform oder dergleichen ausgebildet. Zwischen diesen Erweiterungen können über den Umfang abwechselnd Sicken zur Verstärkung der Tellerfeder auf im Wesentlichen der radialen Höhe der Erweiterung angeprägt sein. Es hat sich hierbei als vorteilhaft erwiesen, wenn die vorgeschlagenen Anprägungen radial innerhalb der Erweiterungen und gegebenenfalls der Sicken vorgesehen sind.
Die Anprägungen können an den Tellerfederzungen jeweils derart ausgebildet sein, dass der Querschnitt der Tellerfederzungen im Bereich der Anprägungen wannenförmig, U-förmig oder in ähnlicher Weise ausgebildet ist.
Das Verfahren zur Herstellung der vorgeschlagenen Tellerfeder erfolgt mittels eines Stanz- und Umformverfahrens gemäß zumindest folgender Verfahrensschritte: aus einer Blechronde wird ein Mitteloch gestanzt, die Blechronde wird kegelförmig aufgeweitet, radial zwischen dem Mittelloch und einem Grundkörper werden über den Umfang verteilt Sicken angeprägt, zur Darstellung der Tellerfederzungen und Ausbildung der Anprägungen werden radial durch die Sicken Schlitze gestanzt. Auf diese Weise können Anprägungen ohne nachträgliche Prägeschritte an den Tellerfederzungen vorgesehen werden, so dass ohne weitere Bauteile und ohne umfangreiche Werkzeugänderungen und mit geringem Aufwand Anprägungen an den Tellerfederzungen bereitgestellt werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Durchführung des Verfahrens werden auf zwei Durchmessern über den Umfang auf Lücke stehende erste und zweite Sicken angeprägt, wobei erste, radial äußere Sicken in Umfangsrichtung zwischen den Schlitzen angeordnet werden und aus den radial inneren, zweiten Sicken nach Einbringung der Schlitze die Anprägungen der Tellerfederzungen gebildet werden. Die ersten Sicken sind dabei flächenmäßig größer ausgebildet als die zweiten Sicken. Die Schlitze zwischen den ersten Sicken werden in Umfangsrichtung in bevorzugter Weise erweitert, um beispielsweise Spannungsrisse zwischen Tellerfederzungen und Grundkörper zu vermeiden.
Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:

1 die Hälfte einer Blechronde in Ansicht,
2 die Blechronde der 1 mit angeprägten Sicken,
3 die fertiggestellte Tellerfeder in Ansicht und
4 einen Schnitt durch zwei Tellerfederzungen entlang der Schnittlinie A-A der 3.

Die 1 zeigt die Hälfte der Blechronde 10 zur Herstellung der in 3 gezeigten Tellerfeder 1 in Ansicht. Die Blechronde 10 ist bevorzugt aus Bandmaterial ausgestanzt und wird mittels eines bevorzugten mehrstufigen Stanz- und Umformverfahrens weiterbearbeitet. Aus der Blechronde 10 ist hierzu das Mittelloch 2 ausgestanzt.
In dem in 2 gezeigten Herstellungsschritt sind in dem aus der Blechronde 10 durch Umformen hergestellten Umformteil 11 die ersten Sicken 3 auf einem großen Durchmesser innerhalb des Grundkörpers 5 und die zweiten Sicken 4 auf geringerem Durchmessern über den Umfang verteilt angeprägt. Die Anzahlen der ersten und zweiten Sicken 3, 4 entsprechen einander, wobei die ersten und zweiten Sicken 3, 4 gegeneinander über den Umfang versetzt auf Lücke angeordnet sind. Aufgrund der größeren Fläche des Ringbereichs der ersten Sicken 3 nehmen diese jeweils eine größere Fläche als die Fläche der zweiten Sicken 4 ein.
Die 3 zeigt die Hälfte der fertiggestellten Tellerfeder 1 in Ansicht. Hierzu werden in das Umformteil 11 der 2 zur Darstellung der sich radial innerhalb des Grundkörpers 5 anschließenden Tellerfederzungen 6 die Schlitze 7 ausgestanzt. Die Schlitze 7 sind durch die zweiten Sicken 4 (2) geführt, so dass diese geteilt werden und jeder Tellerfederzunge 6 zwei in Richtung der Schlitze 7 weisende Anprägungen 8 ausgebildet werden. Die Schlitze 7 enthalten auf der radialen Höhe der ersten Sicken 3 die Erweiterungen 9, deren Ecken gerundet sind. Die Anprägungen 8 sind auf einen Bereich außerhalb der Zungenspitzen 12 begrenzt, so dass diese im Wesentlichen plan ausgebildet sind. Die Zungenspitzen 12 sind in bevorzugter Weise partial beispielsweise induktiv gehärtet. Die Tellerfeder 1 kann gehärtet, beispielsweise einem Härteverfahren mit vorgegebener Temperaturführung unterworfen werden.
Die 4 zeigt den Schnitt entlang der Schnittlinie A-A der 3 durch die die Tellerfederzungen 6. Durch die Einsenkung der Sicken 4 und der durch diese geführten Schlitze 7 sind die beiden an jeder Tellerfederzunge 6 beidseitig den Schlitzen 7 zugewandten Anprägungen 8 ausgebildet, die im Querschnitt betrachtet zu einer Wannenform der Tellerfederzungen führen. Durch diese Wannenform erhöht sich die radiale Steifigkeit der Tellerfederzungen 6.
Bezugszeichenliste

