DE102017222944A1

DE102017222944A1 - Kupplungslamelle und Lamellenkupplung oder -bremse

Info

Publication number: DE102017222944A1
Application number: DE102017222944.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schmidt; Derk LANGENKAEMPER
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2019-06-19
Also published as: CN110017338B; US20190186552A1; US10883549B2; CN110017338A

Abstract

Eine ringförmige Kupplungslamelle (12) wird durch Ausstanzen oder Ausschneiden (12) aus einem flachen, bandförmigen Bandblech (2) hergestellt, welches zwischen den einzelnen Stanz- oder Schneidvorgängen relativ zu einem Stanz- oder Schneidwerkzeug vorgeschoben wird. Die Kupplungslamelle (12) ist asymmetrisch bezüglich des Ringmittelpunkts ausgebildet und weist gleichzeitig eine nicht orthogonal zur Vorschubrichtung des Bandblechs ausgerichtete Symmetrieachse (18) auf, in Bezug zu welcher die Kupplungslamelle zumindest soweit achsensymmetrisch ausgebildet ist, dass sie in einer Lamellenkupplung (26) in genau einer ersten Einbaulage (A) und einer zweiten Einbaulage (B) einbaubar ist, wobei sich die zweite Einbaulage aus der ersten Einbaulage durch Wenden um die Symmetrieachse (18) ergibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungslamelle hergestellt durch Ausstanzen oder Ausschneiden aus einem Bandblech, sowie eine diese umfassende Lamellenkupplung.
Lamellenkupplungen oder -bremsen werden in Fahrzeuggetrieben als Reibschaltelemente zur Drehmomentenübertragung eingesetzt. Die Lamellen sind Ringscheiben, die im Falle von Außenlamellen außen eine Mitnahmeverzahnung und im Fall von Innenlamellen innen eine Mitnahmeverzahnung aufweisen. In einer Kupplung oder Bremse sind Außen- und Innenlamellen abwechselnd aufeinander gestapelt. Mit ihren Mitnahmeverzahnungen greifen die Lamellen in zugehörige Mitnahmeverzahnungen der beiden Kupplungshälften ein, in denen die Lamellen axial bewegbar sind. In unbetätigtem Zustand wird praktisch kein Drehmoment zwischen den Innenlamellen und den Außenlamellen übertragen - die Kupplung oder Bremse ist dann geöffnet. Zur Betätigung der Kupplung bzw. Bremse wird der Lamellenstapel üblicherweise auf hydraulischem Weg mit einer Axialkraft zusammengedrückt, so dass ein Drehmoment übertragen wird, dessen Höhe von der Axialkraft abhängt.
Um eine gleichmäßige Anpressung der Lamellen und einen gleichförmige Drehmomentübertragung im schlupfenden Betrieb zu erzielen, wäre eine Möglichkeit, die einzelnen Lamellen mit einer sehr hohen Präzision in Bezug auf ihre Dicke zu fertigen, was jedoch hohe Kosten verursachen würde. Üblicherweise werden die Lamellen aus einem gewalzten Bandblech ausgestanzt, welches von einem sogenannten Blechcoil abgerollt wird. Bei den dafür verwendeten Blechcoils ist eine über die Breite des Bandblechs konstante Blechdicke nicht gewährleistet, was dazu führt, dass Lamellen, die aus dem Bandblech ausgestanzt werden, typischerweise in einem bestimmten Sektor ein Dickenmaximum und in einem -meist diametral gegenüberliegenden Sektor ein Dickenminimum aufweisen. Daher wird in bekannten Herstellungsverfahren für Kupplungen, die Dicke bzw. Dickenverteilung über den Umfang der Lamellen vor dem Einbau vermessen. Die Lamellen werden dann mit geeigneter, gegeneinander verdrehter Winkelausrichtung in der Kupplung montiert. Nachteilig dabei ist der Zeit- und Kostenaufwand für die Vermessung.
