DE102018132987A1

DE102018132987A1 - Scharfkantennuten für reibungskupplungsscheiben

Info

Publication number: DE102018132987A1
Application number: DE102018132987.3A
Authority: DE
Inventors: John M Kremer; Huaxin Li
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2019-06-27
Anticipated expiration: 2038-12-20
Also published as: CN109958724A; US20190193207A1; US10850352B2; CN109958724B; DE102018132987B4

Abstract

Eine Reibungskupplungsanordnung für ein Automatikgetriebe, eine Reibungskupplungsscheibe und ein Verfahren zum Ausbilden einer Reibungskupplungsscheibe sind vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen einer Reibungsmaterialschicht für eine Fläche der Reibungskupplungsscheibe und das Schneiden der Reibungsmaterialschicht mit einem Laserstrahl, um eine Vielzahl von Nuten innerhalb der Reibungsmaterialschicht zu bilden. In einer Version beinhaltet eine Reibungsplatte für die Reibungskupplungsanordnung eine ringförmige Kernplatte mit ersten und zweiten gegenüberliegenden Flächen und definiert eine Außenkante und eine Innenkante. Reibungsmaterial ist an mindestens einer der ersten und zweiten gegenüberliegenden Flächen befestigt. Das Reibungsmaterial definiert eine Vielzahl von Nuten innerhalb des Reibungsmaterials, wobei jede Nut von Reibungsmaterial mit einem Steg begrenzt wird. Der Querschnitt des Stegs hat eine Ecke mit einem Krümmungsradius von weniger als 300 Mikrometer.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Reibungskupplungsscheiben für Reibungskupplungsanordnungen, die in automatischen Kraftfahrzeuggetrieben verwendet werden, und ein Verfahren zum Schneiden von Nuten innerhalb des Reibungsmaterials der Reibungskupp lungssch eiben.
EINLEITUNG
Ein typisches Mehrgang-Automatikgetriebe verwendet eine Kombination aus Reibungskupplungsanordnungen, Planetengetriebeanordnungen und festen Verbindungen, um eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen zu erreichen. Die Anzahl und die physikalische Anordnung der Planetenradsätze werden im Allgemeinen durch Verpackung, Kosten und gewünschte Drehzahlverhältnissen vorgegeben. Reibungskupplungspaketanordnungen werden üblicherweise verwendet, um verschiedene Zahnräder innerhalb eines Getriebes ein- und auszurücken, und sie beinhalten typischerweise verschachtelte Kupplungsscheiben, die gegen eine Rückhalteplatte gepresst werden, um Komponenten des Getriebes selektiv miteinander zu koppeln.
Reibungskupplungsanordnungen können beispielsweise eine Vielzahl von Anlegeplatten beinhalten, die mit einer Vielzahl von Reaktionsplatten verschachtelt sind. Eine oder beide der Anlegeplatten und der Reaktionsplatten können Reibungsmaterial aufweisen, das auf einer oder beiden ihrer Flächen angeordnet ist, um die Kopplung der Anlegeplatten und der Reaktionsplatten beim Einkuppeln der Kupplung zu unterstützen. In Nassreibungskupplungsanordnungen wird Getriebeflüssigkeit zum Schmieren und Kühlen der Kupplungskomponenten verwendet. Daher können Öffnungen oder Nuten durch das Reibungsmaterial gebildet werden, um zu ermöglichen, dass das Fluid an den Kupplungsscheiben vorbeiströmt, selbst wenn diese eingerückt sind.
Das Schneiden oder Einstanzen von Nuten in Reibungsmaterial hat jedoch einige Nachteile. Reibungsmaterial wird typischerweise aus Zellulose und starken Fasern, wie Kohlenfasern, einer Para-Aramid-Kunstfasern (z. B. unter dem Warenzeichen Kevlar® verkauft) sowie Ton oder tonähnlichem Material gebildet. Es ist schwierig, die harten Fasern zur Bildung der Nuten zu schneiden, und das Schneiden dieser Materialien führt zu ausgefransten Kanten. Die ausgefransten Kanten können eine Erosion und eine Schwächung des Reibungsmaterials an den Kanten verursachen. Anstatt Nuten in das Reibungsmaterial zu schneiden, können die Nuten gestanzt werden. Jedoch führt das Einstanzen von Nuten in das Reibungsmaterial zu abgerundeten Kanten neben den Nuten. Die abgerundeten Kanten fördern das Austreten von Öl aus den Nuten auf die Fläche des Reibungsmaterials zwischen dem Reibungsmaterial und der angrenzenden Scheibe, wobei Fluid in den Grenzflächenbereich gepresst wird. Dies kann zu Aquaplaning und unvorhersehbaren Reibungskoeffizienten zwischen angrenzenden Scheiben führen.
KURZDARSTELLUNG
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren zum Ausbilden von Nuten innerhalb von Reibungsmaterialflächen von Kupplungsscheiben bereit, das zu scharfkantigen Ecken mit geringem oder keinem Ausfransen führt, wodurch die Probleme des Aquaplanings und der Erosion oder Schwächung des Reibungsmaterials eliminiert oder stark reduziert werden. Die scharfen Kanten können durch Verwendung eines fokussierten Feinstrahllasers erzeugt werden, um saubere, scharfkantige Nuten innerhalb des Reibungsmaterials zu schneiden.
