DE102009007827A1

DE102009007827A1 - Reibbelag

Info

Publication number: DE102009007827A1
Application number: DE102009007827A
Authority: DE
Inventors: Robert Felger; Christian Spandern
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-02-25
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2009-08-27
Also published as: FR2927966B1; CN101520074A; FR2927966A1

Abstract

Es wird ein ringförmiger Reibbelag für eine Reibungskupplung bestehend aus einem Reibkörper und einem Trägerteil vorgeschlagen, wobei der Reibkörper zumindest einen Einschnitt ausgehend von der Reibfläche des Reibkörpers bis zum Trägerteil aufweist. Hierdurch kann ein Ausgleich eines Unterschieds zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Reibkörpers und des Trägerteils erfolgen. Weiterhin kann in sicherheitskritischen Anwendungen beim Bersten des Reibbelags eine Vereinzelung des Reibkörpers in kleine Teile erzielt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Reibbelag insbesondere für eine Reibungskupplung mit einem auf einem Trägerteil aufgebrachten ringförmigen Reibkörper bestehend zumindest aus Fasermaterial, Binder und Füllstoffen mit einer dem Trägerteil abgewandten Reibfläche.
Derartige Reibbeläge werden insbesondere für Kupplungsscheiben von Reibungskupplungen in Kraftfahrzeugen verwendet, wobei zwischen metallischen Reibflächen der Reibungskupplung und den Reibbelägen ein Reibschluss erzeugt wird, der je nach Betriebsweise der Reibungskupplung haftend oder schlupfend sein kann und ein entsprechendes Moment von einer Antriebseinheit auf einen Abtrieb überträgt.
Der Reibkörper kann aus Bestandteilen wie Fasern, Füllstoffen und Harze enthaltendem Pulver massegepresst sein oder aus einem mit Bindemittel imprägnierten Strangmaterial aus reibfesten Materialien, beispielsweise Garn, das in Umfangsrichtung wellenförmig in mehreren flachen Lagen abgelegt und als Vorpressling in einem Heißpressverfahren verpresst wird. Zur Stabilisierung der Reibkörper wird dieser mit einem Trägerteil vorzugsweise aus Blech verbunden, beispielsweise verklebt oder bereits während des Pressvorgangs mit dem Reibkörper verpresst.
Unter Wärmeeinwirkungen können Verzüge des Reibbelags auftreten, insbesondere wenn die Unterschiede des Wärmekoeffizienten von Trägermaterial und Reibkörper groß sind. Weiterhin können im Falle des Berstens des Reibbelags insbesondere bei Verwendung der Reibbeläge in Doppelkupplungen für Doppelkupplungsgetriebe große Bruchteile des Reibkörpers, die sich vom Trägerteil lösen, zu Blockierungen beider Reibungskupplungen der Doppelkupplung führen, so dass das Doppelkupplungsgetriebe gegebenenfalls verblocken kann.
Es stellt sich daher die Aufgabe, einen Reibbelag vorzuschlagen, der unempfindlicher gegen Verzug ist. Ein weiterer Aspekt der Aufgabe ist die Vorbeugung gegen ein Verklemmen des Reibbelags in einer Reibungskupplung im Fall eines Berstens.
Die Aufgabe wird durch einen Reibbelag insbesondere für eine Reibungskupplung mit einem auf einem Trägerteil aufgebrachten ringförmigen Reibkörper bestehend zumindest aus Fasermaterial, Binder und Füllstoffen mit einer dem Trägerteil abgewandten Reibfläche, gebildet, wobei der Reibkörper zumindest einen zwischen Reibfläche und Trägerteil ausgebildeten Einschnitt aufweist. Dabei ist unter einem Einschnitt eine Durchtrennung des gesamten Reibkörpers bis zum Trägerteil oder ein Einschnitt von der Reibfläche her unter Aussparung einer geringen Materialstärke, beispielsweise 10 bis 20% der gesamten Materialstärke des Reibkörpers zu verstehen. Dabei wird in vorteilhafter Weise der Einschnitt tiefer in den Reibkörper geschnitten als bereits bekannte, wesentlich breiter angelegte Reibbelagsnuten, die in der Regel eine Tiefe bis zur Verschleißgrenze eines Reibbelags aufweisen.