Aus der DE 10 2013 223 770 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Lamellenpaketes für Kraftfahrzeug Kupplungen bekannt, bei dem Lamellen beim Ausstanzen mit einer Markierung ihrer Winkellage relativ zum Bandblech versehen werden. Die Lamellen werden dann mit unterschiedlicher Ausrichtung der Markierung in ein Kupplungspaket eingebaut, so dass Blechdickenschwankungen des Bandblechs, die dazu führen, dass die Lamellen systematisch in einem bestimmten Winkelsektor ein Dickenmaximum und in einem anderen Winkelsektor ein Dickenminimum aufweisen sich im Kupplungspaket ausgleichen. Bei diesem Verfahren entfällt die Notwendigkeit der Vermessung, allerdings ist Voraussetzung für die Durchführung dieses Verfahrens, dass die Lamellen in unterschiedlicher Winkellage einbaubar sind. Das bedeutet wiederum, dass die Lamellenkonstruktion eben auch Einbaufehler zulässt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, alternative Kupplungslamellen und eine daran angepasste Lamellenkupplung anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die Kupplungslamellen gemäß Patentanspruch 1 und die Lamellenkupplung gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die Unteransprüche gegeben.
Die erfindungsgemäße Kupplungslamelle wird durch Ausstanzen oder Ausschneiden aus einem Bandblech hergestellt, welches zwischen den einzelnen Stanz- oder Schneidvorgängen relativ zu einem Stanz- oder Schneidwerkzeug vorgeschoben wird. Die Kupplungslamelle ist bzgl. des Ringmittelpunkts nicht Punktsymmetrisch, also asymmetrisch ausgebildet, wodurch gewährleitet wird, dass die Kupplungslamelle in einem angepassten Lamellenträger einer Lamellenkupplung nicht in einer beliebigen Winkelposition einbaubar ist. Gleichzeitig weist die Kupplungslamelle aber eine nicht orthogonal zur Vorschubrichtung des Bandblechs ausgerichtete Symmetrieachse auf, in Bezug zu welcher die Kupplungslamelle zumindest soweit achsensymmetrisch ausgebildet ist, dass sie in der Lamellenkupplung in genau einer ersten Einbaulage und einer zweiten Einbaulage einbaubar ist, wobei sich die zweite Einbaulage aus der ersten Einbaulage durch Wenden um die Symmetrieachse ergibt. Weist nun das Bandblech eine ungleiche Dickenverteilung quer zur Vorschubrichtung auf, welche jedoch in Vorschubrichtung konstant bleibt, hat das zur Folge, dass die Kupplungslamellen jeweils auf einer Seite der Symmetrieachse ein Dickenmaximum und auf der anderen Seite der Symmetrieachse ein Dickenminimum aufweisen. Werden die Kupplungslamellen nun abwechselnd in der ersten und der zweiten Einbaulage aufeinander gestapelt liegen die Dickenmaxima von benachbarten Kupplungslamellen nicht übereinander und gleichen sich in der Summe zumindest teilweise aus.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Symmetrieachse in Vorschubrichtung des Bandblechs also parallel zu dieser ausgerichtet. Damit wird erreicht, dass die Dickenmaxima der abwechselnd in der ersten und der zweiten Einbaulage aufeinander gestapelten Kupplungslamellen diametral gegenüberlegen und somit ein Dickenmaximum einer Kupplungslamelle genau über einem Dickenminimum einer benachbarten Kupplungslamelle liegt, wodurch sich die Dickenunterschiede in der Summe vollständig ausgleichen.
