DE102009042621A1

DE102009042621A1 - Kupplungsreibmaterial sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102009042621A1
Application number: DE200910042621
Authority: DE
Inventors: John N. Chelmsford Gaffney; David Burlington Giannelli; Roger Dracut Masse; Timothy Whitmore Lake Anguish
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2009-09-23
Publication date: 2010-04-29
Anticipated expiration: 2029-09-24
Also published as: DE102009042621B4; CN101776125B; US8172061B2; CN101776125A; US20100078287A1

Abstract

Es ist ein Reibmaterial für ein Reibelement eines Drehmoment übertragenden Mechanismus vorgesehen. Das Reibelement besitzt eine Gewebebasis aus gewebter Kohlefaser. Eine Beschichtung wird auf die Basis aufgetragen, um einen Abschnitt einer Kontaktfläche zu bilden, der derart positioniert ist, um während eines Eingriffs des Drehmoment übertragenden Mechanismus mit einem Reaktionselement in Kontakt zu treten. Die Beschichtung ist eine Mischung eines Harzbinders und eines Reibungsmodifizierers. Es ist auch ein Verfahren zum Ausbilden eines Reibmaterials vorgesehen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Reibmaterial für eine Kupplung, insbesondere für Niedrigdrehzahlanwendungen einer Kraftfahrzeugkupplung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Drehmoment übertragende Mechanismen wie Kupplungen und Bremsen, die in Fahrzeuggetrieben verwendet sind, sind derart konstruiert, um eine gewünschte Drehmomentübertragung zu ermöglichen, während nach Bedarf ein gesteuerter Schlupf bei Eingriff zugelassen wird. Das Erreichen des geeigneten Schlupfes ist von vielen Faktoren abhängig, wie beispielsweise, ob der Drehmoment übertragende Mechanismus für Eingriff bei geringem Druck oder hohem Druck ausgelegt ist, sowie der Schlupfdrehzahl. Es müssen die Kupplungshaltbarkeit, die Kühlströmung sowie die erforderliche Drehmomentkapazität berücksichtigt werden.
In Fahrzeugen, in denen ein Motor mit einem Getriebe über einen Drehmomentwandler (d. h. eine Fluidkopplung) gekoppelt ist, um eine Verstärkung des Übersetzungsverhältnisses bereitzustellen, ist oftmals eine Drehmomentwandlerkupplung vorgesehen, um die Fluidkopplung unter bestimmten Betriebsbedingungen zu umgehen, was typischerweise zu einer Erhöhung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit oder einem verbesserten Fahrverhalten bzw. verbesserten Fahreigenschaften führt. Die Drehmomentwandlerkupplung kann eine feuchte Reibgrenzfläche zur Herstellung einer Drehmomentübertragung in einem Schlupfzustand (d. h. einer relativen Rotation gegenüberliegender Flächen, die die Reibgrenzfläche bilden) sein.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Reibmaterial für ein Reibelement eines Drehmoment übertragenden Mechanismus vorgesehen. Das Reibelement besitzt eine Gewebebasis aus gewebter Kohlefaser bzw. eine Kohlefasergewebebasis. Auf die Basis ist eine Beschichtung aufgetragen, um einen Abschnitt einer Kontaktfläche zu bilden, der so positioniert ist, dass er während eines Eingriffs des Drehmoment übertragenden Mechanismus mit einem Reaktionselement in Kontakt tritt.
Die Beschichtung ist eine Mischung eines Harzbinders und eines Reibungsmodifizierers. Der Harzbinder kann ein Phenolharz sein. Der Reibungsmodifizierer kann Kohlenstoffpartikel, ein Siliziumdioxid basiertes Material oder einen anderen bekannten Reibungsmodifizierer umfassen. Die Beschichtung kann mit mehreren Überzügen oder Schichten geschichtet sein, von denen beliebige oder alle verschiedene Mischungen aus einem Harzbinder und einem Reibungsmodifizierer sein können.