Der Reibkörper kann aus gewickeltem, mit Bindematerial getränktem und zum Reibkörper heißgepressten Fasermaterial gebildet sein, also als gewickelter Reibkörper hergestellt sein. Dabei wird dieser in vorteilhafter Weise mit Bindemittel in einer Flüssigphase behandelt. Das bezüglich Reibwert und Verschleiß optimierte Strangmaterial wird auf ein konstantes Verhältnis von Bindemittel und Strangmaterial gebracht und getrocknet. Das Strangmaterial kann beispielsweise aus Aramidfasern, Glasstapelfasern, Viskosefasern und PAN-Fasern, sowie Messingdraht oder beispielsweise aus Glasfilamenten und Metalldrähten gebildet sein. Als Flüssigphase des Bindemittels haben sich Dispersionen beispielsweise aus polymeren Komponenten, Füllstoffen und dergleichen in Lösungsmitteln als vorteilhaft erwiesen. Die polymeren Komponenten, die im Heißpressverfahren eine weitere Vernetzung oder Polymerisierung, beispielsweise durch Kondensations-, Additions- oder Substitutionsreaktionen erfahren, können aus duroplastischen Komponenten wie beispielsweise Phenolharz oder Melamin-Harz, sowie elastomeren Komponenten wie beispielsweise SBR oder NBR-Kautschuk bestehen. Füllstoffe sind beispielsweise Barium-Sulfat, Kaolin oder Ruß. Als Lösungsmittel wird üblicherweise Wasser verwendet. Das getrocknete Strangmaterial wird anschließend zu einem Vorpressling gewickelt und im einem Heißpressverfahren in vorteilhafter Weise bereits unter Einbeziehung des Trägerteils, das dann ohne zusätzlichen Arbeitsschritt mit dem Reibkörper verbunden wird, gepresst.
Als Trägerteile eignen sich stabile, beispielsweise verstärkte Kunststoffe und in besonderer Weise Blechteile, beispielsweise aus Aluminium oder Stahl. Die Trägerteile werden vor dem Verpressen mit dem Vorpressling in vorteilhafter Weise zur Verbindung mit diesem vorbereitet, beispielsweise entfettet und/oder aufgeraut. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberfläche zur Verbindung mit dem Bindemittel durch Polymerisationsreaktionen aktiviert, beispielsweise polarisiert oder säurebehandelt werden. Das Trägerteil kann aus Blech gestanzt sein und beispielsweise radial innerhalb des Innenumfangs des ringförmigen Reibteils Laschen mit Öffnungen zur Aufnahme an Flanschteilen der Kupplungsscheibe aufweisen. Beispielsweise können zwei Reibbeläge an den Trägerteilen unter Zwischenlegung von Belagfedersegmenten zusammengelegt und mit einem Flanschteil einer Kupplungsscheibe vernietet werden. Zur axialen Sicherung und Verdrehfestigkeit können nach dem Heißpressvorgang Öffnungen in die Reibbeläge eingebracht werden, durch die die beiden sich gegenüberliegenden Reibbeläge mit den Belagfedersegmenten vernietet werden. Es versteht sich, dass der Vorpressling auch ohne das Trägerteil verpresst und nach dem Verpressen auf dem Trägerteil beispielsweise mittels Verkleben auf dem Trägerteil befestigt werden kann.
Nach dem Verpressen des Reibkörpers und gegebenenfalls dem Verbinden des Reibkörpers mit dem Trägerteil wird zumindest ein Einschnitt in den Reibkörper eingebracht. Hierzu kann eine Trennscheibe oder eine Lasereinrichtung dienen, die bezüglich ihrer Eindringtiefe auf die Stärke des Reibkörpers angepasst werden, so dass das Trägerteil nicht in Mitleidenschaft gezogen wird. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn der Einschnitt des Reibkörpers praktisch senkrecht zur Reibfläche erfolgt. In besonderen Ausführungsbeispielen können ein oder mehrere Einschnitte in einem anderen Winkel eingebracht werden, beispielsweise wenn eine dadurch entstehende Trennschicht die andere überlappen und dadurch gegebenenfalls abstützen soll.
Als besonders vorteilhaft haben sich mehrere zueinander parallel angeordnete Einschnitte erwiesen, die weiterhin als erste zueinander parallele Einschnitte mit weiteren zueinander parallelen zweiten Einschnitten in einem vorgegebenen Winkel ausgeführt sein können, so dass der Reibkörper mittels der Einschnitte in rechteckige, quadratische, rautenförmige, trapezförmige, dreieckige in anderer Weise vieleckige Segmente aufgetrennt werden kann. Eine derartige Auftrennung des Reibkörpers bietet den Vorteil, dass im Falle eines Berstens des Reibbelages eine Vereinzelung des Reibbelags in viele kleine Einzelteile eintritt, die keine ernsthafte Gefahr für ein Blockieren der Reibungskupplung und auch nicht für eine benachbarte Reibungskupplung einer Doppelkupplung darstellen, so dass das Risiko eines Verblockens beider Reibungskupplungen insbesondere in Verbindung mit einem nachgeschalteten Doppelkupplungsgetriebe, bei dem ein Verblocken beider Reibungskupplungen bei in den beiden den Reibungskupplungen nachgeschalteten Teilantriebssträngen ein Verblocken des Getriebes möglich ist, erheblich gemindert werden kann.
