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Die
Erfindung betrifft eine Reibbelaganordnung, mit einer Trägereinrichtung
und mit mindestens einem Reibkörper,
der jeweils in einer der Trägereinrichtung
zugeordneten, insbesondere in einer in der Trägereinrichtung ausgebildeten,
Aufnahme sitzt, wobei der Reibkörper
zumindest in einem Abschnitt seines Außenumfanges eine Ummantelung
aus einem dämpfenden
Material aufweist.
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Reibbelaganordnungen
werden in vielen Bereichen der Technik eingesetzt, beispielsweise
in Bremsen oder Kupplungen eines Kraftfahrzeugs oder im Industrie-
und Anlagenbau. Die Erfindung findet insbesondere dort Anwendung,
wo Reibbelaganordnungen neben Belastungen durch Reibkräfte auch
stoßartigen
Belastungen und Scherbelastungen ausgesetzt sind.
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Reibbelaganordnungen
weisen in aller Regel eine Trägereinrichtung
und mindestens einen Reibkörper
auf, der auf oder in der Trägereinrichtung
gehalten ist. Hierbei kommt eine besondere Bedeutung der sicheren
Verankerung des Reibkörpers
an der Trägereinrichtung
zu.
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Aus
der Fahrzeugindustrie sind Bremsbeläge bekannt, die auf der Trägereinrichtung,
den so genannten Trägerblechen,
aufgeklebt sind. Eine solche einfache Befestigung hält jedoch
in vielen Fällen
den Belastungen nicht Stand. Dies gilt insbesondere für das Gebiet
des Maschinen- und Anlagebaus, wo zum Teil erhebliche Kräfte beschleunigt
oder abgebremst werden müssen.
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Für eine sichere
Befestigung der/des Reibkörper(s)
auf der Trägereinrichtung
sind Aufnahmen für
die Reibkörper
vorgesehen, die den Reibkörper auf
bzw. in der Trägereinrichtung
verankern. Derartige Verankerungssysteme haben sich grundsätzlich bewährt.
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Die
auf die Reibbelaganordnung einwirkenden Belastungen sind komplex
und führen
häufig
zu einem schnellen Verschleiß der
Reibkörper.
Bei einer Umformpresse müssen
teilweise Standzeiten der Reibkörper
von weniger als einem Jahr hingenommen werden.
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Aus
der
DE 100 54 151
A1 ist eine Reibbelaganordnung bekannt, die eine Trägereinrichtung
zur Aufnahme eines Reibkörpers
aufweist. Der Reibkörper
ist in der Aufnahme in Belastungsrichtung federnd gelagert. Hierzu
ist zwischen der Aufnahme der Trägereinrichtung
und dem Reibkörper
eine scherelastische Zwischenschicht angeordnet, die beispielsweise
als Füllung
zwischen dem Reibkörper und
der Trägereinrichtung
ausgebildet sein kann.
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Aus
der
US 2,801,714 ist
eine Reibbelaganordnung mit einer Trägereinrichtung und einem in
der Trägereinrichtung
aufgenommenen Reibkörper
bekannt. Zwischen der Trägereinrichtung
und dem Reibkörper
ist eine dünne
Ummantelung aus Gummi angeordnet, die eine geringe thermische Leitfähigkeit aufweist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer von Reibkörpern bekannter
Reibbelaganordnungen zu verbessern.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist die eingangs genannte Reibbelaganordnung erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, dass der Reibkörper
einen ersten Absatz aufweist, auf dem die Ummantelung sitzt.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Reibkörper in
der Presse zunächst
brechen und sich dann nach und nach in der Aufnahme drehen, was
ihren Verschleiß beschleunigt. Übrig bleiben
jeweils kreisförmige
Bruchstücke.
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Der
Bruch der Reibkörper
wird auf die zusätzlichen
schlagartigen Belastungen – im
geschilderten Fall die beim Umformvorgang auftretenden Stoßbelastungen – zurückgeführt, denen
die Reibbelaganordnung ausgesetzt ist. Diese Belastung wird über die
Trägereinrichtung
und die Aufnahme auf den Reibkörper übertragen.
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Erfindungsgemäß hingegen
wird die stoßartige
Belastung durch die Ummantelung gedämpft, was eine deutlich längere Lebensdauer
der Reibkörper
zur Folge hat. Die dadurch bedingten Kosteneinsparungen sind erheblich.
Darüber
hinaus gewährleistet die
Erfindung ein gegenüber
herkömmlichen Lösungen höheres Maß an Sicherheit.
