DE102008039029A1

DE102008039029A1 - friction lining

Info

Publication number: DE102008039029A1
Application number: DE102008039029A
Authority: DE
Inventors: Bulent Rochester Hills Chavdar; George Floresville Bailey; Firoz Wooster Jafri
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Buehl Verwaltungs GmbH; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2009-03-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nasskupplung mit einem porösen Reibbelag bestehend aus Fasern, Füll- und Bindematerialien, der auf einem Trägerteil aufgebracht und in Reibkontakt mit einer Reibfläche der Nasskupplung bringbar ist. Um die Presskräfte der Nasskupplung erhöhen zu können, sind dem Reibbelag Partikel vorzugsweise aus Graphit beigefügt, deren Größe der Belagdicke entspricht.The invention relates to a wet clutch with a porous friction lining consisting of fibers, filling and binding materials, which is applied to a support member and can be brought into frictional contact with a friction surface of the wet clutch. In order to increase the pressing forces of the wet clutch, the friction lining particles are preferably attached to graphite, whose size corresponds to the lining thickness.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nasskupplung mit einem porösen Reibbelag aus organischen oder anorganischen Fasern sowie Füll- und Bindematerialien.The The invention relates to a wet clutch with a porous Friction lining made of organic or inorganic fibers as well as filling and binding materials.

Nasskupplungen der bezeichneten Art finden als Wandlerüberbrückungskupplung beispielsweise in der DE 199 20 542 A1 oder Nasskupplungen in Doppelkupplungsgetrieben beispielsweise wie in der DE 10 2004 061 020 A1 Anwendung. Der Reibkontakt zwischen dem Eingangs- und Ausgangsteil der Nasskupplung erfolgt dabei vorzugsweise zwischen einer oder mehrerer Reibeinheiten, die jeweils aus einem sogenannten Papierbelag, der auf einem Trägerteil befestigt ist und einer Metalloberfläche gebildet werden. Derartige Reibeinheiten sind über deren Betrieb häufig Schlupf ausgesetzt, der zu einer Erwärmung der Reibbeläge führt. Eine poröse Ausführung der Reibbeläge – wie beispielsweise in der US 2007/0009730 A1 offenbart – ist daher von Vorteil, weil durch die offenen Poren Kühlölströme zu deren Kühlung geführt werden können.Wet clutches of the designated type find as a lockup clutch, for example in the DE 199 20 542 A1 or wet clutches in dual-clutch transmissions, for example as in the DE 10 2004 061 020 A1 Application. The frictional contact between the input and output part of the wet clutch is preferably carried out between one or more friction units, each of which is formed of a so-called paper covering, which is mounted on a support member and a metal surface. Such friction units are frequently exposed to slippage on their operation, which leads to heating of the friction linings. A porous version of friction linings - such as in the US 2007/0009730 A1 discloses - is therefore advantageous because cooling oil streams can be passed through the open pores to their cooling.

Wegen der ständig steigenden Leistungen der Antriebsaggregate ist eine Steigerung der Flächenpressung der Reibbeläge nötig, die zu einer Abnahme der Porosität und im Extremfall zu einer Zerstörung der Reibbeläge führen kann. Abhilfe kann durch gegenüber den Papierbelägen aufwändigere und teurere Sinterbeläge geschaffen werden.Because of the ever increasing performance of the drive units is an increase in the surface pressure of the friction linings necessary, which leads to a decrease in porosity and in extreme cases, destruction of the friction linings can lead. Remedy can be compared with the Paper surfaces more expensive and expensive sintered surfaces be created.

Aufgabe der Erfindung ist daher eine Nasskupplung vorzuschlagen, die bei geringem Kostenaufwand ohne Sinterbeläge betrieben werden kann.task The invention is therefore to propose a wet clutch, which at low cost without Sinterbeläge operated can.

