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Reibscheibe für Reibungskupplungen, insbesondere Lamellenkupplungen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibscheibe, bestehend aus einem Träger und einem Sinterbelag für Reibungskupplungen, insbesondere Lamellenkupplungen, bei denen die Kupplungselemente, wie die Reibscheibe oder Lamellen, durch mechanisch, hydraulisch oder elektromagnetisch erzeugte Anpresskraft in Reibungsschluss miteinander gebracht werden.
Bei Lamellenkupplungen, insbesondere solchen, die als Getriebekupplungen für Kraftfahrzeuge verwendet werden, ist es notwendig, den Verlauf der Kraftübertragung ruhig zu gestalten, um ei1J ruckaniges Eingreifen der Kupplul1gselemente zu vermeiden. Die Kupplungsscheiben bzw. -lamellen sollen mit möglichst geringem Material-, Zeit-und Kostenaufwand hergestellt werden können und sollen ferner eine hohe Lebensdauer haben. Essind zahlreiche Reibscheiben für Reibungskupplungen, insbesondere Lamellenkupp- lungen, bekanntgeworden. Man hat beispielsweise Kupplungsscheiben bzw.-lamellen mit besonderen Belägen versehen, indem man auf die Scheiben bzw. Lamellen als Reibfläche eine Metallschicht aufgepresst oder durch Sil1tern mit ihnen verbunden hat.
Auch das Aufspritzen einer Metallschicht auf die Reibscheiben bzw, -lamellen ist bereits bekannt. Man hat auch bereits vorgeschlagen, die Reibfläche der Kupplungsscheiben bzw. -lamellen mit einer Weichnitrierschicht herzustellen, um dadurch sowohl hohe Reibwerte als auch gute Gleit-und Notlaufeigenschaften zu erzielen, wobei die Stahlträger, also die
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wurde das Polieren der Reibflächen elektrolytisch durchgeführt. Hiedurch sollen extrem glatte Oberflä- chen mit einem höheren Reibwert als bei glatten Oberflächen erzielt werden. Es ist weiter bekannt, Reibscheiben ohne besonderen Reibbelag als durch gehärtete Stahllamellen auszuführen. Bei ihnen reiben die harten Oberflächen unmittelbar aufeinander.
Schliesslich ist es bekannt, die Reibflächen der reibenden Scheibe aus hartem Werkstoff, z. B. durch Verchromung, und die der Gegenreibfläche aus weicherem Werkstoff herzustellen.
In der Praxis werden die Reibscheiben von Lamellenkupplungen für Getriebe von Kraftfahrzeugen und Werkzeugmaschinen allgemein als Stahllamellen hergestellt, wobei der Reibbelag an die Lameile angenietet oder angelötet oder als Metallpulver durch Pressen und Sintern mit ihr verbunden wird. Es sind auch Scheiben bekannt, die ganz aus Sintermetall, insbesondere Sintereisen oder aus einer Mischung verschiedener Sintermetalle, gegebenenfalls mit Beimengungen von Graphitkorund od. dgl., bestehen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Reibscheiben, die aus einem Stahlträger bestehen, auf den eine Sinterwerkstoffschicht aufplattiert oder aufgesintert ist. Bei diesen bekannten SinLerlamellen zeigen die Sinterreibwerkstoffe nach einer gewissen Betriebsdauer Ermüdungserscheinungen ihrer Struktur, die durch die Walkarbeit gegen ihrenplastischen, ungehärtetenUntergrund, den sogenannten Stahlträger, hervorgerufen wird. Dies tritt besonders in Erscheinung, wenn diese Lamellen gegen Sinuslamellen laufen, bei welchen die Formänderungsarbeit grösser als bei den Planlamellen ist. Durch die Erfindung soll dieser Nachteil vermieden und damit die Verschleissfestigkeit der Sinterstruktur erhöht werden, indem die eigene Federung des Stahlträgers ausgeschaltet wird.
Gleichzeitig sollen die Reibeigenschaften der Lamelle verbessert werden. Bekanntlich zeigen rein metallische Reibwerkstoffe - wie Stahl auf Stahl-einen
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verhältnismässig grossen Unterschied zwischen der Reibung der Ruhe und der Reibung der Bewegung. Die Üblichen Verhältniszahlen hiefür liegen im Bereich 2 : 1-SO : 1. Dagegen zeigen organische Reibwerkstoffe auf nichtorganischen Werkstoffen geringe Unterschiede zwischen der Reibung der Ruhe und der Reibung. der
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Wärmestauundfestigkeit.
Der Erfindung liegt also weiterhin die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung von nur rein metallischen
Reibstoffenaufeinander die Vorteile organischer bzw. nichtorganischer Reibwerkstoffe auf rein metal- lischen Reibwerkstoffen bezüglich ihres Reibverhaltens zu ersetzen, wobei die Vorteile der rein metal- lischen Reibwerkstoffe bezüglich ihrer besseren Wärmeabfuhr und grösseren Verschleissfestigkeit ausgenützt werden sollen.
