DE102015012342A1

DE102015012342A1 - Verfahren zur Herstellung eines Kopplungselements für eine Klauenkupplung aus einem Dickblechteil und Kopplungselement

Info

Publication number: DE102015012342A1
Application number: DE102015012342.4A
Authority: DE
Inventors: Cornelius Hentrich; Tobias Härter; Nils Tonius
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2015-09-22
Filing date: 2015-09-22
Publication date: 2016-03-31
Also published as: WO2017050403A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (20) zur Herstellung eines Kopplungselements (10) für eine Klauenkupplung aus einem Dickblechteil (19), insbesondere zur Herstellung eines Kopplungselements (10) mit einem radialen Verzahnungsprofil (11), das zumindest einseitig abgeschrägte Zähne (12) aufweist, wobei in einem ersten Verfahrensschritt (24) an dem Dickblechteil (19) ein Verzahnungsbereich vorausgeformt wird, indem das Dickblechteil (19) durch ein Umformverfahren mit einer Rohkontur (27) für das Verzahnungsprofil (11) versehen wird, und in einem zweiten Verfahrensschritt (25) aus der Rohkontur (27) das Verzahnungsprofil (11) ausgestellt wird, indem durch ein Trennverfahren ein Teil der Rohkontur (27) herausgetrennt wird, sowie ein Kopplungselement (10), hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren (20), mit einem radialen Verzahnungsprofil (11), das Zähne (12) mit einer zumindest einseitigen Abschrägung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kopplungselements für eine Klauenkupplung aus einem Dickblechteil und ein Kopplungselement, hergestellt nach einem solchen Verfahren.
Es sind bereits Verfahren zur Herstellung eines Kopplungselements für eine Klauenkupplung aus einem Dickblechteil bekannt, bei denen ein Verzahnungsprofil durch einen Materialabtrag aus dem Dickblechteil herausgearbeitet wird.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein materialsparendes Verfahren zur Herstellung eines Kopplungselements bereitzustellen. Sie wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren entsprechend dem Anspruch 1 und eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 6 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung eines Kopplungselements für eine Klauenkupplung aus einem Dickblechteil, insbesondere zur Herstellung eines Kopplungselements mit einem Verzahnungsprofil, das zumindest einseitig abgeschrägte Zähne aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass in einem ersten Verfahrensschritt an dem Dickblechteil ein Verzahnungsbereich vorausgeformt wird, indem das Dickblechteil durch ein Umformverfahren mit einer Rohkontur für das Verzahnungsprofil versehen wird, und in einem zweiten Verfahrensschritt aus der Rohkontur das Verzahnungsprofil ausgestellt wird, indem durch ein Trennverfahren ein Teil der Rohkontur herausgetrennt wird. Dadurch kann eine Verringerung eines bei der Herstellung des Verzahnungsprofils anfallenden Abfalls erreicht werden. Es kann ein materialsparendes Verfahren zur Herstellung des Kopplungselements erreicht werden. Unter einem „Dickblechteil” soll in diesem Zusammenhang ein bereits in eine grundsätzliche, dreidimensionale Form gebrachtes Werkstück verstanden werden, das aus einem Blech hergestellt wird. Unter einem „Umformverfahren” soll in diesem Zusammenhang ein Bearbeitungsverfahren verstanden werden, bei dem eine Form des Dickblechteils geändert wird, ohne ein Material des Dickblechteils abzutragen, beispielsweise ein Prägeverfahren. Unter einem „Trennverfahren” soll in diesem Zusammenhang ein Bearbeitungsverfahren verstanden werden, bei dem eine Form des Dickblechteils unter einem spanfreien Materialabtrag geändert wird.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Dickblechteil durch ein Umformverfahren aus einem Blech hergestellt wird. Dadurch kann eine Verringerung eines bei der Herstellung des Verzahnungsprofils anfallenden Abfalls erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Blech zur Herstellung des Dickblechteils mit einem Hutprofil versehen wird. Dadurch kann eine erhöhte Bauteilsteifigkeit erreicht werden. Unter einem „Hutprofil” soll in diesem Zusammenhang ein Profil mit einem inneren Kreisprofil und einem äußeren Kreisprofil verstanden werden, wobei das innere Kreisprofil einen geringeren Durchmesser als das äußere Kreisprofil aufweist und gegenüber dem äußeren Kreisprofil entlang einer gemeinsamen Mittelachse der Kreisprofile versetzt ist.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Dickblechteil mit einer Durchsetzung gekröpft wird, sodass das Verzahnungsprofil einen Axialversatz zu einer ursprünglichen Bauteilebene aufweist. Dadurch kann eine vorteilhafte Axialposition eingestellt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass in einem Nachbearbeitungsschritt das Verzahnungsprofil nachgeprägt wird. Dadurch kann ein Verzahnungsprofil mit einer hohen Formgenauigkeit erreicht werden.
Weiter betrifft die Erfindung ein Kopplungselement, hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren, mit einem Verzahnungsprofil, das Zähne mit einer zumindest einseitigen Abschrägung aufweist. Dadurch kann ein Kopplungselement erreicht werden, das materialsparend hergestellt werden kann.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kopplungselements,
2 eine Draufsicht auf einen Verlauf eines Verzahnungsprofils des Kopplungselements und
3 eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs zur Herstellung eines der Kopplungselemente aus einem Dickblechteil.