Die Aufgabe wird durch eine Nasskupplung mit zumindest einem Reibbelag bestehend aus einer nach der Herstellung eine poröse Struktur bildenden Mischung aus organischen oder anorganischen Fasern, Füllmaterialien und Bindematerialien mit einer in Reibkontakt mit einer Gegenreibfläche der Nasskupplung tretenden Reibfläche und einer mit einem Träger der Nasskupplung verbundenen, der Reibfläche gegenüber liegenden Aufnahmefläche mit einer durch einen Abstand der beiden Flächen charakterisierten Belagdicke, gelöst, wobei in dem Reibbelag ein Trägermaterial mit Partikeln enthalten ist, deren Durchmesser der Belagdicke entspricht. Durch das Hinzufügen von besagten Partikeln nimmt zum einen die thermische Belastbarkeit infolge der höheren Wärmekapazität der Partikel gegenüber der Wärmekapazität des porösen Papierbelags zu. Darüberhinaus bestehen die Partikel aus einem Material, das statisch wesentlich höher belastbar ist als der aus den Fasern, den Füll- und Bindematerialien gebildete Reibbelag. Die der Belagdicke entsprechenden Partikel übernehmen daher eine Stützfunktion für den Belag, so dass dieser einer wesentlich höheren Flächenpressung, beispielsweise 15 MPa, ausgesetzt werden kann als der unbehandelte Papierbelag.The Task is by a wet clutch with at least one friction lining consisting of a porous structure after production forming mixture of organic or inorganic fibers, filling materials and bonding materials in frictional contact with a counter friction surface the wet clutch passing friction surface and one with a carrier the wet clutch connected, the friction surface opposite lying receiving surface with a by a distance of the two surfaces characterized wherein in the friction lining a carrier material with particles is included, whose diameter corresponds to the lining thickness. By the addition of said particles decreases the one thermal load capacity due to the higher heat capacity the particle versus the heat capacity of porous paper covering too. Beyond that the particles are made of a material that is statically much higher is resilient than that from the fibers, the filling and binding materials formed friction lining. Take over the particles corresponding to the lining thickness therefore a supporting function for the covering, so that this a much higher surface pressure, For example, 15 MPa, can be exposed as the untreated Paper covering.

In der Regel bestehen Trägermaterialien aus Partikeln mit einer vorgegebenen Partikelverteilung, die von sehr kleinen bis sehr großen Durchmessern reichen. Es hat sich daher als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn Trägermaterial mit einer engen Verteilung der Partikelgröße im Bereich der Belagdicke ausgewählt wird, beispielsweise indem besonders ausgewählte Siebfraktionen verwendet werden. So kann es beispielsweise vorteilhaft sein, wenn die Korngrößenverteilung der Partikel so gewählt wird, dass zumindest 90% der Partikel einen Durchmesser zwischen 50 und 100% der Belagdicke aufweist. So kann es beispielsweise besonders voreilhaft sein, wenn bei einer angenommenen Belagdicke von ca. 0,6 bis 0,7 mm mindestens ein Anteil von ca. 90% der Partikel einen größeren Durchmesser als 0,5 mm aufweist. Durch die Verteilung der Korngröße, das heißt, des Partikeldurchmessers kann dann die Stabilität festgelegt werden. Sind die Partikel zusätzlich noch elastisch, so können die Partikel mit einem Durchmesser in Stärke der Belagdicke komprimiert werden, so dass die Flächenpressung, die auf den übrigen Reibbelag wirkt, durch die als Stützstellen wirkenden Partikel abgefangen werden. Durch die elastische Verformung wird zusätzlich Energie verbraucht. Durch den großen Anteil kleinerer Partikel als der Belagdicke wird zusätzlich eine Reserve aufgebaut, da bei einer Deformation der Partikel mit großem Durchmesser die Partikel mit kleinerem Durchmesser zusätzlich verspresst werden. Auf diese Weise wird der Reibbelag überproportional gegen zunehmende Flächenpressung geschützt. Die Elastizität des Trägermaterials wird dabei so gewählt, dass eine vollelastische Entspannung bei nachlassender Flächenpressung eintritt, um einem frühzeitigen Verschleiß des Trägermaterials und damit dem gesamten Reibbelag vorzubeugen.In As a rule, carrier materials consist of particles a given particle distribution, ranging from very small to very large diameters. It has therefore been called shown particularly advantageous when carrier material with a narrow distribution of particle size in the area the lining thickness is selected, for example by selecting specially selected Sieve fractions are used. This may be advantageous, for example be if the particle size distribution of the particles is chosen so that at least 90% of the particles one Diameter between 50 and 100% of the lining thickness. So can For example, it may be particularly premature, if in an assumed Covering thickness of approx. 0.6 to 0.7 mm at least a proportion of approx. 90% of the particles have a larger diameter than 0.5 mm. By the distribution of grain size, that is, the particle diameter can then be the stability be determined. Are the particles additionally elastic, so can the particles with a diameter in strength the lining thickness are compressed, so that the surface pressure, which acts on the remaining friction lining, by acting as support points Particles are caught. Due to the elastic deformation is additionally consumes energy. By the big one Share of smaller particles than the pad thickness is additional built a reserve, as in a deformation of the particles with large diameter, the smaller diameter particles additionally be pressed. In this way, the Friction lining disproportionately against increasing surface pressure protected. The elasticity of the carrier material is chosen so that a fully elastic relaxation with decreasing surface pressure occurs to an early Wear of the carrier material and thus the entire Prevent friction lining.