Dabei richten sich der Abstand und der Winkel, den die einzelnen Einschnitte zueinander einschließen, nach den Anforderungen der Größe der vereinzelten Teile sowie dem damit verbundenen Aufwand und der verbleibenden Stabilität des Reibkörpers. Beispielsweise können die zwischen parallel angeordneten und einen Winkel zueinander beschreibende Scharen von Einschnitten einen Winkel zwischen 45° und 135°, vorzugsweise 90° einschließen. In Einzelfällen können beispielsweise auch radial und in Umfangsrichtung angeordnete, nicht geradlinige Einschnitte vorgesehen sein, zu deren Herstellung Laser und Trennhülsen vorgesehen werden können. Der Abstand der beispielsweise parallel angeordneten Einschnitte kann zwischen 5 mm und 25 mm, vorzugsweise zwischen 8 mm und 12 mm betragen. So hat sich beispielsweise eine Anordnung von parallel zueinander angeordneten Trennlinien mit hierzu orthogonal angeordneten parallel beabstandeten Trennlinien unter Bildung eines quadratischen Musters mit Quadraten einer Kantenlänge zwischen 5 und 20 mm als besonders vorteilhaft erwiesen.
Von großer Bedeutung für die verbleibende Stabilität des Reibbelags ist die Dicke der Einschnitte, also der in den Reibkörper eingebrachten Trennfugen. So kann beispielsweise bei geringer Trennfugenstärke, wie sie beispielsweise mittels Laserbehandlung möglich ist, eine Abstützung der durch die Einschnitte freigestellten Segmente gegeneinander infolge einer verbleibenden Restelastizität des Reibkörpermaterials erzielt werden. Eine Dicke der von den Einschnitten gebildeten Trennfugen wird vorteilhafterweise kleiner als 1 mm vorgesehen. Bei Verwendung von Lasermethoden zur Herstellung der Einschnitte kann eine Dicke im Bereich kleiner 0,2 mm erzielt werden. Zur weiteren Stabilisierung des Reibkörpers können die Einschnitte nicht bis zum Trägerteil vorgenommen werden. Ein verbleibender Steg zwischen Trägerteil und Einschnitt kann zwischen 10 und 20% der Stärke des Reibkörpers betragen.
Weiterhin kann die Dicke der Trennfugen abhängig von einem Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten des Trägerteils und dem Reibkörper ausgeführt sein. Dabei kann ein zwischen der zu erwartenden Maximal- und Minimaltemperatur während der Benutzung des Reibbelags in einer Reibungskupplung auftretender Unterschied in einer Längenausdehnung von Trägerteil und Reibkörper abgeschätzt oder berechnet werden und mittels einer entsprechenden Anzahl, Tiefe und Dicke von Einschnitten so weit kompensiert werden, dass das sich unter Wärmeeinfluss stärker als das Blech des Trägerteil ausdehnende Belagmaterial des Reibkörpers sich mit zunehmender Temperatur in zumindest annähernder Weise ausdehnt. Hierdurch können gegebenenfalls auftretende Verzüge des Reibbelags kompensiert werden.
Die Erfindung wird anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt einen ringförmigen Reibbelag 1 in Ansicht, die die Reibfläche 2 des Reibkörpers 3 zeigt. Das Trägerteil 4 ist an der der Reibfläche 2 gegenüberliegenden Seite des Reibkörpers 3 angeordnet und kann in anderen Ausgestaltungsbeispielen bevorzugt nach radial innen auskragende Befestigungsmittel zur Befestigung an einer Kupplungsscheibe und/oder zu dieser gehörenden Belagfedersegmenten aufweisen. Der Reibkörper 3 zeigt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mehrere zueinander parallel angeordnete Einschnitte 5 auf, die sich im Winkel von praktisch 90° mit weiteren ebenfalls parallel angeordneten Einschnitten 6 schneiden. In speziellen Ausgestaltungsbeispielen kann die wiedergegebene Dicke d maßstäblich vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft sind kleinere Dicken d, beispielsweise d < 1 mm, beispielsweise 0,5 < d < 0,05 mm. Die Einschnitte 5, 6 können zumindest teilweise als Durchtrennungen vorgesehen sein. Weiterhin kann ein Teil oder alle Einschnitte 5, 6 einen Steg zum Trägerteil 4 aussparen. Die Segmente 7, die durch die Einschnitte 5, 6 freigestellt werden, werden bei einem Bersten des Reibbelags 1 stark vereinzelt, so dass lediglich kleine im Wesentlichen unschädliche Einzelteile gebildet werden, die nicht zu einem Verblocken der Reibungskupplung und gegebenenfalls einer in einer Doppelkupplung benachbart zu dieser angeordneten Reibungskupplung führen.