Die Beschichtung bildet nur einen Abschnitt der Kontaktfläche, um offene Kanäle zu belassen, die durch die gewebten Fasern gebildet werden, wodurch eine Kühlölströmung innerhalb der Kupplung gesteigert wird. Die gewebten Fasern können auch mit einem Binder und einem Reibungsmodifizierer imprägniert sein, wodurch der Reibungskoeffizient ebenso wie die thermische Leitfähigkeit der Basis gesteuert werden. Es werden überlegene Reibungscharakteristiken vorgesehen. Die thermische Leitfähigkeit wie auch die Wärmedissipation werden verbessert, wodurch eine Stabilität sowie Langlebigkeit vorgesehen werden.
Ein Verfahren zum Ausbilden eines Reibmaterials für eine Kupplung umfasst, dass eine Fläche einer Basis aus gewebter Kohlefaser mit einer Mischung aus einem Harzbinder und einem Reibungsmodifizierer beschichtet wird. Vor dem Beschichten kann das Verfahren umfassen, dass die Basis mit zusätzlichem Binder gesättigt wird, ohne die Kanäle mit dem zusätzlichen Binder zu füllen, um eine Porosität aufrecht zu erhalten. Der auf die Basis aufgetragene zusätzliche Binder kann mit einem Reibungsmodifizierer gemischt werden.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Formen zur Ausführung der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine schematische perspektivische Darstellung in bruchstückhafter Ansicht eines Reibmaterials, das eine Beschichtung aufweist, für eine Kraftfahrzeugkupplung;
1B ist eine schematische Darstellung eines Abschnittes des Reibmaterials von 1A;
2A ist eine schematische Schnittdarstellung einer Kraftfahrzeugkupplung mit gegenüberliegenden Reibungs- und Reaktionselementen, wobei das Reibmaterial von 1 auf das Reibelement aufgetragen ist;
2B ist eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines Reibmaterials mit einer alternativen geschichteten Beschichtung;
3 ist eine Aufzeichnung eines Drehmoments (N/m) in Abhängigkeit der Schlupfdrehzahl (U/min) eines Drehmoment übertragenden Mechanismus, der das Reibmaterial von 2B aufweist;
4 ist eine Aufzeichnung eines Drehmoments (Nm) in Abhängigkeit der Schlupfdrehzahl (U/min), die eine maximal zulässige Kupplungsleistung angibt, um eine Temperatur von 141 Grad Celsius an der Kontaktfläche aufrecht zu erhalten;
5 ist eine Aufzeichnung eines Aufbringdruckes (kPa) in Abhängigkeit der Zeit (s) eines Drehmoment übertragenden Mechanismus, der das Reibmaterial von 2B aufweist;
6 ist eine Aufzeichnung des Schlupfes (U/min) in Abhängigkeit der Zeit (s) eines Drehmoment übertragenden Mechanismus, der das Reibmaterial von 2B aufweist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bezug nehmend auf 1 ist ein Reibmaterial 10 gezeigt, das eine Gewebebasis 12 aus gewebter Kohlefaser bzw. eine Kohlefasergewebebasis 12 aufweist. Eine Beschichtung 14, die eine Mischung aus einem Harzbinder 16 mit einem Reibungsmodifizierer 18 darstellt, ist auf die Basis 12 aufgetragen. Die Basis 12 ist an einen Haft- bzw. Klebeträger 13 laminiert, der bei dieser Ausführungsform ein filmartiger Nitrilphenol-Klebstoff ist. Alternativ dazu können andere bekannte Prozesse zum Auftragen eines Klebeträgers verwendet werden. Eine nähere schematische Ansicht des Binders 16 und des Modifizierers 18 ist in 1B gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist der Binder 16 ein Harzbinder, und der Reibungsmodifizierer 18 umfasst Kohlenstoffpartikel, obwohl der Binder und der Modifizierer innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung nicht darauf beschränkt sind. Der hier verwendete Begriff ”Reibungsmodifizierer” ist jegliches Material, das dem Binder hinzugesetzt wird, um die Reibleistungsfähigkeit bzw. das Reibverhalten selektiv zu modifizieren. Beispielsweise kann der Reibungsmodifizierer 18 Kohlenstoffpartikel, ein Siliziumdioxid basiertes Material, eine organisch abgeleitete oder eine anorganisch abgeleitete Verbindung sein. Der hier verwendete Begriff ”organisch abgeleitete Verbindung” ist eine Verbindung, die auf Kohlenstoff basiert. Eine ”anorganisch abgeleitete Verbindung” ist eine Verbindung, die nicht auf Kohlenstoff basiert. Wie nachfolgend beschrieben ist, sieht das Reibmaterial 10 im Vergleich zu einem kohlefaserbasierten Gewebe allein eine verbesserte Leistungsfähigkeit des Reibmaterials durch Bereitstellung einer größeren Drehmomentkapazität, einer reduzierten Tendenz zum Flattern sowie einem Schlingern der Kupplung vor.
