DE10064248A1

DE10064248A1 - Graugusslegierung für ein Reibelement einer Reibungskupplung und Reibelement für eine Reibungskupplung

Info

Publication number: DE10064248A1
Application number: DE10064248A
Authority: DE
Inventors: Achim Link; Juergen Kleifges
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2002-07-04
Also published as: US20020079188A1; FR2818663A1; US6723180B2; FR2818663B1

Abstract

Eine Graugusslegierung für ein Reibelement (12, 16) einer Reibungskupplung (10), welches Reiblement (12, 16) mit einer Reiboberfläche (24, 26) desselben in Reibkontakt mit einer Kupplungsscheibe (28) bringbar ist, enthält: 3,0-3,4 Gew.-% C, 1,8-2,3 Gew.-% Si, 0,4-0,8 Gew.-% Mn, 0,0-0,35 Gew.-% P, 0,0-0,125 Gew.-% S, 0,4-0,6 Gew.-% Mo, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen oder/und Zusätze.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Graugusslegierung für ein Reib element einer Reibungskupplung sowie ein aus einer derartigen Legierung gebildetes Reibelement.

Bei Reibungskupplungen, welche in modernen Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen, besteht zunehmend die Anforderung nach höheren maximal übertragbaren Drehmomenten, da die heutzutage eingesetzten Antriebs aggregate in der Lage sind, sehr hohe Drehmomente abzugeben. Diese vergleichsweise hohen zu übertragenden Drehmomente stellen für die ver schiedenen Bauteile einer Reibungskupplung, insbesondere die Gussbauteile derselben, eine erhebliche Belastung dar. Gleichzeitig besteht jedoch das Erfordernis, den für eine derartige Reibungskupplung zur Verfügung zu stellenden Bauraum so klein als möglich zu halten, insbesondere auch deshalb, da häufig in Antriebssträngen Torsionsschwingungsdämpfer in Form von Zweimassenschwungrädern o. dgl. zum Einsatz kommen. Infolge der dadurch bedingten kleineren oder schwächeren Dimensionierung ver schiedener Gussbauteile, wie z. B. eines Schwungrades, können Probleme wie Brüche bzw. Risse durch die im Reibbetrieb starke thermische Be lastung auftreten.

Im Bereich von Schwungrädern oder Anpressplatten in Reibungskupplungen eingesetzte Eisenlegierungen sind beispielsweise der sogenannte Kugel graphit (GGG) oder der sogenannte Vermikulargraphit (GGV). Diese beiden Arten von Gusseisen sind in der Herstellung relativ kostenintensiv und darüber hinaus schwierig zu bearbeiten. Ferner weisen diese Materialien einen hohen Elastizitätsmodul und eine vergleichsweise geringe Wärmeleitfähigkeit auf, mit der Folge, dass insbesondere bei der im Reibbetrieb auftretenden Erwärmung ein starkes Schirmverhalten erzeugt wird. Auf grund der dabei auftretenden ungleichmäßigen Belastung der Reibbeläge der Kupplungsscheibe wird zum einen eine ungleichmäßige und übermäßige Abnutzung der verschiedenen reibend aneinander angreifenden Bauteile erzeugt und tritt zum anderen eine Verringerung des maximal übertragbaren Drehmomentes auf.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Legierung für ein Reib element einer Reibungskupplung bzw. ein daraus hergestelltes Reibelement vorzusehen, welche bei einfacher Herstellbarkeit verbesserte Betriebseigen schaften aufweisen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Graugusslegierung für ein Reibelement einer Reibungskupplung, welches Reibelement mit einer Reiboberfläche desselben in Reibkontakt mit einer Kupplungsscheibe bring bar ist, wobei die Legierung enthält:
3,0-3,4 Gew.% C
1,8-2,3 Gew.% Si
0,4-0,8 Gew.% Mn
0,0-0,35 Gew.% P
0,0-0,125 Gew.% S
0,4-0,6 Gew.% Mo,
Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen oder/und Zusätze.

Der Einsatz einer sogenannten Graugusslegierung (GG), d. h. einer Guss eisenlegierung mit Lamellengraphit, für ein in einer Reibungskupplung eingesetzes Reibelement führt dazu, dass ein Bauteil mit deutlich höherer Wärmefestigkeit erhalten wird. Die Einführung des Legierungsbestandteiles Molybdän führt zusätzlich zu einer erhöhten Festigkeit des Bauteils. Ins besondere durch die angegebenen Gewichtsprozent-Anteile der verschiedenen Legierungsbestandteile Kohlenstoff, Silicium, Mangan, Phosphor, Schwefel und Molybdän wird ein Bauteil erhalten, das den im Fahrbetrieb auftretenden Anforderungen an ein derartiges Bauteil in hervorragender Weise gerecht wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die folgende Erfindung ein Reibelement für eine Reibungskupplung vor, welches Reibelement mit einer Reibober fläche desselben in Reibkontakt mit einer Kupplungsscheibe bringbar ist, wobei das Reibelement aus einer Legierung gebildet ist, die voranstehend angegebene Bestandteile enthält, bzw. aus Lamellen-Grauguss gebildet ist.

Beispielsweise kann das Reibelement eine Anpressplatte einer Reibungs kupplung, ein Schwungmassenteil einer Reibungskupplung, beispielsweise ein Schwungrad oder Teil eines Mehrmassenschwungrads, oder eine Zwischenplatte einer Mehrscheibenkupplung sein. Um ein aus der erfin dungsgemäßen Legierung hergestelltes Reibelement noch besser an die auftretenden Anforderung anpassen zu können, wird vorgeschlagen, dass das Reibelement nach Durchführung eines Gießvorgangs bei 450°C bis 600°C, vorzugsweise 500°C bis 550°C, für eine Dauer von wenigstens 2,5 Stunden, vorzugsweise wenigstens 3 Stunden, spannungsarm geglüht wird.