1: Tellerfeder
2: Mittelloch
3: Sicke
4: Sicke
5: Grundkörper
6: Tellerfederzunge
7: Schlitz
8: Anprägung
9: Erweiterung
10: Blechronde
11: Umformteil
12: Zungenspitze
A-A: Schnittlinie

Claims

Tellerfeder (1) für eine Reibungskupplung mit einem um einen Mittelpunkt umlaufenden, ringförmigen Grundkörper (5) und sich an diesen über den Umfang verteilt anschließenden, nach radial innen erweiterten, jeweils durch Schlitze (7) voneinander getrennten Tellerfederzungen (6), wobei an den Tellerfederzungen (6) über zumindest einen Teil ihrer Länge entlang der Schlitze (7) aus dem Material der Tellerfederzungen (6) gebildete Anprägungen (8) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang auf Lücke stehende, radial äußere Sicken (3) in Umfangsrichtung zwischen den Schlitzen (7) und radial außerhalb der radial inneren Anprägungen (8) der Tellerfederzungen (6) angeordnet sind.
Tellerfeder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfederzungen (6) in eine axiale Richtung aufgestellt und die Anprägungen (8) in die andere axiale Richtung ausgebildet sind.
Tellerfeder (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anprägungen (8) zwischen einem Übergang der Tellerfederzungen (6) in den Grundkörper (5) und endseitigen Zungenspitzen (12) der Tellerfederzungen (6) erstreckt sind.
Tellerfeder (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (7) an ihrem Übergang in den Grundkörper (5) in Umfangsrichtung erweitert sind und die Anprägungen (8) radial innerhalb der Erweiterungen (9) vorgesehen sind.
Tellerfeder (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anprägungen (8) radial außerhalb der Zungenspitzen (12) enden.
Tellerfeder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Tellerfederzungen (6) im Bereich der Anprägungen (8) wannenförmig ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Tellerfeder (1) gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfeder (1) mittels eines Stanz- und Umformverfahrens hergestellt wird, wobei aus einer Blechronde (10) ein Mitteloch (2) gestanzt und die Blechronde (10) kegelförmig aufgeweitet wird, radial zwischen dem Mittelloch (2) und einem Grundkörper (5) über den Umfang verteilt Sicken (4) angeprägt werden und zur Darstellung der Tellerfederzungen (6) mit Anprägungen (8) radial durch die Sicken (4) Schlitze (7) gestanzt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf zwei Durchmessern über den Umfang auf Lücke stehende erste und zweite Sicken (3, 4) angeprägt werden, wobei erste, radial äußere Sicken in Umfangsrichtung zwischen den Schlitzen (7) angeordnet werden und aus den radial inneren, zweiten Sicken (4) nach Einbringung der Schlitze (7) die Anprägungen (8) der Tellerfederzungen (6) gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Sicken (3) mit einer größeren Fläche als die zweiten Sicken (4) versehen werden.
Reibungskupplung mit einer Gegendruckplatte und einer gegenüber dieser drehfest und axial verlagerbar angeordneten, von einer Tellerfeder (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder einer mittels des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9 hergestellten Tellerfeder (1) gegenüber einem Kupplungsdeckel vorgespannten Anpressplatte.