Bezug nehmend auf 2A ist ein Reibmaterial 10 gezeigt, das an einer Kupplungsscheibe 20 benachbart einer gegenüberliegenden Reaktions scheibe 22 angebracht ist, die auch als ein Reaktionselement bezeichnet ist. Bei dieser Ausführungsform bilden die Scheiben 20, 22 mit dem Reibmaterial 10 einen Abschnitt einer Kraftfahrzeuggetriebekupplung 24, wie einer Drehmomentwandlerkupplung oder einer Differentialkupplung, oder Anwendungen mit höherer Drehzahl, wie eine Anlass- bzw. Startkupplung oder eine Schaltkupplung. Das Reibmaterial 10 ist genauso für Anwendungen außerhalb des Kraftfahrzeugbereiches geeignet. Die Scheibe 20 mit dem Reibmaterial 10 bildet ein Reibelement 25. Das Reibmaterial 10 wird mit der Kupplungsscheibe 20 durch Verbinden des Klebstoffträgers 13 mit der Kupplungsscheibe 20 verbunden. Die Kupplung 24 ist in schematischem radialem Querschnitt gezeigt, wobei die Kupplungsscheibe 20 und die Reaktionsscheibe 22 kreisförmige Ringe sind, die jeweils einen Innenradius an einem jeweiligen inneren Ende 26A, 26B und einen Außenradius an einem jeweiligen Außenende 28A, 28B besitzen.
Wiederum Bezug nehmend auf 1A besitzt die Gewebebasis 12 einen ersten Satz von Strängen 32, die mit einem zweiten Satz von Strängen 34 gewebt sind. Die Stränge 32 verlaufen in Längsrichtung allgemein rechtwinklig zu den Strängen 34. Jeder Strang 32, 34 besteht aus kleineren Fasern, die in Stränge verdreht oder gesponnen sind. Bei dieser Ausführungsform ist die Basis 12 ein symmetrisches Fasergarn-Kohlefasergewebe in Leinwandbindung aus 15 bis 40 Garnen pro Zoll mit einem Gewebeflächengewicht von 200 bis 400 Gramm pro Quadratmeter und einem Gesamtflächengewicht im beschichteten Zustand von 500 bis 800 Gramm pro Quadratmeter, obwohl die Basis 12 innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung andere auf gewebter Kohlefaser basierende Gewebe aufweisen kann. Der Kohlenstoffgehalt der Basis 12 sieht eine höhere Wärmeleitfähigkeit durch Erhöhung der Fläche, über die die Wärme dissipiert werden kann, vor.