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Die
Ummantelung ist in dem Bereich angeordnet, in dem die Aufnahme den
Reibkörper
umfasst. Dies ist vorzugsweise der seitliche Umfangsbereich, wobei
darauf hingewiesen wird, dass zwar eine vollständige Ummantelung des Reibkörperumfangs als
besonders vorteilhaft angesehen wird, jedoch ein ähnlicher
Effekt bei einer Teilummantelung oder auch bei nur einigen über den
Umfang verteilten Abschnitten der Ummantelung erwartet wird.
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Der
erfindungsgemäße Absatz
verhindert ein ungewolltes Verrutschen der Ummantelung in Richtung
der Reibfläche.
Dies führt
zu einer erhöhten
Sicherheit und verbesserten Lebensdauer der Gesamtanordnung.
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Von
besonderer Bedeutung ist die Dämpfungseigenschaft
der Ummantelung des Reibkörpers.
Unter diese Bedingung fällt
jedes Material, das dämpfende
Eigenschaften aufweist, das also in der Lage ist, auftretende Stoßbelastungen
abzufedern und damit den Reibkörper
insbesondere in seitlicher Richtung zu schützen. Dabei wird angestrebt,
dass das Material zugleich elastische Eigenschaften aufweist, da
es grundsätzlich
erwünscht
ist, dass sich das Material nach Belastung wieder in die Ursprungslage
begibt.
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Vorzugsweise
besteht die Ummantelung aus Kunststoff, insbesondere Gummi. Eine
derartige Ummantelung ist kostengünstig, einfach herstellbar
und leicht mit dem Reibkörper
verbindbar. Alternativ können
ein Gewebe oder Verbundwerkstoffe zum Einsatz kommen, die gleichermaßen Dämpfungseigenschaften
aufweisen. Schließlich
ist auch ein anderes Reibmaterial denkbar, bei dem nicht ein hoher
Reibwert im Vordergrund steht, sondern die Dämpfungswirkung und damit der
Schutz des Reibkörpers
vor Beschädigung.
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Die
Betriebstemperaturen bei Reibbelaganordnungen können beträchtlich sein. Es ist sicherzustellen,
dass die Ummantelung diesen Temperaturen standhält. Vorteilhafterweise ist
das Ummantelungsmaterial bis 160° C,
vorzugsweise bis 120° C,
temperaturfest.
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Bei
jeder Betätigung
werden die Reibkörper durch
die Reibung stark erhitzt, wie zuvor angedeutet. Neben der Standfestigkeit
der Ummantelung muss darauf geachtet werden, dass die Wärme abgeführt werden
kann, um eine konstante Reibwirkung sicherzustellen. Eine vorteilhafte
Weiterbildung der Erfindung ist in diesem Zusammenhang dadurch gekennzeichnet,
dass sich die Ummantelung lediglich über einen Teil der Höhe des Reibkörpers erstreckt. Diese
Maßnahme
stellt sicher, dass der Reibkörper nicht
zu stark wärmegedämmt ist.
Bei dem Einsatz einer Kunststoff-Ummantelung hat die geringere Höhe der Ummantelung
ferner den Vorteil, dass bei einem Reibvorgang kein Kunststoff zwischen
die Reibpartner gelangt und so ggf. den Reibwert negativ beeinflusst.
Gleichwohl sind alternativ Fälle
denkbar, in denen die Höhe
der Ummantelung im Wesentlichen der Höhe des jeweiligen Reibkörpers entspricht.
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Auch
die Wandstärke
der Ummantelung kann einen Einfluss auf die Wärmeableitung haben. Zweckmäßig beträgt die Wandstärke der
Ummantelung 0,5–10
mm, vorzugsweise 2–5
mm. Die Wandstärke
wird man in Abhängigkeit
unter anderem von der zu erwartenden Höhe und Art der Belastung sowie
ggf. vom Ver schleißgrad
der Aufnahme wählen, wie
es im Folgenden noch näher
erläutert
wird.
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Mit
der geeigneten Wahl der Wandstärke
der Ummantelung kann die Ummantelung zum einen Fertigungstoleranzen
der Aufnahme(n) ausgleichen, und zwar ohne dass der Reibkörper kritischen
Spannungen ausgesetzt wird. Zum anderen werden thermische Ausdehnungen
kompensiert mit dem gleichen Vorteil des Spannungsspitzenabtrags.