In der Figur ist eine Reibungskupplung allgemein mit 10 bezeichnet. Diese Reibungskupplung 10 umfasst ein Schwungrad 12, mit welchem im radial äußeren Bereich ein Kupplungsgehäuse 14 drehfest verbunden ist. In dem Kupplungsgehäuse 14 ist eine Anpressplatte 16 vorgesehen, die über Tangentialblattfedern 18 o. dgl. mit dem Kupplungsgehäuse 14 im Wesent lichen verbunden ist. Zwischen der Anpressplatte 16 und dem Kupplungs gehäuse 14 wirkt ein Kraftspeicher 20, durch welchen die Anpressplatte 16 auf die Reibbeläge 22 einer allgemein mit 28 bezeichneten Kupplungs scheibe zu pressbar ist. Greift die Anpressplatte 16 mit ihrer Reiboberfläche 24 an den Reibbelägen 22 an, presst sie dabei die Reibbeläge 22 gegen eine entsprechende Reiboberfläche 26 des Schwungrads 12.

Bei der erfindungsgemäßen Reibungskupplung 10 ist vorgesehen, dass im Bereich des Schwungrads 12 oder/und im Bereich der Anpressplatte 16 als Legierungsmaterial für diese im Gießverfahren hergestellten Bauteile eine Graugusslegierung eingesetzt wird, welche vorzugsweise neben Eisen und den bei Durchführung eines Gießvorgangs unvermeidbar auftretenden Verunreinigungen oder ggf. erforderlichen Zusätzen Kohlenstoff in einem Gew.%-Anteil von 3,0-3,4% enthält, Silicium mit 1,8-2,3 Gew.% enthält, Mangan mit 0,4-0,8 Gew.% enthält, Phosphor mit maximal 0,35 Gew.% enthält, Schwefel mit maximal 0,125 Gew.% enthält und Molyb dän im Bereich von 0,4-0,6 Gew.% enthält. Es wird dadurch eine Legie rung erhalten, die den im Betrieb auftretenden Anforderungen in hervor ragender Art und Weise gerecht wird, insbesondere der thermischen Be lastung. Die mit einer derartigen Legierung hergestellten Reibelemente Anpressplatte 16 bzw. Schwungrad 12 können nach dem Gießvorgang beispielsweise für eine Zeitdauer von mindestens 3 Stunden bei 500- 550°C spannungsarm geglüht werden, um die besonderen Eigenschaften, welche diese Legierung aufweist, also die hohe Härte und die Festigkeit bei gutem Reib- und Verschleißverhalten bzw. ebenso gutem Dämpfungsver mögen noch weiter zu verbessern.

Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Legierung mit den jeweils ange gebenen Bestandteilen wird ein Grauguss, also ein Gusseisen mit Lamellen graphit, erhalten, der ein feinperlitisches Grundgefüge mit Spuren von Ferrit aufweist. Die hergestellten Bauteile sind im Wesentlichen frei von Zementit bzw. weisen nur in Kantenbereichen bzw. in vergleichsweise dünnen Gussbereichen Spuren von Zementit im Bereich von bis zu 5 Gew.% auf.

Es wird darauf hingewiesen, dass selbstverständlich die erfindungsgemäße Graugusslegierung mit Lamellengraphit auch Anwendung finden kann bei sogenannten Zwischenplatten in Mehrscheibenkupplungen, also Platten, die mit der Schwungmassenanordnung bzw. dem Kupplungsgehäuse drehfest verbunden sind und zwischen der Anpressplatte und der Schwungmasse liegen. Zwischen Anpressplatte und Zwischenplatte einerseits und Zwi schenplatte und Schwungmasse andererseits liegen dann jeweils die Reib beläge verschiedener Kupplungsscheiben.

Claims

1. Graugusslegierung für ein Reibelement (12, 16) einer Reibungskupp lung (10), welches Reibelement (12, 16) mit einer Reiboberfläche (24, 26) desselben in Reibkontakt mit einer Kupplungsscheibe (28) bringbar ist, wobei die Legierung enthält:
3,0-3,4 Gew.% C
1,8-2,3 Gew.% Si
0,4-0,8 Gew.% Mn
0,0-0,35 Gew.% P
0,0-0,125 Gew.% S
0,4-0,6 Gew.% Mo,
Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen oder/und Zusätze.

2. Reibelement für eine Reibungskupplung, welches Reibelement (12, 16) mit einer Reiboberfläche (24, 26) desselben in Reibkontakt mit einer Kupplungsscheibe (28) bringbar ist, wobei das Reibelement (12, 16) aus Lamellen-Grauguss, vorzugsweise einer Legierung gemäß Anspruch 1 gebildet ist.

3. Reibelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (16) eine Anpress platte (16) ist.

4. Reibelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (12) ein Schwung masseteil (12) ist.

5. Reibelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement eine Zwischenplatte einer Mehrscheibenkupplung ist.

6. Reibelement nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (12, 16) nach Durch führung eines Gießvorgangs bei 450°C bis 600°C, vorzugsweise 500°C bis 550°C, für eine Dauer von wenigstens 2,5 Stunden, vorzugsweise wenigstens 3 Stunden, spannungsarm geglüht wird.