In vorteilhafter Weise ist die Kupplungslamelle mit einem Ausrichtungsmerkmal versehen, anhand dessen sich die Ausrichtung zum Bandblech feststellen lässt. Das Ausrichtungsmerkmal kann beispielsweise durch eine eingestanzte Markierung gegeben sein oder durch eine lageeindeutige Ausgestaltung einer Mitnahmeverzahnung. Das Ausrichtungsmerkmal erlaubt es bei der Kupplungslamelle zu rekonstruieren in welcher Lage sie aus dem Bandblech ausgestanzt wurde und die erste Einbaulage von der zweiten Einbaulage zu unterscheiden.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Kupplungslamelle eine Mitnahmeverzahnung auf, welche asymmetrisch bezüglich des Ringmittelpunkts ausgebildet ist, und mindestens einen unverzahnten Sektor aufweist. Gleichzeitig weist sie eine nicht orthogonal zur Vorschubrichtung ausgerichtete Symmetrieachse auf, in Bezug zu welcher die Mitnahmeverzahnung zumindest soweit achsensymmetrisch ausgebildet ist, dass sie in einer Lamellenkupplung in genau einer ersten Einbaulage und einer zweiten Einbaulage einbaubar ist, wobei sich die zweite Einbaulage aus der ersten Einbaulage durch Wenden um die Symmetrieachse ergibt. Dabei ist das Ausrichtungsmerkmal durch zumindest einen Markierungszahn der Mitnahmeverzahnung gegeben, welcher auf nur einer Seite der Symmetrieachse vorhanden ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Kupplungslamelle ist dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnteilungswinkelraster der Mitnahmeverzahnung 10° beträgt wobei die 0° Position auf der Symmetrieachse liegt und die Mitnahmeverzahnung nur an den Winkelpositionen 0°, 10°, 20°, 30°, 50°, 70°, 90°, 110°, 160°, 170°, 180°, 190°, 200°, 250°, 270°, 290°, 300°, 310°, 330°, 340° und 350° jeweils einen Mitnahmezahn aufweist. Dabei bildet der Mitnahmezahn an der Winkelposition 300° den Markierungszahn. Auf der anderen Seite der Symmetrieachse bei 60° ist dabei kein Zahn vorhanden.
Die erfindungsgemäßen Kupplungslamellen lassen sich in einer Lamellenkupplung in vorteilhafter Weise so einsetzen, dass die Kupplungslamellen abwechselnd in der ersten und der zweiten Einbaulage aufeinander gestapelt sind, so dass im Stapel Sektoren mit erhöhter Dicke und Sektoren mit verringerter Dicke von zueinander benachbarten Kupplungslamellen derart zueinander ausgerichtet sind, dass sich vorhandene Dickenschwankungen beim Stapeln zumindest teilweise gegenseitig ausgleichen. Die Kupplungslamellen sind dabei einer Kupplungshälfte zugeordnet und als Außenlamellen oder Innenlamellen ausgebildet. Zwischen zwei Kupplungslamellen ist dann noch jeweils eine Belaglamelle angeordnet, welche der anderen Kupplungshälfte zugeordnet ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Lamellenkupplung weist einen Lamellenträger auf, der mit einer zu der Mitnahmeverzahnung der Kupplungslamellen passenden Mitnahmeverzahnung mit zumindest einem unverzahnten Sektor versehen ist, welche für den Markierungszahn sowohl in der ersten als auch in der zweiten Einbaulage eine passende Zahnlücke aufweist. Dadurch wird die Montagefähigkeit auf die beiden vorgegeben Einbaulagen beschränkt.
Der unverzahnte Sektor dient dabei einerseits dazu zu gewährleisten, dass die Kupplungslamelle nur in den beiden Einbaulagen verbaubar ist. Außerdem bietet ein unverzahnter Sektor im Lamellenträger Raum für Hydraulikkanäle.
Bei einer geometrisch vorteilhaften Ausgestaltung der Lamellenkupplung beträgt das Zahnteilungswinkelraster der Mitnahmeverzahnung des Lamellenträgers 10°, wobei die 0° Position auf der Symmetrieachse liegt und die Mitnahmeverzahnung nur an den Winkelpositionen 0°, 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60°, 70°, 80°, 90°, 100°, 110°, 160°, 170°, 180°, 190°, 200°, 210°, 250°, 270°, 290°, 300°, 310°, 330°, 340° und 350° eine Zahnlücke zur Aufnahme eines Mitnahmezahns der Kupplungslamellen aufweist.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert.
Darin zeigen