Die Eigenschaften und die Art des Trägermaterials werden beispielsweise nach thermischen, elastischen, und/oder statischen Gesichtspunkten ausgewählt. Dabei hat es sich insbesondere die Verwendung von Graphit als vorteilhaft erwiesen. Die Art der Modifikation von Graphit kann dabei glasartig, diamantähnlich oder in einer andersartig verdichteten Form gewählt werden. Andere Materialien wie temperaturbeständige, druckbelastbare, beispielsweise glasfaser- oder anderweitig verstärkte Kunststoffe, Graphit oder Metalle, die einen höheren Abrieb aufweisen als die metallischen Reibflächen, können ebenfalls vorteilhaft sein.The Properties and the type of support material are, for example selected according to thermal, elastic, and / or static considerations. In particular, the use of graphite has proven to be advantageous proved. The type of modification of graphite can be glassy, diamond-like or in a different condensed form to get voted. Other materials such as temperature-resistant, pressure-resistant, for example glass fiber or otherwise reinforced Plastics, graphite or metals that are more abrasive can also have as the metallic friction surfaces be beneficial.

Der Gewichtsanteil des Trägermaterials am Gesamtgewicht kann in vorteilhafter Weise von den Anforderungen der Flächenpressung abhängig gemacht werden. Es haben sich für Partikel aus Graphit Gewichtsanteile zwischen 1% und 30% bezogen auf das Gewicht des fertigen Reibbelags als vorteilhaft erwiesen. Besonders vorteilhaft sind Gewichtsanteile zwischen 2% bis 15%. Es versteht sich, dass das spezifische Gewicht anderer Trägermaterialien entsprechend berücksichtigt wird.The proportion by weight of the carrier material in the total weight can be made dependent on the requirements of the surface pressure in an advantageous manner. Particles of graphite have proportions by weight of between 1% and 30% relative to the weight of the finished friction lining proved to be advantageous. Weight fractions between 2% to 15% are particularly advantageous. It is understood that the specific gravity of other carrier materials is taken into account accordingly.

Beimengungen von Trägermaterialien eignen sich grundsätzlich für alle porösen Reibbeläge wie Papierbeläge. Weitere Bestandteile können im wesentlichen Fasern wie Aramid-Fasern oder Kohlefasern mit 0,4 mm bis 5 mm, vorzugsweise 0,8–3 mm Faserlänge sein. Andere Komponenten können beispielsweise Aluminiumsulfat als Füllstoff und Latex als Bindemittel sein. Die Rohmasse der Bestandteile wird vorzugsweise bei einem pH-Wert zwischen 9 und 10 herge-stellt und anschließend bei hoher Temperatur zu Reibbelägen verpresst.admixtures of support materials are basically suitable for all porous friction linings such as paper coverings. Other ingredients can essentially be fibers such as Aramid fibers or carbon fibers of 0.4 mm to 5 mm, preferably 0.8-3 mm fiber length. Other components can For example, aluminum sulfate as a filler and latex as Be a binder. The raw material mass is preferably at a pH between 9 and 10 and then compressed at high temperature to friction linings.

Die Erfindung wird anhand der 1 und 2 näher erläutert. Dabei zeigen:The invention is based on the 1 and 2 explained in more detail. Showing:

1 einen Teilschnitt einer Nasskupplung
und 1 a partial section of a wet clutch
and

2 eine schematische Darstellung eines auf einem Träger aufgebrachten Reibbelags. 2 a schematic representation of an applied on a carrier friction lining.