Die Beschichtung 14 bildet einen Abschnitt einer Kontaktfläche 36 der Gewebebasis 12, der zu der Reaktionsscheibe 22 weist. Genauer bildet die Beschichtung 14 allgemein Abschnitte der Fläche 36, die der Reaktionsscheibe 22 am nächsten sind und mit der Reaktionsscheibe 22 bei Kupplungseingriff zuerst in Kontakt treten, ob Schlupfeingriff oder Volleingriff. Somit befindet sich die Beschichtung 14 an den Scheiteln 38 der Stränge 32, 34. Wie es in den 1A und 2A offensichtlich ist, erscheint die Beschichtung 14 als ein ”Zuckerguss” auf den Scheiteln 38. Die beispielhafte Beschichtung 14 besitzt eine Dicke t von nur 0,2 mm und besitzt ein Flächengewicht von 140 bis 520 Gramm pro Quadratmeter. Eine genaue Steuerung der Beschichtungsprozessvariablen verhindert eine Harzentmischung und hält eine offene Porosität innerhalb der Basis aufrecht (d. h. verhindert das Füllen von Kanälen 40).
Die gesamte Gewebebasis 12 wird vor einem Auftragen der Beschichtung 14 mit einem Binder 39 behandelt. Dieser Binder 39 ist eine sehr dünne Dispersion über alle Fasern innerhalb jedes Stranges des Gewebes 12 und ist schematisch durch schraffierte Punkte dargestellt, die in 2A gezeigt sind. Der Binder 39 kann gleich dem Harzbinder 16 sein oder kann ein anderer Binder sein. Bei dieser Ausführungsform umfasst der Harzbinder 39 auch Kohlenstoffpartikel ähnlich dem Binder 16. Der Binder 39 wird auf die gesamte Gewebebasis 12 durch Sättigung der Gewebebasis 12 oder durch chemische Abscheidung aus der Dampfphase (CVD) aufgetragen, die beide dem Fachmann gut bekannt sind.
Bei der Ausführungsform der 1A, 1B und 2A beschichtet der Binder 39 die gesamte Außenfläche der Stränge 32, 34, ist jedoch in der Auftragung so gesteuert, dass er nicht die Zwischenstrangkanäle 40 (d. h. Räume) füllt, die zwischen den gewebten Strängen 32, 34 offen bleiben. Der Binder 39 hilft, die Haltbarkeit der Gewebebasis 12 zu verbessern, insbe sondere wenn sich das Reibmaterial 10 abnutzt und ein größerer Teil der Basis 12 die Kontaktfläche 36 bildet. Die Kanäle 40 erhöhen die Porosität des Reibelementes 10. Dies steigert eine Nachgiebigkeit (d. h. die Fähigkeit des Reibelements 10, mit dem Reaktionselement 22 unter dem Kupplungsaufbringdruck P übereinzustimmen). Die Kanäle 40 erlauben auch, dass Getriebeöl die Fläche 36 erreicht und die Fläche 36 wieder auffüllt, wodurch eine bessere Steuerung der Temperatur an der Kupplungsgrenzfläche (d. h. an der Kontaktfläche 36) erreicht wird, wodurch die thermische Stabilität der Kupplung 24 verbessert wird.
Ein Teil des Harzbinders in der Beschichtung 14 sickert in das kohlefaserbasierte Gewebe 12, anstatt als eine Beschichtung, die einen Abschnitt der Fläche 36 bildet, zurückzubleiben, wodurch eine Übergangszone 42 zwischen der Beschichtung 14 und einem verbleibenden Abschnitt des Gewebes 12 erzeugt wird. Der Gehalt an Harzbinder 16 in der Übergangszone 42 umfasst somit sowohl während der Imprägnierung oder Abscheidung aufgetragenen Binder als auch die Bindereinsickerung von der Beschichtung 14 und ist somit größer als der Gehalt an Harzbinder 16 in dem verbleibenden Abschnitt 42, der nur die Menge an Binder aufweist, der in das Gewebe 12 imprägniert oder auf diesem abgeschieden ist.