1: Kupplungslamellen in einem Bandblech vor dem Ausstanzen,
2: einen Lamellenstapel und
3: eine Lamellenkupplung in einem Getriebegehäuse.

In 1 ist mit 2 ein Stück Bandblech bezeichnet, das von einem Blechcoil abgerollt wurde und in der durch den Pfeil 4 gekennzeichneten Förderrichtung relativ zur Stanzpresse ausgerichtet ist. Bedingt durch den Walzprozess bei der Herstellung des Bandblechs weist es eine Seite mit erhöhter Dicke 6 und eine Seite mit verringerter Dicke 8 auf. Die ringförmigen Kupplungslamellen 12 werden nacheinander aus dem Bandblech 2 ausgestanzt. Zwischen den Stanzvorgängen wird das Bandblech in Förderrichtung vorgeschoben. Die ausgestanzte Kupplungslamelle weist hierdurch einen Sektor mit erhöhter Dicke 14 und einen Sektor mit verringerter Dicke 16 auf. Die Kupplungslamellen 12 weisen an ihrer Außenkontur eine Mitnahmeverzahnung auf.
Bezüglich des Ringmittelpunkts ist die Mitnahmeverzahnung und damit die Kupplungslamelle asymmetrisch ausgebildet - Punktsymmetrie ist also nicht gegeben. Die Kupplungslamellen 12 weisen jedoch eine Symmetrieachse 18 auf, welche in der 1 gezeigten Ausführungsform in Vorschubrichtung des Bandblechs 2 ausgerichtet ist. Die Kupplungslamellen sind in Bezug zu dieser Symmetrieachse soweit achsensymmetrisch ausgebildet, dass sie in einer Lamellenkupplung in genau einer ersten Einbaulage und einer zweiten Einbaulage einbaubar ist, wobei sich die zweite Einbaulage aus der ersten Einbaulage durch Wenden um die Symmetrieachse ergibt. Eine vollständige Achsensymmetrie ist jedoch nicht gegeben: Das Spiegelbild des mit 20 bezeichneten Markierungszahns der Mitnahmeverzahnung ist nicht vorhanden. An dieser mit 22 bezeichneten Stelle weist die Kupplungslamelle einen sogenannten Fehlzahn auf. Anhand des Markierungszahns 20 lässt sich bei der ausgestanzten Kupplungslamelle deren Ausrichtung zum Bandblech feststellen und damit die Seite mit dem Sektor erhöhter Dicke 14 von der anderen Seite mit dem Sektor verringerter Dicke 16 unterscheiden.
2 zeigt einen Lamellenstapel, bei dem die Kupplungslamellen 12 abwechselnd in der ersten Einbaulage und in der zweiten Einbaulage aufeinander gestapelt sind, wobei zwischen benachbarten Kupplungslamellen 12, die einer ersten Kupplungshälfte zugeordnet sind im Stapel jeweils eine Belaglamelle 24 angeordnet ist, die einer zweiten Kupplungshälfte zugeordnet ist. Dabei liegt jeweils ein Sektor mit verringerter Dicke 16 einer Kupplungslamelle 12 über einem Sektor mit erhöhter Dicke 14 einer benachbarten Kupplungslamelle 12, so dass sich die Dickenschwankungen im Stapel gegenseitig ausgleichen.
3 zeigt eine Lamellenkupplung 26 in einem Getriebegehäuse 28 in zwei Darstellungen A und B. Darin ist mit 30 ein Lamellenträger bezeichnet in den Kupplungslamellen 12 eingelegt sind. In Darstellung A ist die oberste Kupplungslamelle 12 in der ersten Einbaulage eingelegt, wohingegen in Darstellung B die oberste Kupplungslamelle 12 in der zweiten Einbaulage eingelegt ist. Dabei ergibt sich die zweite Einbaulage aus der ersten Einbaulage durch Wenden der Kupplungslamelle 12 um die Symmetrieachse 18. Die beiden Einbaulagen unterscheiden sich durch die Lage des Markierungszahns 20 und des gegenüberliegenden Fehlzahns 22 der Mitnahmeverzahnung.
Dabei weist der Lamellenträger 26 sowohl an der Position des Markierungszahns 20 als auch an der in Bezug auf die Symmetrieachse 18 gegenüberliegenden Position des Fehlzahns 22 eine Zahnlücke auf, wodurch der Einbau in beiden Einbaulagen ermöglicht wird. Durch die in Bezug auf den Ringmittelpunkt bestehende Asymmetrie der Mitnahmeverzahnung der Kupplungslamellen 12 und der daran angepassten Mitnahmeverzahnung des Lamellenträgers sind jedoch andere Einbaulagen ausgeschlossen, was eine fehlersichere Montage gewährleistet.
Bei den in 3 gezeigten Kupplungslamellen 12 beträgt das Zahnteilungswinkelraster der Mitnahmeverzahnung 10°, wobei die 0° Position auf der Symmetrieachse liegt, auf welche sich der Winkel 32 bezieht. In Darstellung B weist die Mitnahmeverzahnung nur an den Winkelpositionen 0°, 10°, 20°, 30°, 50°, 70°, 90°, 110°, 160°, 170°, 180°, 190°, 200°, 250°, 270°, 290°, 300°, 310°, 330°, 340° und 350° jeweils einen Mitnahmezahn auf. Der Fehlzahn 22 liegt an der Position 60° und der Markierungszahn 20 an der Position 300°. Die Mitnahmeverzahnung des Lamellenträgers 30 weist nur an den Winkelpositionen 0°, 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60°, 70°, 80°, 90°, 100°, 110°, 160°, 170°, 180°, 190°, 200°, 210°, 250°, 270°, 290°, 300°, 310°, 330°, 340° und 350° eine Zahnlücke zur Aufnahme eines Mitnahmezahns der Kupplungslamellen auf. Dabei ist also an den Winkelpositionen 60° und 300° jeweils ein unverzahnter Sektor gegeben, der für den Markierungszahn 20 sowohl in der ersten als auch in der zweiten Einbaulage eine passende Zahnlücke aufweist.
Bezugszeichenliste

2: Bandblech
4: Förderrichtung
6: Seite mit erhöhter Dicke
8: Seite mit verringerter Dicke
12: Lamelle
14: Sektor mit erhöhter Dicke
16: Sektor mit verringerter Dicke
18: Symmetrieachse
20: Markierungszahn
22: Fehlzahn
24: Belaglamelle
26: Lamellenkupplung
28: Getriebegehäuse
30: Lamellenträger
32: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013223770 A1 [0004]