In einer Form, die mit den anderen hierin offenbarten Formen kombiniert oder von diesen getrennt werden kann, wird ein Verfahren zum Ausbilden einer Reibungskupplungsscheibe bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen einer Reibungsmaterialschicht für eine Fläche der Reibungskupplungsscheibe und das Schneiden der Reibungsmaterialschicht mit einem Laserstrahl, um eine Vielzahl von Nuten innerhalb der Reibungsmaterialschicht zu bilden.
In einer Form, die mit den anderen hierin offenbarten Formen kombiniert oder getrennt werden kann, ist eine Reibungsplatte für eine Nassreibungskupplungspaketanordnung vorgesehen. Die Reibungsplatte weist eine ringförmige Kernplatte mit ersten und zweiten gegenüberliegenden Flächen auf und definiert eine Außenkante und eine Innenkante. Reibungsmaterial ist an mindestens einer der ersten und zweiten Flächen befestigt. Das Reibungsmaterial definiert eine Vielzahl von Nuten innerhalb des Reibungsmaterials. Jede Nut wird durch Reibungsmaterial begrenzt, das einen Steg zwischen einer Außenfläche und einer Innenseitenfläche des Reibungsmaterials aufweist. Der Steg definiert einen Winkel zwischen der Außenfläche und der Innenseitenfläche. Ein Querschnitt des Stegs weist eine Ecke mit einem Krümmungsradius von weniger als 300 Mikrometer auf.
In noch einer anderen Form, die mit den anderen hierin offenbarten Formen kombiniert oder von diesen getrennt werden kann, ist eine Reibungskupplungsanordnung vorgesehen, die ein äußeres Element, ein inneres Element und eine Vielzahl von Kupplungsscheiben beinhaltet. Jede Kupplungsscheibe weist ein Paar gegenüberliegender Flächen auf. Die Vielzahl von Kupplungsscheiben beinhaltet äußere Kupplungsscheiben, die mit inneren Kupplungsscheiben verschachtelt sind. Jede äußere Kupplungsscheibe weist eine Außenkante auf, die eine Vielzahl von Außenverzahnungen definiert, wobei die äußeren Kupplungsscheiben über die Vielzahl von Außenverzahnungen mit dem äußeres Element kerbverzahnt sind. Jede innere Kupplungsscheibe weist eine Innenkante auf, die eine Vielzahl von Innenverzahnungen definiert, wobei die inneren Kupplungsscheiben über die Vielzahl von Innenverzahnungen mit dem inneren Element kerbverzahnt sind. Reibungsmaterial ist mindestens teilweise auf den Flächen der Kupplungsscheiben angeordnet. Das Reibungsmaterial definiert eine Vielzahl von Nuten innerhalb des Reibungsmaterials. Das Reibungsmaterial weist eine Außenfläche auf, die durch einen Steg mit einer Innenseitenfläche verbunden ist, wobei die Innenseitenfläche an eine Nut angrenzt. Der Steg definiert einen Winkel zwischen der Außenfläche und der Innenseitenfläche. Ein Querschnitt des Stegs weist eine Ecke mit einem Krümmungsradius von weniger als 300 Mikrometer auf. Ein Stellglied ist dazu konfiguriert, die äußeren Kupplungsscheiben und die inneren Kupplungsscheiben zusammenzudrücken, um die äußeren und inneren Elemente miteinander zu verbinden.
Weitere zusätzliche Eigenschaften können bereitgestellt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Folgendes: worin der Schritt des Schneidens das Erzeugen eines abgewinkelten Stegs zwischen einer Außenfläche der Reibungsmaterialschicht und einer Innenseitenfläche beinhaltet; einen Querschnitt jedes Stegs mit einer Ecke mit einem Krümmungsradius von weniger als 300 Mikrometer; worin der Laserstrahl ein erster Laserstrahl ist; das Verfahren umfasst ferner das Abtragen überschüssigen Reibungsmaterials, das innerhalb der Nuten angeordnet ist, mit einem zweiten Laserstrahl; der erste Laserstrahl hat eine erste Strahlgröße und der zweite Laserstrahl hat eine zweite Strahlgröße; wobei die zweite Strahlgröße größer als die erste Strahlgröße ist; wobei die erste Strahlgröße in einem Beispiel weniger als 300 Mikrometer beträgt; wobei die erste Strahlgröße in einem anderen Beispiel weniger als 30 Mikrometer beträgt; worin die erste Strahlgröße in einem weiteren Beispiel im Bereich von 3 bis 7 Mikrometer liegt; wobei die zweite Strahlgröße in einem Beispiel im Bereich von 0,03 bis 1,5 mm liegt; wobei die zweite Strahlgröße im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm liegt; worin der Schritt des Schneidens das vollständige Schneiden durch die Reibungsmaterialschicht umfasst; worin der Schritt des Schneidens das teilweise Schneiden durch die Reibungsmaterialschicht umfasst, während ein Abschnitt der Reibungsmaterialschicht in jeder Nut intakt bleibt; die Ecke hat einem Krümmungsradius im Bereich von 3 bis 7 Mikrometer; die Außenfläche ist im Allgemeinen senkrecht zur Innenseitenfläche; wobei der Steg einen Winkel zwischen der Außenfläche und der Innenseitenfläche definiert; der Winkel beträgt etwa 90 Grad; worin der Schritt des Schneidens das Schneiden der Reibungsmaterialschicht entlang zueinander paralleler Linien umfasst; worin der Schritt des Schneidens das Schneiden der Reibungsmaterialschicht in eine Vielzahl von im Allgemeinen dreieckigen Reibungsmaterialpunkten umfasst; worin das Verfahren ferner das Stanzen einer Metallgrundplatte umfasst; das Verfahren umfasst ferner das Anhaften der Reibungsmaterialschicht auf der Metallgrundplatte; das Verfahren umfasst ferner das Einblasen von Luft in die Nuten, um die durch den Schritt des Schneidens gebildeten Nuten zu reinigen; eine Kupplungsscheibe, die durch eine beliebige Variation des offenbarten Verfahrens gebildet ist; wobei die Ecke einen Krümmungsradius im Bereich von 4,5 bis 5,5 Mikrometer hat; wobei die Nuten in dem Reibungsmaterial durch einen Laserstrahl geformt werden; und die Kernplatte eine Vielzahl von Keilzähnen aufweist, die sich von mindestens einer der Innen- und Außenkanten erstrecken.