Bezug nehmend auf 2B besitzt eine alternative Ausführungsform eines Reibelementes 10A mit einer Basis 12A aus gewebten kohlefaserbasierten Strängen, die in allen Aspekten ähnlich den gewebten Strängen 32 und 34 von 2A sind und durch Strang 132 dargestellt sind, eine geschichtete Beschichtung, die aus mehreren Überzügen oder Schichten 14A, 14B, 14C besteht. Die Beschichtung wird als 14A, 14B, 14C bezeichnet. Jeder Überzug 14A bis 14C ist eine Mischung aus einem Harz mit einem Reibungsmodifizierer, ähnlich der Beschichtung 14. Jedoch können die Harze und/oder die Reibungsmodifizierer, die in jedem separa ten Überzug 14A bis 14C verwendet sind, verschieden sein. Dies ermöglicht, dass die Reibungseigenschaften, wie der Reibungskoeffizient, in jedem Überzug variieren. Somit ändern sich, wenn eine Kupplung mit der geschichteten Beschichtung 14A, 14B, 14C mit zunehmendem Gebrauch verschleißt und die Überzüge 14A bis 14C sich von dem oberen Überzug 14C zu dem unteren Überzug 14A abnutzen, die Reibungseigenschaften der Kupplung auf eine gesteuerte Art und Weise. Wie das Reibmaterial 10 besitzt das Reibmaterial 10A eine Übergangszone 42A, in der aufgrund eines Einsickerns von den Beschichtungen 14A bis 14C in den Faserstrang 132 ein höherer Harzgehalt vorhanden ist. Die Faserstränge (es ist nur ein einzelner Strang 132 gezeigt) besitzen auch einen Harzbinder, der darin imprägniert oder daran abgeschieden ist, und sind gewebt, um Kanäle für eine Kühlölströmung zu der Kontaktfläche des Reibmaterials 10A bereitzustellen, wie bei dem Reibmaterial 10.
Demgemäß kann ein Verfahren zur Ausbildung eines Reibmaterials für eine Kraftfahrzeugkupplung, wie ein Reibmaterial 10 oder 10A, wie oben beschrieben ist, mit einem Weben eines Kohlefaser-Basismaterials 10 (oder 10A für die Ausführungsform von 2B) beginnen. Das Weben umfasst das Verarbeiten der Fasern und Garne und das Beibehalten der Kanäle 40 mit offener Porosität. Anschließend wird die Basis 12 (oder die Basis 12A von 2B) mit Harz 39 und einem Reibungsmodifizierer 16, wie Kohlenstoffpartikeln, gesättigt. Der Reibungsmodifizierer 16 kann durch Imprägnierung oder chemische Abscheidung aus der Dampfphase (CVD) aufgetragen werden. Es ist Vorsicht geboten, dass die Kanäle 40 nicht vollständig mit dem Harz 39 oder dem Reibungsmodifizierer 16 gefüllt werden.
Anschließend wird die Basis 12 oder 12A mit einer Beschichtung 14 oder 14A, 14B, 14C beschichtet, um Abschnitte der Fläche 36 zu bilden. Wie oben beschrieben ist, ist die Beschichtung 14 oder 14A, 14B, 14C eine Mischung aus einem Harz und einem Reibungsmodifizierer. Die Beschichtung kann mit einem Rasterwalzen-, Gegenlaufwalzen- bzw. Reverse-Roll- oder mit einem Zylinderrakel- bzw. Knife-Over-Roll-Prozess ausgeführt werden, oder es können verschiedene andere Beschichtungsprozesse verwendet werden. Es können mehrere Überzüge aufgetragen werden, wie bei den Überzügen 14A, 14B und 14C, um eine geschichtete Beschichtung zu erzeugen. Die Aufbringung mehrerer Überzüge kann entweder durch Bearbeitungsbeschränkungen nötig gemacht werden, die mehrere Überzüge erfordern, um die gewünschte Gesamtbeschichtungsdicke zu erreichen, oder kann dazu bestimmt sein, variierende Reibungscharakteristiken in den verschiedenen Überzügen oder Schichten bereitzustellen. Beispielsweise nutzt sich, wenn das Reibmaterial 10 oder 10A verschlissen wird, die Beschichtung 14 oder 14A, 14B, 14C gleichzeitig damit ab, wie die Porosität und Nachgiebigkeit aufgrund eines Brechens bzw. Versagens von Fasern abnehmen können. Durch Bereitstellung verschiedener Reibungscharakteristiken in verschiedenen Überzügen oder Schichten kann die Gesamtleistungsfähigkeit des Reibmaterials 10A gesteuert werden, um auf die anderen Änderungen anzusprechen. Es muss eine angemessene Härtezeitdauer zwischen jedem Überzug 14A, 14B, 14C oder nach einer einzelnen Beschichtung 14 ermöglicht werden, um sicherzustellen, dass das Harz in der Beschichtungsmischung an der Fläche 36 an der Stelle gehalten wird.