Die 3 zeigt einen schematischen Ablauf eines Verfahrens 20 zur Herstellung eines Kopplungselements 10 für eine Klauenkupplung aus einem Dickblechteil 19. Das Kopplungselement 10 ist als Klaue mit einem Verzahnungsprofil 11 ausgeführt, das einseitig abgeschrägte Zähne 12 aufweist (1). Das Kopplungselement 10 ist dazu vorgesehen, zur Ausbildung der Klauenkupplung mit einem weiteren, analog ausgeführten Kopplungselement 10 zusammenzuwirken. Die Zähne 12 der Verzahnungsprofile 11 der Kopplungselemente 10 sind dazu vorgesehen, jeweils in Zahnzwischenräume des Verzahnungsprofils 11 des korrespondierenden Kopplungselements 10 einzugreifen. Bei Schließung der Klauenkupplung gleiten die Zähne 12 der Kopplungselemente 10 aneinander ab, bis die Zähne 12 jeweils in Zahnzwischenräume eingegriffen haben. Die Klauenkupplung überträgt nach Schließung eine Drehbewegung zwischen zwei Wellen, an denen jeweils eines der Kopplungselemente 10 angeordnet ist. Das Kopplungselement 10 weist eine Ringform auf, bei der das Verzahnungsprofil 11 innen angeordnet ist, und die Zähne 12 des Verzahnungsprofils 11 sind in Richtung einer Rotationsachse des Kopplungselements 10 ausgestellt.
Das Verzahnungsprofil 11 des Kopplungselements 10 weist einen Innenring 16 und einen Außenring 17 auf, die gegeneinander in Axialrichtung versetzt sind (2). Die Zähne 12 des Verzahnungsprofils 11 weisen eine Vorderseite 13, die mit einem Ringkörper des Kopplungselements 10 verbunden ist, und eine freistehende Rückseite 14 auf. Senkrecht zu einer Verbindungslinie zwischen Vorderseite 13 und Rückseite 14 weisen die Zähne 12 an einer Seite eine Abgleitfläche 28 auf. Über die Abgleitflächen 28 können die Zähne 12 während eines Ineinandergreifens bei Schließung der Klauenkupplung aneinander abgleiten.
Das Verfahren 20 zur Herstellung des Kopplungselements 10 für die Klauenkupplung aus dem Dickblechteil 19 umfasst drei Vorbereitungsschritte 21, 22, 23, in denen das Dickblechteil 19 aus einem Blech 18 hergestellt wird und eine äußere Form des Kopplungselements 10 aus dem Dickblechteil 19 ausgeschnitten wird. Das Verfahren 20 umfasst zwei Verfahrensschritte 24, 25, in denen das Verzahnungsprofil 11 hergestellt wird und die nach Durchführung der drei Vorbereitungsschritte 21, 22, 23 durchgeführt werden. An den zweiten Verfahrensschritt 25 kann sich ein optionaler Nachbearbeitungsschritt anschließen.
In dem ersten Vorbereitungsschritt 21 des Verfahrens wird eine Ringform des Blechs 18 ausgestanzt. In dem anschließenden zweiten Vorbereitungsschritt 22 des Verfahrens 20 wird das Dickblechteil 19 durch ein Umformverfahren aus einem Blech 18 hergestellt. Zur Herstellung des Dickblechteils 19 aus dem Blech 18 wird ein Dickblech verwendet, das eine Dicke größer als 3 mm aufweist.
Das Blech 18 wird zur Herstellung des Dickblechteils 19 mit einem Axialversatz versehen. Zur Herstellung des Axialversatzes wird als Umformverfahren im zweiten Vorbereitungsschritt 22 des Verfahrens 20 ein Durchsetzen angewandt. Bei dem Durchsetzen werden unter Schubbeanspruchung benachbarte Querschnittsflächen des Blechs 18 in Schubrichtung gegeneinander verlagert. Ein Teilprofil des Blechs 18 wird dadurch in Schubrichtung, die einer Axialrichtung des Kopplungselements 10 entspricht, gegenüber einem weiteren Teilprofil des Blechs 18 ausgelagert, wodurch der äußere Bereich des Dickblechteils 19 einen Axialversatz zu einer ursprünglichen Bauteilebene des Blechs 18 aufweist.
Der Axialversatz des als Gegenstück fungierenden Außenringes 17 wird hingegen durch eine Gestaltung als Hutprofil erreicht und mittels Tiefziehen realisiert.
In dritten Vorbereitungsschritt 23 des Verfahrens 20, der dem Vorbereitungsschritt 22 des Verfahrens 20, in dem das Blech 18 zu dem Dickblechteil 19 umgeformt wird, nachgelagert ist, wird eine äußere Form des Kopplungselements 10 aus dem Dickblechteil 19 ausgeschnitten.
In dem ersten Verfahrensschritt 24 des Verfahrens 20 zur Herstellung des Kopplungselements 10 für die Klauenkupplung aus dem Dickblechteil 19 wird an dem Dickblechteil 19 ein Verzahnungsbereich vorausgeformt, indem das Dickblechteil 19 durch ein Umformverfahren mit einer Rohkontur 27 für das Verzahnungsprofil versehen wird. Die Rohkontur 27 wird mit einem Prägeverfahren hergestellt, in dem das Dickblechteil 19 in dem Bereich des Verzahnungsbereichs mit einem Prägestempel durch Druck verformt wird. Ein Material des Dickblechteils 19 wird dabei in dem Bereich des Verzahnungsbereichs in Richtung auf die Rotationachse des Kopplungselements 10 zu und in Axialrichtung eingedrückt. Die Rohkontur 27 bildet ein Zickzackmuster aus.
In dem zweiten Verfahrensschritt 25 wird aus der Rohkontur 27 das Verzahnungsprofil ausgestellt, indem durch ein Trennverfahren ein Teil der Rohkontur 27 herausgetrennt wird. Als Trennverfahren wird ein Scherschneiden angewandt. Mittels des Scherschneidens wird die Rohkontur 27 an Kanten des Zickzackmusters aufgetrennt, sodass die freistehende Rückseite 14 freigeschnitten wird. Das Scherschneiden wird als Feinschneiden durchgeführt, mit dem ein glatter Schnitt für eine Anlagefläche der Rückseite 14 erreicht wird.
In einem Nachbearbeitungsschritt 26 wird das Verzahnungsprofil 11 nachgeprägt. Hierzu wird mittels eines weiteren Prägeverfahrens mit einem Prägestempel die Abgleitfläche 28 nachbearbeitet, sodass an einem Zahnkopf der Zähne 12, an der sie die freistehende Rückseite 14 aufweisen, ein enger Radius erzielt wird.
In dem Nachbearbeitungsschritt 26 kann auch eine Härtung des Kopplungselements 10 durchgeführt werden, in dem ein Nitrierungsverfahren eingesetzt wird. In dem Nitrierungsverfahren wird unter Wärme Stickstoff in das Material des Kopplungselements 10 eingebracht, sodass eine gehärtete Oberfläche entsteht.
Bezugszeichenliste

