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Die Erfindung betrifft eine Reibfläche mit Erhöhungen und Durchlassvertiefungen, die einen Fluiddurchlass zwischen den Erhöhungen hindurch ermöglichen, und mit verrundeten Kanten zwischen den Erhöhungen und den Durchlassvertiefungen.
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Aus der deutschen Patentanschrift
DE 197 14 563 C1 ist eine Überbrückungskupplung mit Reibbelägen mit zumindest einer Vertiefung bekannt, die in ihrem Übergangsbereich zur Reibfläche des Reibbelags mit einer Anprägung zur Schaffung eines kantenfreien Übergangs versehen ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Reibfläche mit Erhöhungen und Durchlassvertiefungen, die einen Fluiddurchlass zwischen den Erhöhungen hindurch ermöglichen, und mit verrundeten Kanten zwischen den Erhöhungen und Durchlassvertiefungen, hinsichtlich Verschleiß und/oder Kühlung, zu optimieren.
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Die Aufgabe ist bei einer eine Reibfläche mit Erhöhungen und Durchlassvertiefungen, die einen Fluiddurchlass zwischen den Erhöhungen hindurch ermöglichen, und mit verrundeten Kanten zwischen den Erhöhungen und den Durchlassvertiefungen, dadurch gelöst, dass die Erhöhungen mit Verbindungsvertiefungen versehen sind. Die Verbindungsvertiefungen ermöglichen einen Fluiddurchlass in beliebigen Richtungen und/oder eine Fluidverbindung zwischen den Durchlassvertiefungen. Die erfindungsgemäße Reibfläche ist vorteilhaft an einer Kupplungslamelle vorgesehen, die im Betrieb relativ zu einer Gegenlamelle verdreht wird beziehungsweise reibschlüssig mit dieser verbunden wird. Die Kupplungslamelle gehört zu einer nasslaufenden Lamellenkupplung. Nasslaufend bedeutet, dass die Kupplungslamelle im Betrieb zu Kühlzwecken mit Fluid, wie Öl, umströmt wird. Aufgrund einer im Betrieb auftretenden Ölbeschleunigung können bei hohen Schlupfdrehzahlen große hydrodynamische Kräfte auftreten. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Reibfläche können unerwünschte Spannungsspitzen, und abrassiver Verschleiß vermieden beziehungsweise reduziert werden. Durch die verrundeten Kanten können Ausbrüche an den Kanten vermieden werden. Durch die Verbindungsvertiefungen in Kombination mit den verrundeten Kanten kann ein unerwünschtes Auftreten von Kavitation vermieden beziehungsweise reduziert werden. Durch die Verbindungsvertiefungen wird die Ausbildung eines ausgeprägten Schmierkeils zwischen der Reibfläche und einer Gegenreibfläche verbessert. Dadurch kann die Grenzschicht an der Reibfläche verbessert werden, insbesondere tritt vermehrt Ölscherung auf, wobei gleichzeitig Mischreibung vermindert wird. Die Verbindungsvertiefungen führen insbesondere dazu, dass das Öl beziehungsweise die Flüssigkeit mehr Wärme aufnehmen kann, wodurch die Kühlung verbessert wird. Dabei sorgt der Staudruck im Schmierkeil für einen erhöhten Durchfluss durch die Verbindungsvertiefungen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibfläche ist dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens eine der, mehrere oder alle Verbindungsvertiefungen zu einer oder zwei der angrenzenden Durchlassvertiefungen hin öffnen. Die Verbindungsvertiefungen münden vorzugsweise in die angrenzenden oder benachbarten Durchlassvertiefungen. Somit kann Fluid aus den Durchlassvertiefungen in die Verbindungsvertiefungen gelangen, und umgekehrt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibfläche ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsvertiefungen Verbindungsnuten umfassen, die im Bereich der Erhöhungen in der Reibfläche angeordnet sind. Die Verbindungsnuten werden vorzugsweise gleichzeitig mit dem Verrunden der Kanten, zum Beispiel durch Stanzen und Verpressen, erzeugt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibfläche ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsnuten in einem Nutmuster, insbesondere in einem Schlangen- oder Waffelnutmuster, angeordnet sind. Durch das Nutmuster wird ein gleichmäßiger Fluiddurchtritt durch die Verbindungsvertiefungen ermöglicht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibfläche ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsnuten als Schrägnuten ausgeführt sind. Die Verbindungsnuten können einen geraden und/oder abgeknickten Verlauf aufweisen. Gerade und abgeknickte Schrägnuten können in einem Nutmuster miteinander kombiniert sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibfläche ist dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassvertiefungen als Radialnuten oder Schrägnuten ausgeführt sind. Die Durchlassvertiefungen ermöglichen vorzugsweise einen Fluiddurchtritt von einem radial inneren Umfang zu einem radial äußeren Umfang der Reibfläche, die im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringfläche aufweist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibfläche ist dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhungen der Reibfläche von Reibbelagkörpern gebildet werden, die auf einem Reibbelagträger befestigt sind. Die Reibbelagkörper werden auch als Reibbelagpads bezeichnet und sind vorzugsweise auf den Reibbelagträger aufgeklebt. Der Rebbelagträger ist vorzugsweise aus Stahlblech gebildet und hat im Wesentlichen die Gestalt eines Kreisrings mit einem rechteckigen Kreisringquerschnitt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibfläche ist dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassvertiefungen jeweils zwischen zwei Reibbelagkörpern von dem Reibbelagträger begrenzt werden. Alternativ können die Reibbelagkörper in einem Reibbelagelement einstückig miteinander verbunden sein.