Anschließend wird ein Träger auf die beschichtete Basis 12 oder 12A aufgetragen, wie durch Laminieren der Basis 12 oder 12A mit einem Klebstofffilm 13. Das laminierte Reibmaterial 10 oder 10A wird dann in der Vorbereitung zum Verbinden in Segmente unterteilt (d. h. gestanzt). Das in Segmente unterteilte Reibmaterial 10 oder 10A wird durch Anordnen der Segmente an der Kupplungsscheibe 20 vormontiert, wobei die Segmente durch zuerst erfolgendes Erwärmen der Scheibe 20 und dann Pressen (d. h. Anheften) der Segmente an die erwärmte Kupplungsscheibe 20 angemessen an der Stelle gehalten werden. Schließlich wird das Reibmaterial 10 oder 10A mit der Kupplungsscheibe 20 verbunden. Der Film 13 ist ein Bindemittel.
Bezug nehmend auf 3 sind Aufzeichnungen von Reibungskurven (Drehmoment (Nm) in Abhängigkeit der Schlupfdrehzahl (U/min)) für eine Kupplung mit dem Reibmaterial 10A mit relativ dicken Linien gezeigt. Aufzeichnungen von Reibungskurven für ein Reibmaterial aus einem ähnlichen auf gewebter Kohlefaser basierenden Gewebe mit einem darauf aufgetragenen Harzbinder, jedoch ohne die Beschichtung 14A, 14B, 14C, sind mit relativ dünnen Linien gezeigt. Es wurden zwei Tests für jedes Reibmaterial bei einem Kupplungsaufbringdruck von 200 kPa (Gruppe A), einem Aufbringdruck von 400 kPa (Gruppe B) und einem Aufbringdruck von 700 kPa (Gruppe C) ausgeführt. Bei jedem getesteten Kupplungsaufbringdruck zeigte das Reibmaterial 10A über einen breiten Bereich von Schlupfdrehzahlen eine größere Drehmomentkapazität, einschließlich bei sehr geringen Schlupfdrehzahlen für die meisten Fälle. Es wurde eine allgemein positive Steigung über einen breiten Bereich von Schlupfdrehzahlen erreicht.
Bezug nehmend auf 4 sind Aufzeichnungen einer Ausgleichs- bzw. Mittelwertkurve von Daten, die die maximal zulässige Kupplungsschlupfleistung (Drehmoment (Nm) multipliziert mit der Schlupfdrehzahl (U/min)) darstellen, gezeigt, die eine Temperatur an der Kupplungsgrenzfläche (beispielsweise an der Kontaktfläche) von nicht größer als 141 Grad Celsius aufrecht erhält, einer akzeptierten höchsten Betriebstemperatur für eine akzeptable Lebensdauer eines üblicherweise verwendeten Getriebeöls. Die Aufzeichnung, die den Test einer Kupplung mit Reibmaterial 10A darstellt, ist mit einer relativ dicken Linie gezeigt. Aufzeichnungen von Kurven für Reibmaterialien aus einem ähnlichem auf gewebter Kohlefaser basierenden Gewebe mit einem darauf aufgetragenen Harzbinder, jedoch ohne die Beschichtung 14A, 14B, 14C, sind mit relativ dünnen Linien gezeigt. Die Aufzeichnungen zeigen, dass das Reibmaterial 10A eine größere Leistung zumindest teilweise aufgrund der thermischen Leitfähigkeit und Porosität des Reibmaterials 10A zuließ. Unter stabilen Bedingungen erlaubte die getestete Probe aus Reibmaterial 10A 1,5 kW Leistung mit einem Kühlöldurchfluss von 0,63 l/min.