Weitere Ziele, Vorteile und Anwendungsgebiete werden aus der hierin vorgestellten Beschreibung offensichtlich. Es ist zu beachten, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.

1 ist eine Querschnittsansicht einer Reibungskupplungsanordnung mit einer Vielzahl von Reibungskupplungsscheiben gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine Draufsicht einer Reibungskupplungsscheibe der in de 1 gezeigten Reibungskupplungsanordnung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
3 ist eine Querschnittsansicht der in den 1-2 dargestellten Reibungskupplungsscheibe, genommen entlang der Linien 3-3 in 2, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
4 ist eine Querschnittsseitenansicht eines Abschnitts der Reibungskupplungsscheibe von 1-3, genommen entlang des Kreises 4 in 3, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
5 ist eine Draufsicht einer anderen Variation einer Reibungskupplungsscheibe zur Verwendung mit der in 1 gezeigten Reibungskupplungsanordnung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
6 ist ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zum Ausbilden einer Reibungskupplungsscheibe gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt;
7A ist eine schematische Seitenquerschnittsansicht, die einen Laserstrahl veranschaulicht, der auf das Reibungsmaterial einer der in den 1-5 dargestellten Reibungskupplungsscheiben aufgebracht wird, um die Ablation eines Abschnitts des Reibungsmaterials gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu erreichen; und
7B ist eine schematische Seitenquerschnittsansicht, die Verdampfung des Reibungsmaterials nach der Ablation gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Erfindung in ihren An- oder Verwendungen zu beschränken.
Mit Bezug auf 1 ist ein Abschnitt einer Nassreibungskupplungsanordnung dargestellt und allgemein mit 20 bezeichnet. Die Kupplungsanordnung 20 kann Teil eines Kraftfahrzeuggetriebes sein, wie zum Beispiel eines Automatikgetriebes, das eine Vielzahl von Planetengetriebeanordnungen beinhalten kann, die im Allgemeinen nicht gezeigt sind, von denen jedoch ein oder mehrere Zahnräder oder Elemente mit einer Kupplungsnabe 22 und/oder einem Kupplungsgehäuse 24 gekoppelt sein können. Das Kupplungsgehäuse 24 kann das gesamte Getriebegehäuse/Gehäuse oder ein kleineres Kupplungsgehäuse innerhalb des Getriebegehäuses sein. Die Reibungskupplungsanordnung 20 ist betriebsfähig zwischen der Nabe 22 und dem Gehäuse 24 angeordnet. Die Reibungskupplungsanordnung 20 ist konfiguriert, um die Nabe 22 (und beliebige Planetenradelemente, Wellen oder stationäre Elemente, die mit der Nabe 22 verbunden sind) selektiv mit dem Kupplungsgehäuse 24 (und beliebigen Planetenradelementen, Wellen oder stationären Elementen, die mit dem Kupplungsgehäuse 24 verbunden sind) durch eine Vielzahl on ineinandergreifenden Kupplungsdruckplatten 26 selektiv zu koppeln. Die Nabe 22 und das Gehäuse 24 können beispielsweise um eine Getriebemittelachse X angeordnet sein. Die Reibungskupplungsanordnung 20 wird als „nasse“ Reibungskupplungsanordnung bezeichnet, da Fluid zum Schmieren, Kühlen und Strömen angrenzend an mehrere der Kupplungskomponenten ausgelegt ist.
Unter Bezugnahme auf die 1-4 beinhaltet die Vielzahl von ineinandergreifenden Kupplungsscheiben 26 eine erste Vielzahl von Kupplungsscheiben, Kernplatten oder Scheiben mit kleinerem Durchmesser, die als Reibungsplatten 28 bezeichnet werden, die gleitbar mit der Nabe 22 durch ineinandergreifende Außen- und Innenverzahnungen 30 der Nabe 22 mit den Reibungskupplungsscheiben 28 gekoppelt sind. Somit weist die Nabe 22 eine Vielzahl von Außenverzahnungen 30 auf, die sich von einer Außenfläche der Nabe 22 radial nach außen erstrecken. Eine Vielzahl von Zähnen 29 erstreckt sich entlang einer Innendurchmesserkante 31 jeder Reibungskupplungsscheibe 28, und die Zähne 29 greifen in die Verzahnungen 30 ein oder ineinander, um eine Drehbewegung der Reibungskupplungsscheiben 28 in Bezug auf die Nabe 22 zu verhindern.
