DE29622915U1

DE29622915U1 - Nabenkörper für Kupplungen, insbesondere Reibungskupplungen in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE29622915U1
Application number: DE29622915U
Authority: DE
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1996-11-22
Filing date: 1996-11-22
Publication date: 1998-03-26
Anticipated expiration: 2006-11-23

Description

Nabenkörper für Kupplungen, insbesondere Reibungskupplungen in Kraftfahrzeugen

Die Erfindung betrifft einen Nabenkörper für Kupplungen, insbesondere Reibungskupplungen in Kraftfahrzeugen, mit einer Innenverzahnung zur Verbindung mit einer Getriebeeingangswelle und einer Außenverzahnung mit sich in radialer und axialer Richtung erstreckenden Zähnen zur Verbindung mit einer Mitnehmerscheibe der Kupplung.

Ein solcher Nabenkörper wird verwendet, wenn die Reibungskupplung mit einem Vordämpfer ausgebildet ist. Die DE 40 26 765 Al offenbart eine Kupplungsscheibe mit einem Leerlaufsystem und einem Lastsystem. Der Nabenkörper oder die Nabe wird mit ihrer Innenverzahnung auf die Getriebeeingangswelle aufgesetzt. Über die Außenverzahnung ist mit dem Nabenkörper eine Nabenscheibe verbunden, wobei die Außenverzahnung ein Drehspiel aufweist, das den Wirkungsbereich des Leerlaufsystems festlegt. Sämtliche Teile des Torsionsschwingungsdämpfers sind konzentrisch um die Drehachse angeordnet. Die Nabenscheibe ist mit einem Belagträger verbunden, der an seinem Außenumfang die Reibbeläge aufweist und über die das Drehmoment eingeleitet wird. Über die Außenverzahnung wird das Drehmoment in den Nabenkörper und von dort über die Innenverzahnung in die Getriebeeingangswelle geleitet.

Der Nabenkörper unterliegt als letztes Glied in der Kraftfluß-Kette einer hohen Belastung. Bekanntlich sind die Zähne großer Flächenpressung ausgesetzt. Damit eine ausreichende Standfestigkeit und Betriebssicherheit gegeben ist, muß der Nabenkörper aus entsprechend hoch vergütetem Stahl gefertigt werden. Die höchste Bauteilbelastung ist in der Verzahnung zu erwarten. Folglich muß bei der Materialauswahl ein Stahl Berücksichtigung finden, dessen Festigkeitswerte über der zu erwartenden Belastung in der Verzahnung

liegen. Ein solcher Werkstoff ist entsprechend teuer.

Um die Kosten bei der Materialauswahl reduzieren zu können, werden die Nabenkörper deshalb in aller Regel nach dem Schmieden gehärtet. Hierdurch erfolgt eine gleichmäßige Festigkeitserhöhung über den Umfang des Nabenkörpers, so daß beispielsweise die Verzahnung bis zu einer bestimmten radialen Tiefe an allen Stellen nahezu dieselbe Festigkeit aufweist. Das Härten eines Bauteiles erfordert einen weiteren Arbeitsgang, so daß die Herstellkosten des Nabenkörpers entsprechend hoch sind.

Von dieser Problemstellung ausgehend soll ein gattungsgemäßer Nabenkörper so fortgebildet werden, daß er einfach und kostengünstig herstellbar ist, wobei seine Dauerfestigkeitseigenschaften natürlieh nicht beeinträchtigt werden dürfen.

Zur Problemlösung ist der Härteverlauf in den Zähnen der Außenverzahnung bezogen auf eine konstante axiale Ebene so gewählt, daß er in axialer Richtung von einem Minimalwert auf einen Maximalwert ansteigend und wieder abfallend ist und bezogen auf eine konstante radiale Ebene der Härteverlauf von einem Maxiamalwert radial innen auf einen Minimalwert radial außen abfällt.