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Darüber hinaus
bietet die Erfindung grundsätzlich
ein neues Einsatzgebiet: Wie zuvor beschrieben, tendieren bereits
gebrochene Reibkörper
je nach Form dazu, sich in der Aufnahme zu drehen. Dies wurde insbesondere
bei gebrochenen Klötzen, die
in Kulissen aufgenommen sind, beobachtet. Die Drehung der Klotz-Bruchstücke führt zu einem
verschleißbedingten
Ausbauchen der Kulisse und damit einer Verschlechterung des Sitzes
für ausgetauschte neue
Klötze.
Die Erfindung gestattet es, verschlissene Kulissen nachzuarbeiten
und Klötze
(Reibkörper) mit
einer geringfügig
stärkeren
Wandung einzusetzen. Dabei ist eine unterschiedlich dicke Ummantelung
in der Lage, Verschleißspiele
auszugleichen. Diese Lösung
ist gegenüber
einem herkömmlichen Austausch
der gesamten Trägereinrichtung
deutlich kostengünstiger.
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In
wesentlicher Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
die Ummantelung den Reibkörper
mit Vorspannung umfasst. Dadurch wird unter anderem das zuvor geschilderte
Phänomen des
Drehens von Bruchstücken
des Reibkörpers
in der Aufnahme unterbunden und folglich die Aufnahme selbst geschont.
Außerdem
hat sich gezeigt, dass durch die Vorspannung bereits die Bruchneigung
des jeweiligen Reibkörpers
erheblich reduziert wird.
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Sofern
die Ummantelung mit Vorspannung auf den Reibkörper aufgebracht ist, bedarf
es grundsätzlich
keiner zusätzlichen
Befestigung. Alternativ ist die Ummantelung zusätzlich befestigt, beispielsweise
durch Verklebung. Besonders vorteilhaft ist auch eine Aufvulkanisierung
der Ummantelung auf dem Reibkörper,
der bei entsprechender Materialwahl eine Verbindung mit der Ummantelung
eingeht.
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Die
Form und Größe des Reibkörpers (wie auch
der Aufnahme) kann vielfältig
sein. Sie wird an das jeweilige Einsatzgebiet der Reibkörperanordnung
angepasst. Der Absatz kann beispielsweise im Wesentlichen der Wandstärke der
Ummantelung entsprechen. Der überstehende
Teil verhindert ein ungewolltes Verrutschen der Ummantelung in Richtung der
Reibfläche.
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Besonders
vorteilhaft ist es in einigen Fällen, wenn
sich der Reibkörper
in seinem eingesetzten Zustand seitlich über die Aufnahme hinaus erstreckt. Dabei
liegt er mit seinem Rand auf der Trägereinrichtung auf und kann
somit einerseits die (axialen) Reibkräfte aufnehmen und ableiten
und stellt gleichzeitig eine verhältnismäßig große Reibfläche zur Verfügung.
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Auf
seiner der Reibfläche
abgewandten Seite weist der Reibkörper vorzugsweise einen zweiten Absatz
auf, der zumindest teilweise mit dem Material der Ummantelung gefüllt ist.
Dies schafft einen vorteilhaften Verbund zwischen dem Reibkörper und
der Ummantelung.
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Die
Erfindung betrifft ferner einen Reibkörper für eine vorstehend beschriebene
Reibbelaganordnung.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
im Zusammenhang mit der anhängenden
Zeichnung näher
erläutert.
Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine
Draufsicht und eine Seitenansicht eines herkömmlichen Reibkörpers;
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2 eine
teilweise Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Reibkörpers mit Ummantelung;
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3 in
schematischer Darstellung eine Draufsicht auf eine Aufnahme einer
Umformpresse, in der mehrere Reibkörper angeordnet sind; und
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4 eine
Schnittansicht eines Ausschnitts der Umformpresse mit Trägereinrichtung,
Aufnahme und Reibkörper.
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1 zeigt
einen herkömmlichen
Reibkörper 1,
der als so genannter Klotz in eine Aufnahme eingesetzt wird, wie
sie in den 3 und 4 dargestellt
ist. Ein derartiger Klotz misst in der Länge beispielsweise ca. 240
mm und in der Breite ca. 90 mm. Die Höhe beträgt ca. 55 mm. Es versteht sich von
selbst, dass die angegebenen Größen rein
exemplarisch sind, und dass nicht nur andere Größenverhältnisse im Rahmen der Erfindung
liegen, sondern auch gänzlich
andere Formen der Reibkörper.
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In 2 ist
in einer Teilschnittansicht ein erfindungsgemäßer Reibkörper 2 gezeigt. Dieser
weist auf seinem Außenumfang
eine Ummantelung 3 auf, die im vorliegenden Fall mit Vorspan nung
auf den Reibkörper
aufgebracht ist. Bei einem Bruch des Reibkörpers im Betrieb werden die
Bruchstücke
zusammengehalten und dadurch die Halterung des Reibkörpers vor
vorzeitigem Verschleiß geschützt.