Die erfindungsgemässe Reibscheibe für Reibungskupplungen, insbesondere Lamellenkupplungen, bestehend aus einem Stahlträger, auf den eine oder mehrere Sinterwerkstoffschichten aufplattiert oder aufgesintert sind, kennzeichnetsich darin, dass der Stahlträger gehärtet ist. Bei der Herstellung dieser erfin- dungsgemäss ausgebildeten Reibscheibe kann so verfahren werden, dass der bereits mit dem Reibbelag versehene Stahlträger nach dem Glühprozess, durch welchen die Sinterung bewirkt wird, durch plötzliches Abschrecken, vorzugsweise im Wasser, gehärtet wird.
Durch die erfindungsgemässe Härtung des Stahlträgers wird die Haltbarkeit und damit die Verschleissfestigkeit der Sinterstruktur erhöht, weil eine Nachgiebigkeit des Stahlträgers und damit die Walkarbeit der Sinterreibwerkstoffe gegen den plastischen Stahlträgeruntergrund wegfällt. Gleichzeitig ergibt sich der Vorteil, dass der Reibwerkstoff selbst zwischen den zwei gehärteten Körpern verdichtet wird, wobei der eine, beispielsweise die innere Lamelle. rotiert, während der andere, die äussere Lamelle, mit dem Stahlträger steht. Da sich die Sinterwerkstoffe - wie alle Kupferlegierungen - beim Härten und Anlassen umgekehrt wie Stahl verhalten, wird ein Sprödewerden beim Verdichtungsvorgang, hervorgerufen durch das Gleiten der Lamellen, abgeschwächt.
Darüber hinaus ergeben sich weitere wesentliche technische Vorteile. Bei Sinterlamellen mit erfindungsgemäss gehärteten Stahlträgern wird gegenüber den bekannterweise verwendeten Sinterlamellen mit ungehärteten Stahlträgern die Federungsarbeit der Lamellen erhöht und die Steifigkeitsziffer verkleinert.
Im Bereich kleinerer Federwege ergeben sich bei erfindungsgemäss gehärteten Stahlträgern kleinere Steifigkeitsziffern mit diesen zugeordneten grösseren Teilkräften, während im Bereich grösserer Federwege eine geringere Senkung der Steifigkeitsziffern mit geringerer Veränderung der Teilkraft zu erwarten ist.
Darüber hinaus ist in vorteilhafter Weise eine Annäherung des Haft- und Gleitreibmomentes bei der erfindungsgemäss ausgebildeten Reiblamelle gegeben. Es wurde bereits gesagt, dass bei den bekannten gesinterten, jedoch ungehärteten Stahlträgern unter der Drucklast und den zahlreichen Lastwechsel das weiche'Kernmaterial des Stahlträgers sich leichter verformt und in seiner Struktur verdichtet, weil. der Belag selbst im Anfang ebenfalls noch eine gewisse Weichheit hat, so dass, bildlich gesehen, zwischen ihm und dem Sintermaterial allmählich ein gewisser Hohlraum entsteht und der Sinterbelag allmählich infolge der zunehmenden Härte und der hohen Beanspruchung in diesen Hohlraum einbricht.
Wird nun erfindungsgemäss die Lamelle besintert und dann gehärtet, so liegt der Sinterbelag auf festem Grund auf und ist unter Einwirkung der Last und der Lastwechsel ausserordentlich widerstandsfähig. Die Oberfläche wird im Laufe der Zeit im Gleitlauf verdichtet, kannsich aber nicht vom Stahlträger lösen durch die Verdichtung des Reibwerkstoffes zwischen zwei gehärteten Körpern.
Schliesslich liegt ein sehr wichtiger Vorteil darin, dass durch Härten des Stahlträgers sich die Festigkeitseigenschaften nicht nurdes Stahlträgers, sondernauchgIeichzeitigderBesinterung, also der ganzen Lamelle, erhöhen und die Lamellen dadurch in der Dicke schwächer gehaltenwerdenunddie Anzahl der Lamellen und damit die Reibflächenzahl im Lamellenpaket vermehrt werden können, ohne dass die Baulänge vergrössert zu werden braucht.
In der Zeichnung ist schematisch der Erfindungsgegenstand veranschaulicht. Fig. 1 zeigt eine Aussenlamelle in Teilansicht, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1 in vergrössertem Massstab zur Veranschaulichung der Härtung und Sinterung.
Mit 1 ist der gehärtete Stahlträger und mit 2 die auf beiden Seiten auf ihn aufgebrachte Sinterschicht bezeichnet.
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