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Die vorab angegebene Aufgabe ist bei einer Reibfläche gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die verrundeten Kanten einen Rundungsradius aufweisen, der größer als das 0,3-fache einer Reibbelagdicke ist. Kleinere Rundungsradien, wie sie bei herkömmlichen Reibflächen bekannt sind, haben sich bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen als nicht so vorteilhaft herausgestellt. Dabei ist die Verrundung möglichst weich und tangential zur Reibfläche auslaufend ausgeführt. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen die verrundeten Kanten vorzugsweise einen Rundungsradius auf, der im Wesentlichen der Reibbelagdicke entspricht. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Kanten mindestens einer der Erhöhungen unterschiedlich verrundet. So ist die eine Kante zum Beispiel vollständig konvex verrundet. Die andere Kante kann teilweise konkav verrundet sein. Durch die unterschiedlichen Verrundungskonturen kann die Anströmung der Verbindungsvertiefungen verbessert werden.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kupplungslamelle mit einer vorab beschriebenen Reibfläche. Mit der Verrundung der Belagskanten lassen sich, insbesondere in Kombination mit den Verbindungsvertiefungen, speziell bei Nasskupplungen, die für hohe Schlupfdrehzahlen ausgelegt sind, deutliche Verbesserungen hinsichtlich Verschleiß und Kühlung erreichen. Durch die zusätzlichen Verbindungsvertiefungen kann der Staudruck genutzt werden, um den Fluiddurchfluss zu erhöhen. Die Erfindung wird vorzugsweise für nasslaufende Kupplungen im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen genutzt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Reibfläche, die an einer Kupplungslamelle ausgebildet ist, in der Draufsicht;
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2 einen Reibbelagkörper mit verrundeten Kanten gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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3 einen Reibbelagkörper mit verrundeten Kanten gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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4 einen Reibbelagkörper mit verrundeten Kanten gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
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5 den Reibbelagkörper aus 2 in der Draufsicht;
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6 einen ähnlichen Reibbelagkörper wie in 5 mit zwei zusätzlichen Verbindungsvertiefungen in der Draufsicht und
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7 einen ähnlichen Reibbelagkörper wie in den 5 und 6 mit schräg verlaufenden Verbindungsvertiefungen in der Draufsicht.
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In 1 ist eine Kupplungslamelle 1 mit einer erfindungsgemäßen Reibfläche in der Draufsicht dargestellt. Die Kupplungslamelle 1 umfasst einen Reibbelagträger 4 aus Stahlblech. Der Reibbelagträger 4 hat die Gestalt einer Kreisringscheibe mit einem rechteckigen Querschnitt. Radial außen oder radial innen kann an dem Reibbelagträger 4 eine Verzahnung ausgebildet sein, die dazu dient, den Reibbelagträger 4 in einen Lamellenkorb einer Lamellenkupplung einzuhängen.
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Auf den Reibbelagträger 4 sind insgesamt dreizehn Reibbelagkörper 5, 6, 7 aufgeklebt. Die Reibbelagkörper 5 bis 7 werden auch als Reibbelagpads bezeichnet und stellen Erhöhungen auf dem Reibbelagträger 4 dar.
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Die in 1 sichtbaren Oberflächen der Reibbelagkörper 5 bis 7 sind Teile der Reibfläche, die durch Durchlassvertiefungen 8 unterbrochen ist. Die Durchlassvertiefungen 8 werden seitlich jeweils von zwei Reibbelagkörpern 5, 6 begrenzt. In der Zeichenebene der 1 werden die Durchlassvertiefungen 8 von dem Reibbelagträger 4 begrenzt.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die Reibbelagkörper 5 bis 7 an ihren den Durchlassvertiefungen 8 zugewandten Kanten verrundet. Durch die verrundeten Kanten 11, 12 wird ein sanfter Übergang zwischen den Reibbelagkörpern 5 bis 7 und der jeweiligen Durchlassvertiefung 8 geschaffen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Reibbelagkörper 5 bis 7, wie in 1 beispielhaft an dem Reibbelagkörper 7 dargestellt ist, mit Verbindungsvertiefungen versehen. Die Verbindungsvertiefungen 14 sind als Verbindungsnuten in einem Nutmuster angeordnet. Durch die Verbindungsnuten 14 werden zwei an den Reibbelagkörper angrenzende Durchlassvertiefungen fluidisch miteinander verbunden.