Gemäß einer herkömmlichen Reibungskupplungspraxis beinhaltet mindestens eine Fläche 36 jeder der Reibungskupplungsplatten oder -scheiben 28 ein darauf angeordnetes Reibungsmaterial 38. Das Reibungsmaterial 38 kann Fasermaterialien umfassen. So kann beispielsweise das Reibungsmaterial 38 typischerweise aus Zellulose und starken Fasern, wie Kohlenfasern, einer Para-Aramid-Kunstfasern (z. B. unter dem Warenzeichen Kevlar® verkauft) sowie Ton oder tonähnlichem Material gebildet werden.
Eine zweite Vielzahl von Kupplungsscheiben größeren Durchmessers, die als Reaktionsplatten 32 bezeichnet werden, sind in diesem Beispiel mit dem Gehäuse 24 durch ineinandergreifende Außen- und Innenverzahnungen 34 des Gehäuses 24 mit den Reaktionsplatten 32 verbunden. Somit weist das Gehäuse 24 eine Vielzahl von Innenverzahnungen 34 auf, die sich von einer Innenfläche des Gehäuses 24 radial nach innen erstrecken. Eine Vielzahl von Zähnen 35 erstreckt sich entlang einer Außendurchmesserkante 37 jeder Reaktionsplatte 32, und die Zähne 35 greifen in die Kerbverzahnungen 34 ein oder ineinander, um eine Drehbewegung der Reaktionsplatten 32 in Bezug auf das Gehäuse 24 zu verhindern. In diesem Beispiel sind die Reaktionsplatten 32 breiter und dicker als die Reibungsplatten 28 und haben einen größeren Außendurchmesser 37 als die Außendurchmesserkante 54 der Reibungskupplungsscheibe 28. Die Vielzahl von Reaktionskupplungsplatten 32 ist mit der Vielzahl von Reibungskupplungsplatten 28 verschachtelt.
In diesem Beispiel ist eine Anlegeplatte 40 an einem ersten Ende 42 der Reibungskupplungsanordnung 20 angrenzend an eine Reibungskupplungsplatte 28 angeordnet, und in diesem Beispiel ist eine Rückhalteplatte 44 ist an einem zweiten gegenüberliegenden Ende 46 der Reibungskupplungsanordnung 20 angrenzend an eine Reibungskupplungsplatte 28a angeordnet. An dem ersten Ende 42 der Reibungskupplungsanordnung 20 (dem linken Ende in der Ausrichtung von 1) ist ein hydraulischer, elektrischer oder pneumatischer Betätiger oder Aktuator 48 angeordnet, der selektiv eine axiale Kompressionskraft auf die Reibungskupplungsanordnung 20 bereitstellt, um eine Drehmomentübertragung darüber zu bewirken und die Reibungskupplungsanordnung 20 in eine eingerückte oder angelegte Position zu bewegen. In der eingerückten oder angelegten Position wird die Vielzahl der Kupplungsdruckplatten 26 gegen die Rückhalteplatte 44 gedrückt (die typischerweise axial durch einen Sprengring (nicht gezeigt) gehalten wird), um die Nabe 22 mit dem Gehäuse 24 zu koppeln. Eine Feder (nicht dargestellt) kann konfiguriert sein, um die Reibungskupplungsanordnung 20 in eine ausgerückte, getrennte oder gelöste Position zurückzubringen, wenn der Aktuator 48 freigegeben wird.
Obwohl in 1 zwei Reaktionsplatten 32 und drei Reibungsplatten 28 dargestellt sind sollte verstanden werden, dass jede andere geeignete Anzahl von Reaktionsplatten 32 und Reibungsplatten 28 verwendet werden könnte, ohne von dem Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Zusätzlich könnten die Anordnung und die Größe der Reaktionsplatten 32 und der Reibungsplatten 28 umgekehrt werden, sodass die Reibungsplatten 28 größer als die Reaktionsplatten 32 und mit dem Gehäuse 24 gekoppelt sind, wobei die Reaktionsplatten mit der Nabe 22 gekoppelt sind, falls gewünscht. Ferner könnten die Reaktionsplatten 32 auch ein darauf angeordnetes Reibungsmaterial 38 aufweisen, zusätzlich zu den Reibungsplatten 28, die ein an ihren Seiten 36 angeordnetes Reibungsmaterial 38 aufweisen. Jede der Reaktionsplatten 32 oder die Reibungsplatten 28 könnten einseitige Reibungsplatten mit Reibungsmaterial 38 sein, die auf einer Seite, jedoch nicht auf der gegenüberliegenden Seite jeder Platte angeordnet sind.
In 1 ist die Reibungskupplungsanordnung 20 in der ausgerückten, getrennten oder gelösten Position dargestellt. In der ausgerückten, getrennten oder gelösten Position ist der Aktuator 48 ausgerückt und von der Anlegeplatte 40 getrennt, und zwischen dem Aktuator 48 und der Anlegeplatte 40 kann eine kleine Spalte g1 bestehen. 1 zeigt ebenfalls kleine Spalten g2 zwischen jeder der Kupplungsdruckplatten 28, 32 dar; es versteht sich jedoch, dass die kleinen Spalten g2 überhaupt keine Spalten sein können, sondern lediglich einen Schlupf zwischen den Reibungsplatten 28 und den Reaktionsplatten 32. Es kann auch eine Spalte g3 oder ein Schlupf zwischen der Rückhalteplatte 44 und dem Ende der Reibungskupplungsplatte 28a vorhanden sein, wenn sich die Kupplungsanordnung 20 in der ausgerückten Position befindet.