Bezug nehmen auf 5 repräsentiert die Kurve 100 einen Kupplungsaufbringdruck (kPa) über die Zeit (s). Die Kurve 102 repräsentiert den Schlupf (U/min) der Kupplung unter dem Aufbringdruck. 5 gibt an, dass mit dem Reibmaterial 10A eine allgemein lineare Beziehung zwischen dem Kupplungsaufbringdruck und dem Schlupf erreicht wird (d. h. der Schlupf nimmt zu, wenn der Aufbringdruck abnimmt). Dies ist erwünscht, da ein Schlingern der Kupplung, was bei einer nichtlinearen Beziehung zwischen Aufbringdruck und Schlupf auftritt, von dem Fahrzeugbediener gefühlt werden kann. Ein Schlingern der Kupplung betrifft Versuche von einem Controller, eine stabile Schlupfdrehzahl unter gegebenen Bedingungen zu erreichen (d. h. durch Änderung steuerbarer Faktoren, wie Druck) und erfolgt am häufigsten mit Reibmaterial, das keinen Schlupf bereitstellt, der linear mit abnehmendem Aufbringdruck zunimmt.
Bezug nehmend auf 6 geben Aufzeichnungen des Schlupfes (U/min) in Abhängigkeit der Zeit (s) während eines wiederholten Gasgebens bzw. ”tip-in” (d. h. Fahrzeuggaspedaldruck) bei Intervallen von etwa 8 Sekunden und bei einer konstanten Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Zielschlupf von 20 U/min an, dass die Kupplung 24 (Leistungsfähigkeit als Linie 302 gezeigt) eine geringere Variation des Schlupfes besitzt, als die typische Gewebebasis ohne die Beschichtung, die durch Linie 304 dargestellt ist. Somit weist das Reibmaterial 10A bei dynamischen Manövern eine bessere Steuerbarkeit auf.
Während die besten Arten zur Ausführung der Erfindung detailliert beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann, den diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche.

Claims

Reibmaterial für ein Reibelement eines Drehmoment übertragenden Mechanismus, wobei der Drehmoment übertragende Mechanismus ein Reaktionselement aufweist, das dem Reibelement gegenüberliegt, umfassend: eine Gewebebasis aus gewebter Kohlefaser; und eine Beschichtung, die auf die Basis aufgetragen ist, um einen Abschnitt einer Kontaktfläche zu bilden, der so positioniert ist, um mit dem Reaktionselement während eines Eingriffs des Drehmoment übertragenden Mechanismus in Kontakt zu treten; wobei die Beschichtung eine Mischung aus einem Harzbinder und einem Reibungsmodifizierer ist.
Reibmaterial nach Anspruch 1, wobei die Gewebebasis aus gewebter Faser einen ersten Satz von Strängen, die längs in einer ersten Richtung liegen, und einen mit dem ersten Satz von Strängen gewebten zweiten Satz von Strängen besitzt, die längs in einer zweiten Richtung liegen, die allgemein rechtwinklig zu der ersten Richtung ist.
Reibmaterial nach Anspruch 1, wobei die Gewebebasis aus gewebter Faser Scheitel bildet, die zu dem Reaktionselement weisen; und wobei sich die Beschichtung an den Scheiteln befindet, sich jedoch nicht an zumindest einem Teil der Kontaktfläche befindet, die von dem Reaktionselement weiter entfernt ist als die Scheitelpunkte.