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In den 2 bis 4 sind Reibbelagkörper 15; 25; 35 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen jeweils in der Vorderansicht dargestellt. In der Seitenansicht sieht man, dass die Reibbelagkörper 15; 25; 35 jeweils zwei verrundete Kanten 21, 22; 31, 32; 41, 42 aufweisen. Die Ausdehnung der Reibbelagkörper 15; 25; 35 in vertikaler Richtung wird auch als Reibbelagdicke oder Flankenhöhe bezeichnet.
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Bei dem in 2 dargestellten Reibbelagkörper 15 weisen die verrundeten Kanten 21, 22 einen Rundungsradius auf, der größer als ein Drittel der Flankenhöhe ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass die erfindungsgemäße Wirkung der Verrundungen erst dann signifikant ist, wenn der Rundungsradius eine gewisse Größe in Bezug auf die Flankenhöhe oder Belagdicke überschreitet.
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Bei dem in 3 dargestellten Reibbelagkörper 25 weisen die verrundeten Kanten 31, 32 einen Rundungsradius auf, welcher der Flankenhöhe oder der Reibbelagdicke entspricht. Die Kanten 21, 22; 31, 32 der in den 2 und 3 dargestellten Reibbelagkörper 15; 25 sind konvex verrundet und, bezogen auf eine vertikale Symmetrieachse, symmetrisch zueinander.
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Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kante 42 konvex verrundet. Die Kante 41 ist, ausgehend von der Reibfläche zunächst konvex verrundet und dann, zu der angrenzenden Durchlassvertiefung hin, konkav verrundet. Dadurch können sowohl zu der angrenzenden Durchlassvertiefung als auch zur Reibbelagoberfläche hin sanfte Übergänge geschaffen werden.
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In den 5 bis 7 sind Reibbelagkörper 45; 55; 65 jeweils in der Draufsicht dargestellt. Durch Pfeile 46, 47 ist in den 5 bis 7 angedeutet, dass die Reibbelagkörper 45; 55; 65 im Betrieb eine Relativbewegung in Umfangsrichtung ausführen.
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Die Reibbelagkörper 45; 55; 65 weisen zu den jeweils angrenzenden Durchlassvertiefungen hin jeweils eine verrundete Kante 51, 52; 61, 62; 71, 72 auf. Die verrundeten Kanten 51, 52; 61, 62; 71, 72 schaffen sanfte Übergänge zu den jeweils angrenzenden Durchlassvertiefungen.
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Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sieht man, dass der Reibbelagkörper 55 zwei zusätzliche Verbindungsvertiefungen 63, 64 aufweist. Die Verbindungsvertiefungen 63, 64 können durch Verrunden oder durch Abflachen oder Prägen des Reibbelagkörpers 55 in diesen Bereichen erzeugt werden. Die Verbindungsvertiefungen 63, 64 schaffen zusätzliche Verbindungen zwischen den beiden angrenzenden Durchlassvertiefungen.
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In 7 sieht man, dass der Reibbelagkörper 65 drei zusätzliche Verbindungsvertiefungen 73, 73, 75 aufweist. Die Verbindungsvertiefung 73 erstreckt sich von der verrundeten Kante 71 schräg nach oben, das heißt, im eingebauten Zustand des Reibbelagkörpers 65 schräg radial nach außen.
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Die Verbindungsvertiefungen 74, 75 sind als Verbindungsnuten ausgeführt, welche die angrenzenden Durchlassvertiefungen über die jeweils angrenzende verrundete Kante 71, 72 miteinander verbinden. Die Verbindungsnuten 73, 74 weisen einen geraden Verlauf auf. Die Verbindungsnut 75 weist einen abgeknickten Verlauf auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungslamelle
- 4
- Reibbelagträger
- 5
- Reibbelagkörper
- 6
- Reibbelagkörper
- 7
- Reibbelagkörper
- 8
- Durchlassvertiefung
- 11
- verrundete Kante
- 12
- verrundete Kante
- 14
- Verbindungsvertiefung
- 15
- Reibbelagkörper
- 21
- verrundete Kante
- 22
- verrundete Kante
- 25
- Reibbelagkörper
- 31
- verrundete Kante
- 32
- verrundete Kante
- 35
- Reibbelagkörper
- 41
- verrundete Kante
- 42
- verrundete Kante
- 45
- Reibbelagkörper
- 46
- Pfeil
- 47
- Pfeil
- 51
- verrundete Kante
- 52
- verrundete Kante
- 55
- Reibbelagkörper
- 61
- verrundete Kante
- 62
- verrundete Kante
- 63
- Verbindungsvertiefung
- 64
- Verbindungsvertiefung
- 65
- Reibbelagkörper
- 71
- verrundete Kante
- 72
- verrundete Kante
- 73
- Verbindungsvertiefung
- 74
- Verbindungsvertiefung
- 75
- Verbindungsvertiefung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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