Die Kupplungsanordnung 20 ist konfiguriert, um zwischen der ausgerückten oder gelösten Position und der eingerückten oder angelegten Position bewegt zu werden. In der eingerückten oder angelegten Position (nicht gezeigt) berührt und komprimiert der Aktuator 48 die Anlegeplatte 40, um die Vielzahl von Reibungs- und Reaktionsplatten 28, 32 gegen die Rückhalteplatte 44 zu drücken. In der eingerückten oder angelegten Position sind die Getriebeelemente 22, 24, mit denen die Kupplungsdruckplatten 28, 32 verzahnt sind, durch Zusammenpressen der Vielzahl von Kupplungsdruckplatten 28, 32 gegen die Rückhalteplatte 44 miteinander gekoppelt. In der eingerückten oder angelegten Position sind keine Spalten g1, g2, g3 vorhanden, und es ist ein vernachlässigbarer oder kein Schlupf zwischen den Kupplungsscheiben 28, 32 vorhanden.
Unter Bezugnahme auf 2 und unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 ist eine Reibungsplatte 28 dargestellt, die die Vielzahl von Keilzähnen 29 entlang der Innenkante 31 aufweist. Die Reibungsplatte 28 weist Reibungsmaterial 38 auf, das als eine Reibungsmaterialschicht bezeichnet werden kann, die auf einer Fläche 36 der Reibungsplatte 28 angeordnet und an dieser befestigt ist.
Wenn die Kupplungsanordnung 20 eingerückt ist, ist es wünschenswert, dass Fluid die Komponenten der Kupplungsanordnung 20 abkühlen und schmieren kann, selbst wenn die Reibungsplatten 28 und die Reaktionsplatten 32 miteinander gekoppelt sind. Es wäre unerwünscht, dass die eingerückte Kupplungsanordnung 20 und/oder das Reibungsmaterial 28, den Fluidstrom blockieren. Dementsprechend definiert das Reibungsmaterial 38 eine Vielzahl von Nuten 60 innerhalb des Reibungsmaterials 38, um zu ermöglichen, dass Fluid an dem Reibungsmaterial 38 vorbeiströmt, wenn die Kupplungsanordnung 20 eingerückt ist. In dem dargestellten Beispiel ist das Reibungsmaterial 38 in allgemein dreieckige Reibungsmaterialpunkte 62 geschnitten, aber es sollte klar sein, dass das Reibungsmaterial 38 in eine beliebige gewünschte Form oder Anzahl von Stücken geschnitten oder geformt werden kann, oder dass es als ein Stück mit Nuten geformt werden kann, die sich nicht durch die Höhe des Reibungsmaterials 38 erstrecken.
Unter Bezugnahme auf 3 ist eine Seitenquerschnittsansicht der Reibungsplatte 28 entlang der Linie 3-3 in 2 genommen. In 3 ist zu sehen, dass jede Nut 60 von Reibungsmaterial 38 begrenzt ist, das einen Steg 64 zwischen einer Außenfläche 66 und einer Innenseitenfläche 68 des Reibungsmaterials 38 aufweist. Der Steg 64 definiert einen Winkel zwischen der Außenfläche 66 und der Innenseitenfläche 68. Der Winkel α kann einen beliebigen gewünschten Wert aufweisen, wie beispielsweise 90-95°. In einigen Fällen beträgt der Winkel α etwa 90°, was zu einer quadrierten Ecke C am Steg 64 führt. In diesem Fall kann die Außenfläche 66 im Allgemeinen senkrecht zur Innenseitenfläche 68 sein.
Unter Bezugnahme auf 4, die eine Nahansicht der Ecke C entlang des in 3 dargestellten Kreis 4 ist, weist ein Querschnitt des Stegs 64 eine Ecke C mit einem sehr kleinen Krümmungsradius R auf. Der Krümmungsradius R beträgt weniger als 300 Mikrometer. Der Krümmungsradius R beträgt und fungiert als eine im Wesentlichen scharfe quadratische Ecke C. Der Krümmungsradius R ist jedoch vorzugsweise viel kleiner als 300 Mikrometer, beispielsweise weniger als 30 Mikrometer. In einem anderen Beispiel beträgt der Krümmungsradius R weniger als 7 Mikrometer. In einigen Beispielen liegt der Krümmungsradius R im Bereich von 3 bis 7 Mikrometern und in einigen Fällen kann der Krümmungsradius R im Bereich von 4,5 bis 5,5 Mikrometern liegen. So kann beispielsweise der Krümmungsradius R etwa 5 Mikrometer betragen.
Um eine solche scharfe Ecke C entlang des Stegs 64 zu erzeugen, können die Nuten 60 im Reibungsmaterial 38 durch einen Laserstrahl gebildet werden, was nachfolgend näher erläutert wird.
In einigen Variationen können die Nuten 60 durch das Reibungsmaterial 38 hindurch geschnitten werden, wie in 3 dargestellt, sodass ein Unterseitenende der Nut 60 durch die Fläche 36 der Kernplatte 28 definiert ist. In anderen Variationen können die Nuten 60 jedoch nur teilweise durch das Reibungsmaterial 38 geschnitten werden, sodass etwas Reibungsmaterial 38 auf der Unterseite der Nut 60 verbleibt und eine Unterseitenfläche der Nut 60 bildet.