Durch diese Maßnahme ist es möglich, die Festigkeit des Nabenkörpers an die im Betrieb auf ihn einwirkende Belastung anzupassen. Dadurch, daß der Härteverlauf nicht mehr gleichmäßig über das Bauteil erfolgt, kann der Nabenkörper in einem einzigen Arbeitsgang durch Kaltpressen hergestellt werden. Das bisher übliche Schmieden eines Rohteils und anschließendes Vergüten, sowie Drehen und Bohren und Außen- und Innenräumen der Verzahnung kann dadurch entfallen. Gegenüber den bekannten Nabenkörper werden die Herstellungskosten ganz deutlich reduziert.

Zur weiteren Anpassung des Nabenkörpers auf die individuelle BeIastung ist es vorteilhaft, wenn auch der Härteverlauf im Grundkörper bezogen auf eine konstante axiale Ebene in axialer Richtung von einem Minimalwert auf einen Maximalwert ansteigend und wieder

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abfallend ist.

Vorteilhaft ist es, wenn der Härteverlauf zwischen zwei Zähnen der Außenverzahnung bezogen auf eine konstante axiale Ebene in axialer Richtung von einem Minimalwert auf einen Maximalwert ansteigend und wieder abfallend ist und bezogen auf eine konstante radiale Ebene der Härteverlauf seinen Maximalwert zwischen radial innen und radial außen einnimmt. Durch diese Maßnahme wird der Nabenkörper auch in den Zahnlücken in seiner Festigkeit an die Belastung angepaßt, die im späteren Betrieb auf ihn einwirkt.

Vorzugsweise ist zwischen zwei Zähnen bezogen auf eine konstante radiale Ebene die Härte radial innen höher als radial außen. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn bezogen auf eine konstante radiale Ebene die maximale Härte im Bereich der Bauteilmitte, also im Bereich des mittleren Radius auftritt.

Die Härte in den Zähnen der Innenverzahnung ist vorzugsweise am höchsten eingestellt, da diese der höchsten Belastung ausgesetzt ist.

Um der Flächenpressung im Betrieb Stand zu halten, ist die Härte in den Flanken der Zähne am höchsten. Dabei ist es vorteilhaft, wenn bezogen auf eine konstante radiale Ebene der Härteverlauf in den Zähnen von seinen Maximalwert in den Flanken zum Minimalwert in der Zahnmitte im wesentlichen symmetrisch verläuft. Das hat den Vorteil, daß das Preßwerkzeug symmetrisch ausgebildet sein kann.

Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn der Einlauf und der Auslauf der Innenverzahnung in axialer Richtung gerundet ist. Dadurch wird die Montage der später zusammengesetzten Kupplungsscheibe vereinfacht.

Vorteilhaft ist es, wenn der Nabenkörper im Quer-Fließpreßverfahren hergestellt wird. Durch entsprechende Genauigkeit bei der Werkzeugerstellung kann dabei der einzustellende Härteverlauf reproduzierbar vorherbestimmt werden.

	Figur	1 -
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	Figur	2 -
	Figur	2a -
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Mit Hilfe einer Zeichnung soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigt:

einen Nabenkörper in perspektivischer Darstellung; den Axialschnitt durch den Nabenkörper;

den Härteverlauf im Nabenkörper durch einen Zahn bezogen auf die konstante axiale Ebene E_A1 gemäß dem Schnitt Hab nach Figur 1;

Figur 2al - den Härteverlauf im Nabenkörper durch einen Zahn

bezogen auf die konstante axiale Ebene E_A2 gemäß dem Schnitt Hab nach Figur 1;

Figur 2a2 - den Härteverlauf im Nabenkörper durch einen Zahn

bezogen auf die konstante axiale Ebene E_A3 gemäß dem Schnitt Ilab nach Figur 1;

Figur 2b - den Härteverlauf im Nabenkörper innerhalb eines

Zahnes bezogen auf eine konstante radiale Ebene gemäß Schnitt Hab nach Figur 1;

Figur 2c - den Härteverlauf im Nabenkörper zwischen zwei Zähnen bezogen auf eine konstante axiale Ebene gemäß

dem Schnitt Iled nach Figur 1;

Figur 2d - den Härteverlauf im Nabenkörper zwischen zwei Zähnen bezogen auf eine konstante radiale Ebene gemäß dem Schnitt Iled nach Figur 1;

Figur 3 - einen anderen Axialschnitt des Nabenkörpers;

Figur 3a - die Einzelheit "X" nach Figur 3; 35

Figur 3b - die Einzelheit "Z" nach Figur 3;

Figur 4 - den Härteverlauf in einem Außenzahn bezogen auf den Schnitt IV-IV nach Figur 3.