Claims

Ringförmige Kupplungslamelle (12), hergestellt durch Ausstanzen oder Ausschneiden aus einem flachen, bandförmigen Bandblech (2), welches zwischen den einzelnen Stanz- oder Schneidvorgängen relativ zu einem Stanz- oder Schneidwerkzeug vorgeschoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungslamelle (12) asymmetrisch bezüglich des Ringmittelpunkts ausgebildet ist und gleichzeitig eine nicht orthogonal zur Vorschubrichtung des Bandblechs ausgerichtete Symmetrieachse (18) aufweist, in Bezug zu welcher die Kupplungslamelle zumindest soweit achsensymmetrisch ausgebildet ist, dass sie in einer Lamellenkupplung (26) in genau einer ersten Einbaulage (A) und einer zweiten Einbaulage (B) einbaubar ist, wobei sich die zweite Einbaulage aus der ersten Einbaulage durch Wenden um die Symmetrieachse (18) ergibt.
Kupplungslamelle (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet die Symmetrieachse (18) in Vorschubrichtung (4) des Bandblechs ausgerichtet ist.
Kupplungslamelle (12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Ausrichtungsmerkmal (20) versehen ist, anhand dessen sich die Ausrichtung zum Bandblech (2) feststellen lässt.
Kupplungslamelle (12) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungslamelle eine Mitnahmeverzahnung aufweist, welche asymmetrisch bezüglich des Ringmittelpunkts ausgebildet ist, mindestens einen unverzahnten Sektor aufweist und gleichzeitig eine nicht orthogonal zur Vorschubrichtung ausgerichtete Symmetrieachse (18) aufweist in Bezug zu welcher die Mitnahmeverzahnung zumindest soweit achsensymmetrisch ausgebildet ist, dass sie in einer Lamellenkupplung (26) in genau einer ersten Einbaulage (A) und einer zweiten Einbaulage (B) einbaubar ist, wobei sich die zweite Einbaulage aus der ersten Einbaulage durch Wenden um die Symmetrieachse (18) ergibt und wobei das Ausrichtungsmerkmal durch zumindest einen Markierungszahn (20) der Mitnahmeverzahnung gegeben ist, welcher auf nur einer Seite der Symmetrieachse (18) vorhanden ist.
Kupplungslamelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnteilungswinkelraster der Mitnahmeverzahnung 10° beträgt wobei die 0° Position auf der Symmetrieachse liegt und dass die Mitnahmeverzahnung nur an den Winkelpositionen 0°, 10°, 20°, 30°, 50°, 70°, 90°, 110°, 160°, 170°, 180°, 190°, 200°, 250°, 270°, 290°, 300°, 310°, 330°, 340° und 350° jeweils einen Mitnahmezahn aufweist.
Lamellenkupplung (26) oder -bremse mit einem Stapel von Kupplungslamellen (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungslamellen (12) abwechselnd in der ersten und der zweiten Einbaulage aufeinander gestapelt sind, so dass im Stapel Sektoren mit erhöhter Dicke (14) und Sektoren mit verringerter Dicke (16) von zueinander benachbarten Kupplungslamellen derart zueinander ausgerichtet sind, dass sich vorhandene Dickenschwankungen im Stapel zumindest teilweise gegenseitig ausgleichen.
Lamellenkupplung (26) oder -bremse nach Anspruch 6 mit Kupplungslamellen (12) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenkupplung einen Lamellenträger (30) aufweist, der mit einer zu der Mitnahmeverzahnung der Kupplungslamellen passenden Mitnahmeverzahnung mit zumindest einem unverzahnten Sektor versehen ist, welche für den Markierungszahn (20) sowohl in der ersten als auch in der zweiten Einbaulage eine passende Zahnlücke aufweist.
Lamellenkupplung (26) oder -bremse nach Anspruch 7 mit Kupplungslamellen (12) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnteilungswinkelraster der Mitnahmeverzahnung des Lamellenträgers 10° beträgt wobei die 0° Position auf der Symmetrieachse (18) liegt und dass die Mitnahmeverzahnung nur an den Winkelpositionen 0°, 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60°, 70°, 80°, 90°, 100°, 110°, 160°, 170°, 180°, 190°, 200°, 210°, 250°, 270°, 290°, 300°, 310°, 330°, 340° und 350° eine Zahnlücke zur Aufnahme eines Mitnahmezahns der Kupplungslamellen aufweist.