1: Reibbelag
2: Reibfläche
3: Reibkörper
4: Trägerteil
5: Einschnitt
6: Einschnitt
7: Segment
d: Dicke

Claims

Reibbelag (1) insbesondere für eine Reibungskupplung mit einem auf einem Trägerteil (4) aufgebrachten ringförmigen Reibkörper (3) bestehend zumindest aus Fasermaterial, Binder und Füllstoffen mit einer dem Trägerteil abgewandten Reibfläche (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Reibkörper (3) zumindest einen zwischen Reibfläche (2) und Trägerteil (4) ausgebildeten Einschnitt (5, 6) aufweist.
Reibbelag (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibkörper (3) aus gewickeltem, mit Bindematerial getränkten und aus einem Vorpressling heißgepressten Fasermaterial gebildet ist.
Reibbelag (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (4) aus Blech gebildet ist.
Reibbelag (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Einschnitt (5, 6) senkrecht zur Reibfläche (2) ausgeführt ist.
Reibbelag (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einschnitte (5; 6) parallel zueinander ausgeführt sind.
Reibbelag (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zu ersten zueinander parallelen Einschnitten (5) weitere zueinander parallele zweite Einschnitte (6) zu den ersten in einem vorgegebenen Winkel ausgeführt sind.
Reibbelag (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen 45° und 135°, vorzugsweise 90° beträgt.
Reibbelag (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der parallel zueinander angeordneten Einschnitte (5; 6) zwischen 5 mm und 25 mm, vorzugsweise zwischen 8 mm und 12 mm beträgt.
Reibbelag (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (d) von den die Einschnitte (5, 6) bildenden Trennfugen kleiner 1 mm ist.
Reibbelag (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Einschnitt (5, 6) bezüglich seiner Dicke (d) und/oder einer Tiefe dieses Einschnitts abhängig von einem Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten des Trägerteils (4) und des Reibkörpers (3) ausgeführt ist.
Reibbelag (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass Anzahl und Dicke (d) abhängig von einem Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten des Trägerteils (4) und dem Reibkörper (3) ausgeführt sind.