1 zeigt einen Teilschnitt eines Ausgestaltungsbeispiels einer Nasskupplung 1, die um eine Rotationsachse R verdrehbar ist. Typischerweise wird eine derartige Nasskupplung 1 als Wandlerüberbrückungskupplung in hydrodynamischen Drehmomentwandlern eingesetzt. Ähnliche Ausführungsbeispiele können auch ohne Drehmomentwandler als Drehmomentübertragungseinrichtungen zum Verbinden und Trennen von Brennkraftmaschinen und Getrieben in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Die Nasskupplung 1 wird bevorzugt in mit Druckmedium befüllten geschlossenen Vorrichtungen betrieben, wobei die Reibbeläge 2 von dem Kühl- und Druckmedium gekühlt werden, um bei Schlupf der Nasskupplung starke Überhitzungen der Reibbeläge zu verhindern. Hierzu sind die Reibbeläge 2 porös ausgebildet, um eine Permeation des Druckmediums durch die Reibbeläge 2 zu ermöglichen und die Kontaktfläche zum Druckmedium zu erhöhen. Das Druckmedium dringt dabei einem Druckunterschied, der auch das Schließen der Nasskupplung durch Ausüben eines Drucks auf den Schließkolben 4 bewirkt, folgend im Wesentlichen von einer ersten Druckkammer 3 von radial außen nach radial innen in eine zweite, im Wesentlichen drucklose Kammer 5. 1 shows a partial section of an embodiment of a wet clutch 1 , which is rotatable about a rotation axis R. Typically, such a wet clutch 1 used as a converter lockup clutch in hydrodynamic torque converters. Similar embodiments can also be used without torque converters as torque transmission devices for connecting and disconnecting internal combustion engines and transmissions in drive trains of motor vehicles. The wet clutch 1 is preferably operated in closed media filled with pressure medium, the friction linings 2 be cooled by the cooling and pressure medium to prevent slippage of the wet clutch strong overheating of the friction linings. These are the friction linings 2 designed to be porous, permeation of the pressure medium through the friction linings 2 to allow and to increase the contact area to the print medium. The pressure medium penetrates a pressure difference, which also includes closing the wet clutch by exerting pressure on the closing piston 4 causes, following substantially from a first pressure chamber 3 from radially outward to radially inward into a second, substantially unpressurized chamber 5 ,

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Reibbeläge 2 einander entgegengesetzt auf einem Träger 6, einer sogenannten Reiblamelle, aufgebracht und bilden mit ihrer freien Oberfläche 7 jeweils einen Reibkontakt zu Gegenreibflächen 8 des Gehäuses 9 und dem Schließkolben 4, die radial außen in Drehrichtung fest und axial verlagerbar miteinander mittels Nieten 10 verbunden sind. Dabei bilden Gehäuse 9 und Schließkolben 4 das Eingangsteil der Nasskupplung 1 und das Trägerteil 6, das mit dem Drehschwingungsdämpfer 11 verbunden ist, das Ausgangsteil der Nasskupplung 1, das mit einer Getriebeausgangswelle direkt oder über weitere Bauteile drehschlüssig verbunden sein kann. Weitere Ausgestaltungen von Nasskupplungen können lediglich einen Reibbelag oder mehr als zwei Reibbeläge aufweisen, die in entsprechender Weise mit Gegenreibflächen in Wechselwirkung treten.In the embodiment shown, the friction linings 2 opposite each other on a support 6 , a so-called friction blade, applied and form with their free surface 7 each a frictional contact to counter friction surfaces 8th of the housing 9 and the closing piston 4 , the radially outward in the direction of rotation fixed and axially displaceable with each other by means of rivets 10 are connected. In this case form housing 9 and closing piston 4 the input part of the wet clutch 1 and the carrier part 6 That with the torsional vibration damper 11 is connected, the output part of the wet clutch 1 , which can be connected to a transmission output shaft directly or via other components rotationally locked. Further embodiments of wet clutches can have only one friction lining or more than two friction linings which interact in a corresponding manner with counter friction surfaces.