Reibmaterial nach Anspruch 3, wobei die Beschichtung an den Scheiteln eine Dicke von etwa 0,2 mm besitzt.
Reibmaterial nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Übergangszone in einem Abschnitt der Gewebebasis benachbart der Beschichtung, die im Vergleich zu einem verbleibenden Abschnitt der Gewebebasis einen höheren Harzgehalt aufgrund dessen aufweist, dass ein Anteil des Harzbinders in der Beschichtung in die Gewebebasis benachbart der Beschichtung einsickert.
Reibmaterial nach Anspruch 1, wobei die auf gewebter Kohlefaser basierende Gewebebasis gewebte Faserstränge aufweist, die Zwischenstrangkanäle bilden; wobei die Beschichtung nur Abschnitte der Fläche bildet, um eine Ölströmung durch die Zwischenstrangkanäle zur Kühlung der Fläche zu ermöglichen.
Reibmaterial nach Anspruch 1, wobei der Harzbinder ein Phenolharz ist und die Reibungsmodifizierer Kohlenstoffpartikel sind.
Reibmaterial nach Anspruch 1, wobei der zusätzliche Binder die Gewebebasis an anderen Stellen als an der Kontaktfläche sättigt.
Reibmaterial nach Anspruch 8, wobei die Gewebebasis zumindest teilweise mit zusätzlichem Reibungsmodifizierer gesättigt ist.
Reibmaterial nach Anspruch 1, wobei der Reibungsmodifizierer Kohlenstoffpartikel, ein Siliziumdioxid basiertes Material oder einen organisch abgeleiteten Reibungsmodifizierer darstellt.
Reibmaterial nach Anspruch 1, wobei der Reibungsmodifizierer einen anorganisch abgeleiteten Reibungsmodifizierer darstellt.
Reibmaterial für ein Reibelement eines Drehmoment übertragenden Mechanismus in einem Kraftfahrzeuggetriebe, wobei der Drehmoment übertragende Mechanismus ein Reaktionselement aufweist, das dem Reibelement gegenüberliegt, umfassend: eine Gewebebasis aus gewebter Kohlefaser, die eine Fläche besitzt; eine Mischung eines Harzbinders und eines Reibungsmodifizierers, die auf die Fläche aufgetragen ist, um eine Beschichtung an der Gewebebasis zu bilden und einen Abschnitt einer Kontaktfläche zu bilden, der so positioniert ist, um mit dem Reaktionselement während eines Eingriffs des Drehmoment übertragenden Mechanismus in Kontakt zu treten; und zusätzlichen Binder, der in die Gewebebasis imprägniert oder abgeschieden ist; wobei der zusätzliche Binder gleich dem Harzbinder in der Mischung ist oder verschieden von diesem ist; wobei die auf gewebter Kohlefaser basierende Gewebebasis gewebte Stränge aufweist, die Zwischenstrangkanäle bilden; wobei die Beschichtung nur Abschnitte der Kontaktfläche bildet, um eine Ölströmung durch die Zwischenstrangkanäle zur Kühlung der Fläche zu ermöglichen.
Verfahren zur Ausbildung eines Reibmaterials für eine Kupplung, umfassend, dass: eine Fläche einer Basis aus gewebter Kohlefaser mit einer Mischung eines Harzbinders und eines Reibungsmodifizierers beschichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Basis gewebte Stränge besitzt, die Zwischenstrangkanäle bilden, und ferner umfassend, dass: vor dem Beschichten die Basis mit zusätzlichem Binder gesättigt wird, ohne die Kanäle mit dem zusätzlichen Harz zu füllen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der zusätzliche Binder sich in einer Mischung mit einem Reibungsmodifizierer befindet.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Sättigen über chemische Abscheidung aus der Dampfphase (CVD) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend, dass: die Beschichtung wiederholt wird, um eine geschichtete Beschichtung zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend, dass: nach dem Beschichten die Basis mit einem Klebstofffilm laminiert wird.