DE102015201592B4

DE102015201592B4 - Mehrschichtiger Reibbelag

Info

Publication number: DE102015201592B4
Application number: DE102015201592.0A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Nishiyama
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2035-01-31
Also published as: DE102015201592A1

Abstract

Mehrschichtiger Reibbelag (1) mit einer Basisschicht (3) und mindestens einer Reibschicht (5-8), dadurch gekennzeichnet, dass Reibbelagstücke (11-14,21-24), die durch Schneiden aus einer Papierbahn gebildet sind, in das Trägermaterial (10) der Reibschicht (5-8) eingebettet sind, wobei die Reibschicht (5-8) mehrere Reibschichtlagen (5-8) mit Reibbelagstücken (11-14, 21-24) umfasst, wobei eine Vielzahl von Reibbelagstücken (11-14; 21-24) in einer Reibschichtlage (5-8) verteilt sind, und wobei die Basisschicht (3) als in dem Trägermaterial (10) eingebettete Papierbelagschicht ausgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrschichtigen Reibbelag mit einer Basisschicht und mindestens einer Reibschicht. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Reibbelags. Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine Kupplungsscheibe mit mindestens einem derartigen Reibbelag.
Aus der internationalen Veröffentlichung WO 2013/156244 A2 ist eine Gegenfläche einer Reibpaarung bekannt, die eine Reibfläche umfasst, die im Betrieb der Reibpaarung zur Drehmomentübertragung reibschlüssig mit der Gegenfläche verbindbar ist beziehungsweise verbunden wird, wobei die Gegenfläche mit einer Wärmeabfuhrbeschichtung versehen ist, die eine deutlich größere Wärmeleitfähigkeit als ein Trägermaterial aufweist, auf das die Wärmeabfuhrbeschichtung aufgebracht ist und das aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist. Aus der deutschen Übersetzung DE 600 35 160 T2 der europäischen Patentschrift EP 1 095 999 B1 ist ein Reibbelag mit wenigstens zwei Schichten, einer sogenannten Reibungsschicht und einer sogenannten Befestigungsschicht, bekannt, wobei die Schichten einteilig ausgeführt sind, wobei sie aus einer gemeinsamen Matrix und Fasern bestehen, wobei es sich bei den Fasern der Reibungsschicht um eine Mischung aus Acryl- und Glasfasern und bei denen der Befestigungsschicht ausschließlich um Glasfasern handelt.
Die EP 1 910 704 B1 offenbart eine Reibungsplatte, wobei auf einer Polymerkernplatte ein beispielsweise segmentierter Reibbelag befestigt wird. Die DE 441 415 A offenbart, wie Reibkörper in über die Fläche verteilte Aufnehmungen eines eisernen Bremskörpers eingeführt werden. Die DE 692 08 212 T2 offenbart ein Bremselement, wobei in Aufnehmungen eines elastomeren Materials Reibmaterial eingebracht ist. Die US 8,939,269 B2 offenbart eine Kupplungsscheibe mit einer Trägerplatte und mehreren Reibsegmenten aus Reibmaterial. Zwischen den Reibsegmenten sind Nuten angeordnet.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen mehrschichtigen Reibbelag mit einer Basisschicht und mindestens einer Reibschicht zu schaffen und die Reibqualität in den Reibschichten oberhalb der Basisschicht weitgehend konstant zu halten und Ermüdungserscheinungen weitgehend zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch einen mehrschichtigen Reibbelag mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Aufgabe ist also bei einem mehrschichtigen Reibbelag mit einer Basisschicht und mindestens einer Reibschicht dadurch gelöst, dass Reibbelagsstücke in die Reibschicht eingebettet sind. Bei den Reibbelagstücken handelt es sich zum Beispiel um Stücke eines herkömmlichen Reibbelags. Der herkömmliche Reibbelag wird zur Herstellung der Reibbelagstücke zunächst zerschnitten. In einem weiteren Verarbeitungsschritt werden dann die Reibbelagstücke in ein Trägermaterial eingebracht, um die Reibschicht darzustellen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mehrschichtigen Reibbelags ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reibbelagstücke so in die Reibschicht eingebettet sind, dass einzelne Reibbelagstücke teilweise in der Reibschicht freiliegen und/oder aus der Reibschicht herausragen. Dadurch können auf einfache Art und Weise sehr gute Reibeigenschaften dargestellt werden.