Unter Bezugnahme auf 5 und unter weiterer Bezugnahme auf 1 ist eine weitere Variation einer Reibungsplatte 128 dargestellt. Es sollte verstanden werden, dass die Reibungsplatte 128 anstelle der vorstehend beschriebenen Reibungsplatte(n) 28 oder der Reaktionsplatte(n) 32 verwendet werden könnte, und alles, was nicht als von der Reibungsplatte 28 verschieden beschrieben wird, das gleiche sein kann wie in Bezug auf die Reibungsplatte 28 beschrieben. In diesem Beispiel ist die Reibungsplatte 128 die Platte mit größerem Durchmesser (anstelle einer der in 1 gezeigten Reaktionsplatten 32), wobei die Vielzahl der Keilzähne 135 entlang der Außenkante 137 der Metallkernplatte der Reibungsplatte 128 angeordnet ist. Die Reibungsplatte 128 weist Reibungsmaterial 138 auf, das als eine Reibungsmaterialschicht bezeichnet werden kann, die auf einer Fläche 136 der Reibungsplatte 128 angeordnet und an dieser befestigt ist.
Das Reibungsmaterial 138 definiert eine Vielzahl von Nuten 160 innerhalb des Reibungsmaterials 138. In dem dargestellten Beispiel wird das Reibungsmaterial 138 entlang erster paralleler Linien 170 auf ersten Teilen 172 der Reibungsplatte 128 geschnitten, und das Reibungsmaterial 138 wird entlang zweiten parallelen Linien 174 entlang der zweiten Teile 176 des Reibungsmaterials geschnitten, wobei die ersten parallelen Linien 170 senkrecht zu den zweiten parallelen Linien 174 sind. Es sollte jedoch verstanden werden, dass jedes andere alternative Muster oder jede Form der Nuten 160 anstelle der Sätze von parallelen Linien 170, 174 in das Reibungsmaterial 138 geschnitten oder geformt werden kann.
Die Nuten 160 können ansonsten die gleichen wie die vorstehend mit Bezug auf die 2-4 beschriebenen Nuten 60 sein. So können beispielsweise die Nuten 160 durch Reibungsmaterial 138 mit winkeligen Stegen zwischen einer Außenfläche und einer Innenseitenfläche des Reibungsmaterials 138 begrenzt werden, wie vorstehend in Bezug auf das Reibungsmaterial 38 dargestellt und beschrieben. Darüber hinaus können die Stege, wie vorstehend beschrieben, quadrierte Ecken aufweisen und können einen beliebigen der vorstehend mit Bezug auf die 3-4 beschriebenen kleinen Radien aufweisen. Die Nuten 160 können durch das Reibungsmaterial 138 geschnitten werden, oder die Nuten 160 können nur teilweise durch das Reibungsmaterial 138 geschnitten werden, wie vorstehend in Bezug auf das Reibungsmaterial 38 beschrieben.
Unter jetziger Bezugnahme auf die 6, 7A und 7B ist ein Verfahren zum Ausbilden einer Reibungskupplungsscheibe, wie beispielsweise die vorstehend beschriebenen Reibungskupplungsscheiben 28, 128, veranschaulicht und allgemein mit 200 bezeichnet. Das Verfahren 200 beinhaltet einen Schritt 202 zum Bereitstellen einer Reibungsmaterialschicht für eine Fläche der Reibungskupplungsscheibe. Das Verfahren beinhaltet ferner einen Schritt 204 des Schneidens der Reibungsmaterialschicht mit einem Laserstrahl, um eine Vielzahl von Nuten innerhalb der Reibungsmaterialschicht auszubilden.
Der Schritt des Schneidens 204 kann das Erzeugen der gewinkelten Stege 64, wie beispielsweise die vorstehend in den 3-4 gezeigten, zwischen der Außenfläche 66 der Reibungsmaterialschicht 38 und der Innenseitenfläche 68 beinhalten, was zu einem Querschnitt jedes Stegs 64 mit einer Ecke C mit einem Krümmungsradius R führt. Der Krümmungsradius R kann weniger als 300 Mikrometer, weniger als 30 Mikrometer, 3-7 Mikrometer, 4,5-5,5 Mikrometer, etwa 5 Mikrometer oder einen beliebigen anderen gewünschten Wert aufweisen.
Es ist möglich, derartige scharfe Ecken ohne Ausfransen mit einem feinfokussierten Laserstrahl zu schneiden. So kann beispielsweise der Laserstrahl jede gewünschte kleine Strahlgröße aufweisen, beispielsweise unter 300 Mikrometer. In einigen Beispielen beträgt die Strahlgröße 30 Mikrometer oder weniger, und die Strahlgröße könnte im Bereich von 3 bis 7 Mikrometer liegen, um die kleinen Krümmungsradien R zu erreichen.