2 zeigt einen mit einem teilweise dargestellten Trägerteil 16 verbundenen Reibbelag 12 im Querschnitt. Der im Wesentlichen ringförmige Reibbelag 12 ist nicht maßstabsgetreu dargestellt und soll den inneren Aufbau in skizzenhafter Darstellung deutlich machen. Der Reibbelag 12 besteht aus einem an sich bekannten porösen Gerüst 13 aus Fasern wie Aramid-, Kohle-, Graphit-, Mineral- und/oder Zellulosefasern, Füllmaterial wie Kieselerde, Graphit, Kieselgel, Kieselgur, Diatomeenerde und dergleichen sowie Bindematerialien wie Harzen, Phenolharzen auf Kautschukbasis, beispielsweise Latex, Silikonharze. 2 shows a partially illustrated carrier part 16 connected friction lining 12 in cross section. The essentially annular friction lining 12 is not drawn to scale and should make clear the inner structure in sketchy representation. The friction lining 12 consists of a known porous scaffold 13 from fibers such as aramid, carbon, graphite, mineral and / or cellulose fibers, filling material such as silica, graphite, silica gel, diatomaceous earth, diatomaceous earth and the like, as well as binding materials such as resins, rubber-based phenolic resins, for example latex, silicone resins.

Um bei hohen Anpresskräften die Porosität des Reibbelages 12 aufrecht zu erhalten, sind dem Gerüst 13 Partikel 14 beigemischt, die verglichen mit der Druckfestigkeit des Gerüsts 13 eine höhere Belastung tragen können. Hierdurch kann sich der Reibbelag 12 an den Partikeln 14 bei auftretenden Anpresskräften gegenüber den Gegenreibflächen (siehe 8, Figur) abstützen, so dass dessen Porosität im Wesentlichen erhalten bleibt. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere Partikel mit einem Durchmesser D im Bereich der Belagdicke d besonders vorteilhaft sind. In vorteilhafter Weise kann eine Siebfraktion mit Partikeln in einem vorgegebenen Durchmesserbereich vorgesehen werden, so dass – Teilelastizität der Partikel vorausgesetzt – nach elastischer Verformung der großen Partikel 14 die Partikel 15 mit geringerem Durchmesser mit zunehmender Anpresskraft an der Gegenreibfläche zur Anlage kommen und damit mit zunehmender Anpresskraft eine überproportionale Abstützung des Reibbelags 12 resultiert. In vorteilhafter Weise sind die Partikel 14, 15 aus Graphit gebildet.At high contact pressures, the porosity of the friction lining 12 To maintain, are the scaffolding 13 particle 14 admixed, compared to the compressive strength of the framework 13 can carry a higher load. This may cause the friction lining 12 on the particles 14 with occurring contact forces against the counter friction surfaces (see 8th , Figure) so that its porosity is substantially maintained. It has been found that, in particular, particles with a diameter D in the region of the lining thickness d are particularly advantageous. Advantageously, a sieve fraction can be provided with particles in a predetermined diameter range, so that - assuming partial elasticity of the particles - after elastic deformation of the large particles 14 the particles 15 come with a smaller diameter with increasing contact pressure at the counter friction surface to the plant and thus with increasing contact pressure disproportionate support of the friction lining 12 results. Advantageously, the particles 14 . 15 made of graphite.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19920542 A1 [0002]
- DE 102004061020 A1 [0002]
US 2007/0009730 A1 [0002]

Claims

Wet clutch comprising at least one friction lining comprising a mixture of organic or inorganic fibers, filling materials and bonding materials forming a porous structure after manufacture with a friction surface coming into frictional contact with a counter friction surface of the wet clutch and a receiving surface connected to a carrier of the wet clutch and facing the friction surface with a characterized by a distance between the two surfaces lining thickness, characterized in that the friction lining in a carrier material with particles is contained, the diameter of which corresponds to the coating thickness.

Wet clutch according to claim 1, characterized that the particles are present in a size distribution, wherein at least a portion of the lining thickness corresponds.

Wet clutch according to claim 2, characterized that at least 90% of the particles have a diameter between 50 and 100% of the lining thickness.

Wet clutch according to one of claims 1 to 3, characterized in that the carrier material has a Weight proportion between 1% and 30% based on the weight of the finished Having friction linings.

Wet clutch according to claim 4, characterized that the proportion by weight is 5% to 15%.

Wet clutch according to one of claims 1 to 5, characterized in that the carrier material elastic is.

Wet clutch according to one of claims 1 to 6, characterized in that the carrier material is graphite is.

Wet clutch according to one of claims 1 to 7, characterized in that the organic fibers aramid fibers are.