Der erfindungsgemäße mehrschichtige Reibbelag ist zudem dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Reibbelagstücken in einer Reibschichtlage verteilt ist. Die Reibbelagstücke sind in der Reibschichtlage vorzugsweise im Wesentlichen gleichmäßig verteilt. Dadurch werden die Reibeigenschaften des erfindungsgemäßen Reibbelags weiter verbessert.
Zudem ist der erfindungsgemäße mehrschichtige Reibbelag dadurch gekennzeichnet, dass die Reibschicht mehrere Reibschichtlagen mit Reibbelagstücken umfasst. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass eine untere Reibschichtlage erst dann ihre Reibeigenschaften entfaltet, wenn eine darüber liegende Reibschichtlage keine ausreichenden Reibeigenschaften mehr aufweist. Die Reibeigenschaften der oberen Reibschichtlage werden zum Beispiel dadurch aufgebraucht, dass sich Reibbelagstücke aus der oberen Reibschichtlage herauslösen, oder dass Reibbelagstücke in der oberen Reibschichtlage abgerieben werden. Sobald eine obere Reibschichtlage aufgebraucht oder abgenutzt ist, entfaltet die unmittelbar darunter liegende Reibschichtlage ihre Reibwirkung. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein sukzessiver Abbau der Reibschichtlagen ermöglicht, ohne dass der erfindungsgemäße Reibbelag seine Reibeigenschaften einbüßt.
Der erfindungsgemäße mehrschichtige Reibbelag ist zudem dadurch gekennzeichnet, dass die Reibbelagstücke aus einem Papierbelag gebildet sind. Die Reibbelagstücke sind zum Beispiel aus einem herkömmlichen Papierbelag herausgeschnitten. Die Gestalt der Reibbelagstücke kann beliebig sein. So können die Reibbelagstücke zum Beispiel die Gestalt von Rechtecken aufweisen. Die Reibbelagstücke können aber auch kreisförmig ausgebildet sein. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die erfindungsgemäßen Reibbelagstücke dreieckig. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden Reibbelagstücke mit unterschiedlichen Gestalten verwendet. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung haben alle Reibbelagstücke die gleiche Form beziehungsweise Gestalt und Größe.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mehrschichtigen Reibbelags ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reibbelagstücke Partikel und/oder Fasern beziehungsweise Faserstücke enthalten, die zum Beispiel in ein Harz eingebettet sind. Bei den Fasern handelt es sich zum Beispiel um Kohlefasern. Die Partikel sind zum Beispiel aus Kieselgur gebildet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mehrschichtigen Reibbelags ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reibbelagstücke zwei bis fünfzig Gewichtsprozent des Reibbelags ausmachen. Dieser Bereich hat sich bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen als besonders vorteilhaft erwiesen.
Erfindungsgemäß ist der mehrschichtige Reibbelag dadurch gekennzeichnet, dass die Basisschicht als Papierbelagschicht ausgeführt ist. Die Basisschicht kann so oder so ähnlich ausgeführt sein wie bei herkömmlichen Reibbelägen.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines vorab beschriebenen mehrschichtigen Reibbelags. Der mehrschichtige Reibbelag kann gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung so oder so ähnlich hergestellt werden wie herkömmliche Papierbeläge. Herkömmliche Papierbeläge werden so ähnlich hergestellt wie Papier. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung werden Reibbelagstücke in die Basisschicht eingebettet.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kupplungsscheibe mit mindestens einem vorab beschriebenen mehrschichtigen Reibbelag. Bei der Kupplungsscheibe handelt es sich vorzugsweise um eine nasslaufende Kupplung, insbesondere eine nasslaufende Lamellenkupplung. Der erfindungsgemäße Reibbelag dient zur Darstellung von Reiblamellen der Lamellenkupplung.
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:

1 eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen mehrschichtigen Reibbelags im Schnitt;
2 den Reibbelag aus 1 in einer Draufsicht;
3 eine vereinfachte Darstellung zur Veranschaulichung des Einbringens von Reibbelagstücken in ein Trägermaterial, das zur Herstellung des erfindungsgemäßen Reibbelags dient und
4 eine vereinfachte Darstellung zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen des mehrschichtigen Reibbelags.

In den 1 und 2 ist ein mehrschichtiger Reibbelag 1 im Schnitt und in der Draufsicht dargestellt. Der mehrschichtige Reibbelag 1 umfasst eine Basisschicht 3, die einstückig mit Reibschichten 5, 6, 7, 8 verbunden ist.
Die einstückige Verbindung wird durch einen Stoffschluss geschaffen, der wiederum durch die Verwendung eines Trägermaterials 10 zur Darstellung der Basisschicht 3 und der Reibschichten 5 bis 8 dargestellt werden kann.
Bei dem Trägermaterial 10 handelt es sich zum Beispiel um ein Kunststoffmaterial, insbesondere ein Kunstharz. Das Kunstharz wird verkürzt auch als Harz bezeichnet. Das Harz enthält, wie bei herkömmlichen Reibbelägen, Partikel und/oder Fasern beziehungsweise Faserstücke.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung sind in das Trägermaterial 10 Reibbelagstücke 11 bis 14 und 21 bis 24 eingebettet. In 1 sieht man, dass die Reibbelagstücke 11 bis 14 zur Darstellung der Reibschicht 5 im Wesentlichen in einer Lage angeordnet sind. Zur Darstellung der Reibschichten 6 bis 8 ist eine Vielzahl von nicht näher bezeichneten Reibbelagstücken in mehreren Lagen in das Trägermaterial 10 eingebettet.
In 2 sieht man, dass in die oberste Reibschicht 5 zusätzlich zu den mit Bezugszeichen versehenen Reibbelagstücken 21 bis 24 eine Vielzahl von weiteren nicht näher bezeichneten Reibbelagstücken im Wesentlichen in der gleichen Lage angeordnet ist.
Die in der obersten Reibschicht 5 des mehrschichtigen Reibbelags 1 angeordneten Reibbelagstücke 21 bis 24 sind gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung so in die oberste Reibschicht 5 eingebettet, dass einzelne Reibbelagstücke teilweise in der Reibschicht 5 freiliegen und/oder aus der Reibschicht 5 herausragen. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine gute Reibwirkung erzielt.
Im Betrieb wird der mehrschichtige Reibbelag 1 zum Beispiel auf eine Stahlplatte aufgeklebt, die eine Kupplungslamelle darstellt. Im Kontakt mit einer Stahllamelle entfaltet die oberste Reibschicht 5 mit den Reibbelagstücken 21 bis 24 ihre Reibwirkung.
Durch betriebsbedingten Verschleiß nimmt die Dicke der obersten Reibschicht 5 ab. Dabei können sich einzelne Reibbelagstücke aus der obersten Reibschicht 5 herauslösen. Sobald die oberste Reibschicht 5 vollständig verschlissen ist, werden die in der darunter liegenden Reibschicht 6 angeordneten Reibbelagstücke freigelegt und entfalten ihre Reibwirkung.
So können im Betrieb des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Reibbelags 1 nach und nach die einzelnen Reibschichten 6 bis 8 unter der obersten Reibschicht 5 ihre Reibwirkung entfalten. Selbstverständlich können auch mehr oder weniger Reibschichten mit entsprechenden Anzahlen von Reibbelagstücken in dem mehrschichtigen Reibbelag 1 angeordnet werden.
Die Reibbelagstücke 11 bis 14, 21 bis 24 werden vorzugsweise durch Schneiden einer Papierbahn erzeugt. Die Papierbahn dient zum Beispiel zur Darstellung eines herkömmlichen Reibbelags. Wenn die Reibbelagstücke aus der gleichen Papierbahn herausgeschnitten werden, haben sie alle die gleiche Dicke.
Es können aber auch verschieden dicke Papierbahnen verwendet werden, um unterschiedlich dicke Reibbelagstücke zu erzeugen. Die Gestalt der Reibbelagstücke kann einheitlich, zum Beispiel wie dargestellt, rechteckig sein. Die Reibbelagstücke können aber auch andere Gestalten beziehungsweise Formen aufweisen.
In 3 ist vereinfacht eine Vielzahl von geschnittenen Reibbelagstücken 31 bis 34 dargestellt. Durch einen Pfeil 36 ist angedeutet, dass die geschnittenen Reibbelagstücke 31 bis 34 in einem Behälter 30 in ein Trägermaterial oder Harz 35 eingebracht werden. Das Harz enthält Fasern und Partikel. Die Reibbelagstücke 31 bis 34 werden zusätzlich zu den Fasern und Partikeln in das Trägermaterial oder Harz 35 in dem Behälter 30 eingebracht.
In 4 ist eine Art Papiermaschine 40 mit drei Walzen 41, 42 und 43 vereinfacht dargestellt. Auf einer Art Sieb ist eine Papierbahn 45 angedeutet. Oberhalb der Papierbahn 45 ist ein Stoffauflaufbehälter 48 angedeutet.
In dem Stoffauflaufbehälter 48 ist Harz oder Trägermaterial (35 in 3) mit Partikeln, Fasern und Reibbelagstücken (31 bis 34 in 3) angeordnet. Durch einen Pfeil 49 ist angedeutet, dass das Harz oder Trägermaterial mit den Partikeln, Fasern und Reibbelagstücken auf die Siebpartie beziehungsweise die Papierbahn 45 aufgebracht wird, um den erfindungsgemäßen mehrschichtigen Reibbelag (1 in den 1 und 2) herzustellen.
Bezugszeichenliste