Unter Bezugnahme auf 7A ist der Schritt des Schneidens 204 mit zwei kleinen Laserstrahlen 280 dargestellt, die verwendet werden, um dünne Schnitte 282 im Reibungsmaterial 38 zu erzeugen, die auf der Fläche 36 der Reibungsplatte 28 angeordnet sind. Die Laserstrahlen 280 haben die oben erwähnte kleine Strahlgröße, was zu Schnitten 282 mit kleinen Durchmessern D führt, wie etwa Durchmesser von weniger als 300 Mikrometer, weniger als 30 Mikrometer oder weniger als 7 Mikrometer oder 5 Mikrometer. Obwohl der Schneideschritt 204 in Bezug auf die Reibungsplatte 28 dargestellt ist, sollte verstanden werden, dass der Schneideschritt 204 auch auf die Reibungsplatte 128 angewendet werden könnte.
Der Schneideschritt 204 kann das vollständige Schneiden durch die Reibungsmaterialschicht oder das teilweise Schneiden durch die Reibungsmaterialschicht beinhalten, während ein Teil der Reibungsmaterialschicht beispielsweise in jeder Nut intakt bleibt. Weiterhin kann der Schneideschritt 204 das Schneiden der Reibungsmaterialschicht 138 entlang der Linien 170, 174, die parallel zueinander verlaufen, beinhalten, wie in 5 dargestellt; das Schneiden der Reibungsmaterialschicht 38 in eine Vielzahl von im Allgemeinen dreieckigen Reibungsmaterialpunkten 62, wie in 1 dargestellt; oder das Schneiden des Reibungsmaterials 38, 138 in ein anderes gewünschtes Muster von Nuten, einschließlich, falls gewünscht, sogar komplizierte bogenförmige Muster von Nuten.
Das Verfahren 200 kann ferner einen Schritt 206 des Abtragens von innerhalb der Nuten angeordnetem überschüssigem Reibungsmaterial mit einem zweiten Laserstrahl beinhalten. Unter Bezugnahme auf 7B wird beispielsweise ein zweiter (ablatierender) Laserstrahl durch den Pfeil 284 dargestellt, der größer sein kann als der Schneidlaserstrahl 280. Nach dem Schneiden durch den Laserstrahl 280 kann das Reibungsmaterial 38 durch den ablatierenden Laserstrahl 284 bestrahlt werden, um das Reibungsmaterial 38 zu ablatieren.
Unter Bezugnahme auf 7B wird bei einer geringen Laserstrahlleistung das Reibungsmaterial 38 verdampft, wie durch die Pfeile 286 angezeigt, wenn der Ablationsstrahl 284 aufgebracht wird, um die Nuten 60 innerhalb des Reibungsmaterials 38 zu erzeugen. Der Ablationsschritt 206 kann durch den zweiten Laserstrahl 284 mit einer zweiten Strahlgröße durchgeführt werden, die größer ist als die zum Schneiden verwendete Strahlgröße, die in 7A als Strahlpfeile 280 dargestellt ist. Zusätzlich kann der zweite Strahl 284 unfokussiert sein, während der zum Schneiden verwendete Laserstrahl 280 fokussiert ist. In einigen Beispielen liegt die zweite Strahlgröße im Bereich von 0,03 bis 1,5 Millimeter oder im Bereich von 0,5 bis 1,5 Millimeter. In einigen Beispielen kann die zweite Strahlgröße etwa 1 Millimeter betragen.
Vor (oder nach dem) Schneideschritt 204 könnte das Verfahren 200 auch das Stanzen einer Metallgrundplatte und/oder das Aufbringen der Reibungsmaterialschicht auf die Metallgrundplatte, beispielsweise mit Kleber oder einem anderen Bindemittel, beinhalten.
Nach dem Ablationsschritt 206 kann das Verfahren 200 optional das Einblasen von Luft in die Nuten beinhalten, um die durch den Schritt des Schneidens und/oder der Ablation gebildeten Nuten, falls gewünscht, zu reinigen.
Das Verfahren 200 kann zu einer Reibungskupplungsscheibe 28, 128 führen, die abgewinkelte Stege mit scharfen Ecken aufweist, wie vorstehend in Bezug auf die 2-5 beschrieben.
Die hierin bereitgestellte Beschreibung ist nur als Beispiel zu verstehen und Variationen, die sich nicht vom Kern der Erfindung entfernen, werden als im Rahmen und im Umfang der vorliegenden Offenbarung befindlich vorausgesetzt. Solche Varianten sollen nicht als eine Abweichung vom Sinn und Umfang der Erfindung betrachtet werden.