Der Nabenkörper ist hülsenförmig ausgebildet und mit einer Außenverzahnung 1 und einer Innenverzahnung 3 versehen. Die Zähne 2 der Außenverzahnung 1 sind in einer Axialrichtung abgestuft ausgebildet. Auch der hülsenförmige Grundkörper 8 ist in axialer Richtung abgestuft. Wie Figur 1 zeigt, weist der Bereich 5 (Zahnlücke) zwischen zwei Zähnen 2 der Außenverzahnung 1 einen größeren Durchmesser auf, als der Grundkörper 8, so daß die aus Zähnen 2 und Zahnlücken 5 gebildete Außenverzahnung 1 gegenüber dem Grundkörper 8 ringförmig erhöht ist. Wie Figuren 3a und 3b zeigen, sind sowohl der Einlauf 6 als auch der Auslauf 7 zur Innenverzahnung 3 in axialer Richtung ausgerundet, so daß ein fasenfreier Übergang zur Innenverzahnung 3 eingestellt ist.

Die Figuren 2a bis 2d zeigen den Verlauf der Härte im Nabenkörper jeweils bezogen auf eine konstante radiale oder axiale Ebene. Zur besseren Verdeutlichung sind die Werte der Vickershärte zum Härteverlauf angegeben.

Figur 2 zeigt den Axialschnitt durch den Nabenkörper, wobei die rechte Seite den Schnitt in Höhe eines Zahnes 2 und die linke Seite in Höhe einer Zahnlücke 5 zeigt. Bezogen auf eine konstante axiale Ebene (E_A1, E_A2, E_A3) steigt der Härteverlauf in den Zähnen 2 in axialer Richtung von einem Minimalwert (253) auf einen Maximalwert (263) an und fällt danach wieder auf einen niedrigeren Wert (244) ab, wie aus Figur 2a ersichtlich ist. Wie Figur 2b zeigt ist bezogen auf eine konstante radiale Ebene (E_RZ) der Härteverlauf in den Zähnen 2 von seinem Maximalwert (292) radial innen auf seinen Minimalwert (227) radial außen abfallend. Da die gewählten Meßpunkte bei der Härteangabe zueinander beabstandet sind, ist die Diagrammdarstellung in den Figuren 2a bis 2d stufenförmig ausgebildet.

Ein Vergleich der Figuren 2a, 2al und 2a2, die jeweils den Härteverlauf in einer anderen Ebene darstellen, wobei Figur 2a den Här-

teverlauf in der Ebene (E_A1), Figur 2al den Härteverlauf in der Ebene (E_A2) und Figur 2a2 den Härteverlauf in der Ebene (E_A3) darstellen, macht deutlich, daß grundsätzlich der Härteverlauf in axialer Richtung von einem Minimalwert auf einen Maximalwert ansteigt und danach wieder auf einen niedrigeren Wert abfällt, wobei die Härte in Richtung des äußeren Radius jeweils ansteigend ist.

Figur 2c verdeutlicht, daß der Härteverlauf in einer Zahnlücke 5 bezogen auf eine konstante axiale Ebene (E_A1) von einem Minimalwert

(224) auf einen Maximalwert (268) ansteigt und wieder auf einen niedrigeren Wert (246) abfällt. Bezogen auf eine konstante radiale Ebene (E_R) ist die Härte radial innen höher (270) als außen (256). Die maximale radiale Härte (278/279) tritt im Bereich des mittleren Radius auf, befindet sich also in etwa in der Mitte des hülsenförmigen Körpers 8.. Ein Vergleich der Härtewerte in Darstellungen in den Figuren 2 zeigt, daß die Härte in den Zähnen 4 der Innenverzahnung 3 am höchsten ist.