1: Reibbelag
3: Basisschicht
5: Reibschicht
6: Reibschicht
7: Reibschicht
8: Reibschicht
10: Trägermaterial
11: Reibbelagstück
12: Reibbelagstück
13: Reibbelagstück
14: Reibbelagstück
21: Reibbelagstück
22: Reibbelagstück
23: Reibbelagstück
24: Reibbelagstück
30: Behälter
31: Reibbelagstück
32: Reibbelagstück
33: Reibbelagstück
34: Reibbelagstück
35: Harz
36: Pfeil
40: Papiermaschine
41: Walze
42: Walze
43: Walze
45: Papierbahn
48: Stoffauflaufbehälter
49: Pfeil

Claims

Mehrschichtiger Reibbelag (1) mit einer Basisschicht (3) und mindestens einer Reibschicht (5-8), dadurch gekennzeichnet, dass Reibbelagstücke (11-14,21-24), die durch Schneiden aus einer Papierbahn gebildet sind, in das Trägermaterial (10) der Reibschicht (5-8) eingebettet sind, wobei die Reibschicht (5-8) mehrere Reibschichtlagen (5-8) mit Reibbelagstücken (11-14, 21-24) umfasst, wobei eine Vielzahl von Reibbelagstücken (11-14; 21-24) in einer Reibschichtlage (5-8) verteilt sind, und wobei die Basisschicht (3) als in dem Trägermaterial (10) eingebettete Papierbelagschicht ausgeführt ist.
Mehrschichtiger Reibbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibbelagstücke (11-14,21-24) so in die Reibschicht (5-8) eingebettet sind, dass einzelne Reibbelagstücke (11-14) teilweise in der Reibschicht (5-8) freiliegen und/oder aus der Reibschicht (5-8) herausragen.
Mehrschichtiger Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibbelagstücke (11-14,21-24) Partikel und/oder Fasern beziehungsweise Faserstücke enthalten, die in ein Harz eingebettet sind.
Mehrschichtiger Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibbelagstücke (11-14,21-24) zwei bis fünfzig Gewichtsprozent des Reibbelags (5-8) ausmachen.
Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Reibbelags (1), das die folgenden Verfahrensschritte aufweist, - Bereitstellen eines Trägermaterials (10), - Bereitstellen einer Papierbelagschicht, - Herstellen der Basisschicht (3) für den Reibbelag (1) durch Einbetten der Papierbelagschicht in das Trägermaterial (10), - Herstellen von Reibbelagstücken (11-24, 21-24; 31-34), die durch Schneiden aus einer Papierbahn gebildet werden, - Einbringen von Reibbelagstücken (11-14, 21-24; 31-34) in das Trägermaterial (10), - Aufbringen einer Reibschicht (5-8) mit darin eingebetteten Reibbelagstücken (11-14, 21-24; 31-34) auf die Basisschicht (3) durch Aufbringen von mehreren Reibschichtlagen (5-8) übereinander, in denen jeweils im Trägermaterial (10) eine Vielzahl von Reibbelagstücken (11-14; 21-24; 31-34) verteilt angeordnet werden.
Kupplungsscheibe mit mindestens einem mehrschichtigen Reibbelag (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.