Claims

Verfahren zum Bilden einer Reibungskupplungsscheibe, das Verfahren umfassend: Bereitstellen einer Reibungsmaterialschicht für eine Fläche der Reibungskupplungsscheibe; und das Schneiden der Reibungsmaterialschicht mit einem Laserstrahl, um eine Vielzahl von Nuten innerhalb der Reibungsmaterialschicht zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Schneidens das Erzeugen eines gewinkelten Stegs zwischen einer Außenfläche der Reibungsmaterialschicht und einer Innenseitenfläche beinhaltet, die eine Kante einer Nut der Vielzahl von Nuten definiert, einen Querschnitt jedes gewinkelten Stegs mit einer Ecke mit einem Krümmungsradius, von weniger als 300 Mikrometern.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Laserstrahl ein erster Laserstrahl ist, wobei das Verfahren ferner das Abtragen überschüssigen Reibungsmaterials, das innerhalb der Vielzahl von Nuten angeordnet ist, mit einem zweiten Laserstrahl umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend das Bereitstellen des ersten Laserstrahls mit einer ersten Strahlgröße und des zweiten Laserstrahls mit einer zweiten Strahlgröße, wobei die zweite Strahlgröße größer als die erste Strahlgröße ist, ferner umfassend das Bereitstellen der ersten Strahlgröße im Bereich von 3 bis 30 Mikrometern und vorzugsweise im Bereich von 3 bis 7 Mikron und das Bereitstellen der zweiten Strahlgröße im Bereich von 0,03 bis 1,5 Millimeter und vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Schritt des Schneidens eines der Folgenden umfasst: a) Vollständiges Schneiden durch die Reibungsmaterialschicht und b) Teilweises Schneiden durch die Reibungsmaterialschicht, während ein Teil der Reibungsmaterialschicht in jeder Nut der Vielzahl von Nuten intakt bleibt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Ecke einen Krümmungsradius im Bereich von 3 bis 7 Mikrometer aufweist, wobei die Außenfläche im Allgemeinen senkrecht zur Innenseitenfläche ist, und der gewinkelte Steg einen Winkel zwischen der Außenfläche und der Innenseitenfläche definiert, wobei der Winkel etwa 90 Grad beträgt, wobei das Verfahren ferner umfasst: das Stanzen einer Metallgrundplatte; Anhaften der Reibungsmaterialschicht auf der Metallgrundplatte; und Blasen von Luft in die Vielzahl von Nuten, um jede Nut der Vielzahl von Nuten zu reinigen.
Kupplungsscheibe, gebildet durch das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Reibungsplatte für eine Nassreibungskupplungspaketanordnung, wobei die Reibungsplatte umfasst: eine ringförmige Kernplatte mit ersten und zweiten gegenüberliegenden Flächen, die eine Außenkante und eine Innenkante definieren; und Reibungsmaterial, das an mindestens einer der ersten und zweiten gegenüberliegenden Flächen befestigt ist, wobei das Reibungsmaterial eine Vielzahl von Nuten innerhalb des Reibungsmaterials definiert, wobei jede Nut durch Reibungsmaterial begrenzt ist, das einen Steg zwischen einer Außenfläche und einer Innenseitenfläche des Reibungsmaterials aufweist, wobei der Steg einen Winkel zwischen der Außenfläche und der Innenseitenfläche definiert, einen Querschnitt des Stegs eine Ecke mit einem Krümmungsradius aufweist, der weniger als 300 Mikrometer beträgt.
Reibungsplatte nach Anspruch 8, wobei die Ecke einen Krümmungsradius im Bereich von 3 bis 7 Mikrometern und vorzugsweise im Bereich von 4,5 bis 5,5 Mikrometer aufweist, wobei die Außenfläche im Allgemeinen senkrecht zur Innenseitenfläche ist und der Winkel etwa 90 Grad beträgt, wobei die Nuten in dem Reibungsmaterial durch einen Laserstrahl ausgebildet sind, und die Kernplatte eine Vielzahl von Keilzähnen aufweist, die sich von mindestens einer der Innen- und Außenkanten erstrecken.
Reibungskupplungsanordnung, umfassend: ein äußeres Element; ein inneres Element; eine Vielzahl von Kupplungsscheiben, wobei jede Kupplungsscheibe der Vielzahl von Kupplungsscheiben ein Paar gegenüberliegender Flächen aufweist, wobei die Vielzahl von Kupplungsscheiben eine Vielzahl von äußeren Kupplungsscheiben umfasst, die mit einer Vielzahl von inneren Kupplungsscheiben verschachtelt sind, wobei jede äußere Kupplungsscheibe eine Außenkante aufweist, die eine Vielzahl von Außenverzahnungen aufweist, wobei die Vielzahl von äußeren Kupplungsscheiben über die Vielzahl von Außenverzahnungen mit dem äußeren Element kerbverzahnt ist, wobei jede der inneren Kupplungsscheiben eine Innenkante aufweiset, die eine Vielzahl von Innenverzahnungen definiert, wobei die Vielzahl der inneren Kupplungsscheiben über die Vielzahl der Innenverzahnungen mit dem inneren Element kerbverzahnt sind; Reibungsmaterial, das auf einer Fläche von mindestens einem Teil der Vielzahl von Kupplungsscheiben angeordnet ist, wobei das Reibungsmaterial eine Vielzahl von Nuten innerhalb des Reibungsmaterials definiert, wobei das Reibungsmaterial eine Außenfläche aufweist, die durch einen Steg mit einer Innenseitenfläche verbunden ist, wobei die Außenfläche im Allgemeinen senkrecht zur Innenseitenfläche ist, wobei die Innenseitenfläche angrenzend zu einer Nut der Vielzahl von Nuten ist, wobei der Steg einen Winkel zwischen der Außenfläche und der Innenseitenfläche definiert, wobei der Winkel etwa 90 Grad beträgt, einen Querschnitt des Steges mit einer Ecke mit einem Krümmungsradius von weniger als 300 Mikrometern, wobei der Krümmungsradius vorzugsweise im Bereich von 3 bis 7 Mikrometern und besonders bevorzugt im Bereich von 4,5 bis 5,5 Mikrometern liegt, wobei jede Nut in dem Reibungsmaterial durch einen Laserstrahl gebildet wird; und ein Stellglied, konfiguriert zum Zusammendrücke der Vielzahl der äußeren Kupplungsscheiben und die inneren Kupplungsscheiben, um die äußeren und inneren Elemente miteinander zu verbinden.