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Die
Ummantelung 3 erstreckt sich nicht über die gesamte Höhe des Reibkörpers 2.
Vielmehr bildet der Reibkörper
einen ersten Absatz 4, auf dem die Ummantelung 3 sitzt.
In Richtung auf die Reibfläche 5 wird
die Ummantelung 3 durch einen Anschlag 6 begrenzt.
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Auf
der der Reibfläche 5 abgewandten
Seite des Reibkörpers 2 ist
ein umlaufender zweiter Absatz 7 ausgebildet. Dieser ist
mit Material der Ummantelung gefüllt,
was einen festen Verbund zwischen der Ummantelung 3 und
dem Reibkörper 2 schafft.
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Strichliniert
ist mit dem Bezugszeichen 8 eine Aufnahme angedeutet, in
der der Reibkörper 2 aufgenommen
ist. Es sollte eine Mantelstärke
gewählt
werden, bei der der Reibkörper 2 im
Wesentlichen spielfrei in die Aufnahme 8 eingesetzt ist,
damit eine im Betrieb auftretende thermische Ausdehnung des Klotzes
kompensiert werden kann. In manchen Fällen bietet es sich an, den
Reibkörper 2 unter
Vorspannung in die Aufnahme 8 einzusetzen.
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3 zeigt
ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reibbelaganordnung. Hierbei handelt
es sich um eine die Aufnahmen bildende so genannte Lamelle 9 einer
Umformpresse. Die Lamelle 9 nimmt eine Vielzahl von Reibkörpern 2 über ihren Umfang
verteilt auf, von denen aus Übersichtsgründen nur
einige gezeigt sind.
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Bei
derartigen Umformpressen treten sehr hohe Reibkräfte auf. Hinzu kommen neben
Scherbelastungen insbesondere auch Stoßbelastungen, die sich negativ
auf die Reibkörper
auswirken können. Hier
greift die Erfindung ein. Die Ummantelung 3 (siehe 2)
schützt
den Reibkörper
vor Stoßbelastungen.
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4 zeigt
in vereinfachter Darstellung einen Ausschnitt der Umformpresse.
Dieser ist beschränkt
auf den Reibkörper 2,
die den Reibkörper haltende
Lamelle 9, eine Trägereinrichtung 10,
die den Reibkörper
rückwärtig abstützt und
ein drehbares Schwungrad 11, das den Reibpartner bildet
und abgebremst (oder ggf. angetrieben) werden soll. Die Anordnung
gemäß 4 steht
stellvertretend für eine
Vielzahl von möglichen
Reibbelaganordnungen.
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Im
Rahmen des Erfindungsgedankens sind zahlreiche Abwandlungen denkbar.
Die Erfindung wurde im Zusammenhang mit einer Umformpresse beschrieben,
bei der die Reibkörper 2 in
Aufnahmen einer Lamelle 9 gehalten sind. Selbstverständlich gehen
die Einsatzmöglichkeiten
der erfindungsgemäßen Reibbelaganordnung
darüber
hinaus und erstrecken sich z.B. bis in den Automobilsektor. Die
Erfindung findet überall
dort Anwendung, wo Reibkörper herkömmlich einer
Bruchgefahr auf Grund von Überbeanspruchung
insbesondere durch Stoßbelastungen
ausgesetzt sind.
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Die
Aufnahme ist gemäß den 3 und 4 als
Ausnehmung in einer Lamelle 9 ausgebildet. Rückwärtig wird
der Reibkörper
durch die Trägereinrichtung 10 abgestützt. Hier
ist die Aufnahme der Trägereinrichtung
zugeordnet. Es sind auch Reibbelaganordnungen denkbar, bei denen
die Aufnahme unmittelbar auf eine Trägereinrichtung aufgesetzt und
vorzugsweise mit dieser verbunden ist, wobei die Trägereinrichtung
dann den Boden der Aufnahme bildet. Auch kann die Aufnahme unmittelbar
als Ausnehmung in der Trägereinrichtung
ausgebildet und somit ein integraler Bestandteil der Trägereinrichtung sein.
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Alternativ
ist die Aufnahme selbst topfartig ausgebildet.
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- 1
- Reibkörper
- 2
- Reibkörper
- 3
- Ummantelung
- 4
- Absatz
- 5
- Reibfläche
- 6
- Anschlag
- 7
- Absatz
- 8
- Aufnahme
- 9
- Lamelle
- 10
- Trägereinrichtung
- 11
- Schwungrad