Figur 4 zeigt den Härteverlauf im Zahn 2 der Außenverzahnung 1, wobei ersichtlich ist, daß die maximale Härte in der Zahnflanke 2a anzutreffen ist. Auf eine Umfangsrichtung bezogen ist der Härteverlauf im wesentlichen symmetrisch zu Zahnmitte 2b, in der das Minimum eingestellt ist.

5 Der Nabenkörper ist vorzugsweise durch Quer-Fließpressen hergestellt. Dieses Verfahren gestattet es, die einzuhaltenden Härtewerte, die an die Belastung, die auf den Nabenkörper im Betrieb einwirkt, angepaßt sind, einzustellen. Beim Quer-Fließpressen handelt es sich um ein übliches Kaltverrformungsverfahren, bei dem die Verformungsrichtung des in das Preßwerkzeug eingelegten Rohlings quer zur Krafteinleitungsrichtung erfolgt. Über die Werkzeuggestaltung wird der Materialfluß gesteuert und die Härte eingestellt. Durch eine starke Umformung werden hohe Härtewerte und durch eine weniger starke Umformung entsprechend geringere Härtewerte realisiert. Das Quer-Fließpreßverfahren ist dem Fachmann aber bekannt, so daß es hier keiner detaillierten Erläuterung bedarf, sondern im übrigen auf die Beschreibung der DE 2 8 19 187 Al

verwiesen werden kann. Re/he

Claims

Reg.-Nr. 14 144 Qf ANR: &lgr;°01 485 FICHTEL & SACHS AG - VV'^ C B* W LJ NT'ü'rIt- :ansprüche

1. Nabenkörper für Kupplungen, insbesondere Reibungskupplungen in Kraftfahrzeugen, mit einer Innenverzahnung (3) zur Verbindung mit einer Getriebeeingangswelle und einer Außenverzahnung (1) mit sich in radialer und axialer Richtung erstrekkenden Zähnen (2) zur Verbindung mit einer Mitnehmerscheibe der Kupplung, dadurch gekennzeichnet, daß der Härteverlauf in den Zähnen (2) der Außenverzahnung (1) bezogen auf eine konstante axiale Ebene (E_A1, E_A2, E_A3) in axialer Richtung von einem Minimalwert auf einen Maximalwert ansteigend und wieder . abfallend ist und bezogen auf eine konstante radiale Ebene (E_RZ) der Härteverlauf von einem Maximalwert radial innen auf einen Minimalwert radial außen abfällt.

2. Nabenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Härteverlauf zwischen zwei Zähnen (2) der Außenverzahnung (1) bezogen auf eine konstante axiale Ebene [E^) in axialer Richtung von einem Minimalwert auf einen Maximalwert ansteigend und wieder abfallend ist und bezogen auf eine konstante radiale Ebene (Er₁₁) der Härteverlauf seinen Maximalwert zwischen radial innen und radial außen einnimmt.

3. Nabenkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf eine konstante radiale Ebene (E₈₁) die Härte zwischen zwei Zähnen (2) radial innen höher ist als radial außen.

4. Nabenkörper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf eine konstante radiale Ebene (Erl) die maximale Härte im Bereich des mittleren Radius auftritt.

5. Nabenkörper nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte in den Zähnen (4) der Innenverzahnung (3) am höchsten ist.

6. Nabenkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte in der Flanke (2a) der Zähne (2) am höchsten ist.

7. Nabenkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf eine konstante radiale Ebene (E_R) der Härteverlauf in den Zähnen (2) von seinem Maximalwert in der Flanke (2a) zum Minimalwert in der Zahnmitte (2b) im wesentlichen symmetrisch verläuft.

8. Nabenkörper nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüehe, dadurch gekennzeichnet, daß das der Einlauf (6) und der Auslauf (7) der Innenverzahnung (3) in axialer Richtung gerundet sind.

9. Nabenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Härteverlauf im Grundkörper (8) bezogen auf eine konstante axiale Ebene (E_A1) in axialer Richtung von einem Minimalwert auf einen Maximalwert ansteigend und wieder abfallend ist.

10. Nabenkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Herstellung im Quer-Fließpreßverfahren.

Re/he