10: Kopplungselement
11: Verzahnungsprofil
12: Zähne
13: Vorderseite
14: Rückseite
16: Innenring
17: Außenring
18: Blech
19: Dickblechteil
20: Verfahren
21: Vorbereitungsschritt
22: Vorbereitungsschritt
23: Vorbereitungsschritt
24: Verfahrensschritt
25: Verfahrensschritt
26: Nachbearbeitungsschritt
27: Rohkontur
28: Abgleitfläche

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kopplungselements (10) für eine Klauenkupplung aus einem Dickblechteil (19), insbesondere zur Herstellung eines Kopplungselements (10) mit einem radialen Verzahnungsprofil (11), das zumindest einseitig abgeschrägte Zähne (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt (24) an dem Dickblechteil (19) ein Verzahnungsbereich vorausgeformt wird, indem das Dickblechteil (19) durch ein Umformverfahren mit einer Rohkontur (27) für das Verzahnungsprofil (11) versehen wird, und in einem zweiten Verfahrensschritt (25) aus der Rohkontur (27) das Verzahnungsprofil (11) ausgestellt wird, indem durch ein Trennverfahren ein Teil der Rohkontur (27) herausgetrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dickblechteil (19) durch ein Umformverfahren aus einem Blech (18) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech (18) zur Herstellung des Dickblechteils (19) mit einem Hutprofil versehen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dickblechteil (19) mit einer Durchsetzung gekröpft wird, sodass das Verzahnungsprofil (11) einen Axialversatz zu einer ursprünglichen Bauteilebene aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Nachbearbeitungsschritt (26) das Verzahnungsprofil (11) nachgeprägt wird.
Kopplungselement, hergestellt nach einem Verfahren (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem radialen Verzahnungsprofil (11), das Zähne (12) mit einer zumindest einseitigen Abschrägung aufweist.