DE102018212123A1

DE102018212123A1 - Belaglamelle für ein Reibschaltelement

Info

Publication number: DE102018212123A1
Application number: DE102018212123.0A
Authority: DE
Inventors: Peter Tiesler; Lars-Erik Meyer; Uwe Surojegin
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-07-20
Filing date: 2018-07-20
Publication date: 2020-01-23

Abstract

Es wird eine Belaglamelle (1) für ein Reibschaltelement vorgeschlagen, welche etwa ringscheibenförmig mit mehreren axialseitig angeordneten Belagelementen (3, 3A) ausgebildet ist, wobei die Belagelemente (3, 3A) jeweils zumindest eine im geschlossenen Zustand des Reibschaltelementes wirksam in Reibkontakt stehende Reibfläche (4, 4A) aufweisen und wobei zumindest die in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Reibflächen (4, 4A) bezogen auf ihre radiale Anordnungsposition versetzt zueinander angeordnet sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Reibschaltelement mit der Belaglamelle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Belaglamelle für ein Reibschaltelement gemäß der im Oberbegriff des Patenanspruches 1 näher definierten Art sowie ein Reibschaltelement mit einem aus mehreren Reiblamellen bestehenden Lamellenpaket, wobei als Reiblamellen axial nebeneinander alternierend angeordnete Stahllamellen und Belaglamellen vorgesehen sind.
Derartige Reibschaltelemente werden beispielsweise in Getrieben von Fahrzeugen als Lamellenkupplungen und Lamellenbremsen eingesetzt. Im geöffneten Zustand der Reibschaltelemente ergibt sich ein axialer Lüftungsspalt zwischen jeweils benachbarten Stahllamellen und Belaglamellen. Bei sogenannten nassen Reibschaltelementen wird das Lamellenpaket mit Öl versorgt. Für die Leistungsübertragung zwischen den Stahllamellen und den Belaglamellen sind der Reibbelag und die wirksame Reib- bzw. Belagfläche der Belaglamellen entscheidend. Für eine möglichst hohe Leistungsübertragung wird eine maximal wirksame radiale Reibfläche bei den Belagelementen an den ringscheibenförmigen Belaglamellen vorgesehen, die im geschlossenen Zustand des Reibschaltelementes in Reibkontakt mit der Stahllamelle stehen. Um im geöffneten Zustand des Reibschaltelementes das Schleppmoment durch das im Axialspalt zwischen den Stahllamellen und den Belaglamellen vorhandene Öl zu reduzieren, wird z. B. eine Nutung an den Reibflächen der Belaglamellen zur Ölabführung vorgesehen, sodass bestimmte Nutbilder mit mehreren in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Belagelementen mit entsprechend wirksamen Reibflächen an den Belaglamellen entstehen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass sich das Schleppmoment durch die in dem Öl entlang der radial verlaufenden Nuten zwischen zwei benachbarten Reibflächen auftretenden Scherkräfte entlang der Scherlänge weiter erhöht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Belaglamelle und ein Reibschaltelement mit der Belaglamelle vorzuschlagen, welche eine möglichst hohe Leistungsübertragung bei möglichst geringem Schleppmoment ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 11 gelöst. Weitere vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Demzufolge wird eine Belaglamelle für ein Reibschaltelement vorgeschlagen, wobei die Belaglamelle etwa ringscheibenförmig oder dergleichen mit mehreren axialseitig angeordneten Belagelementen ausgebildet ist, wobei die Belagelemente der Belaglamellen jeweils zumindest eine im geschlossenen Zustand des Reibschaltelementes wirksam in Reibkontakt stehende Reibfläche oder dergleichen aufweisen. Um einerseits eine möglichst hohe Leistungsübertragung im geschlossenen Zustand des Reibschaltelementes und andererseits ein möglichst geringes Schleppmoment im geöffneten Zustand des Reibschaltelementes zu realisieren, ist vorgesehen, dass zumindest die in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Reibflächen bezogen auf ihre radiale Anordnungsposition versetzt zueinander angeordnet sind.
Dadurch, dass zumindest die benachbarten Reibflächen jeweils radial versetzt angeordnet sind, ergibt sich eine deutliche Reduzierung der radialen Scherlänge, sodass dies zu einer Reduktion des Schleppmomentes führt. Bei der versetzten Anordnung der Reibflächen wird sichergestellt, dass an der korrespondierenden Stahllamelle über den gesamten Ringscheibenbereich zwischen dem Innen- und dem Außendurchmesser ein Reibeintrag erfolgt. Somit wird einerseits eine optimierte Leistungsübertragung in Verbindung mit einem optimierten Wärmeeintrag realisiert.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen radialen Versetzung der Reibflächen zur Schleppmomentreduzierung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei Belagelementen, deren Grundfläche bzw. Oberfläche zumindest in etwa der Reibfläche entspricht, durch die radiale Versetzung der Reibflächen auch die Belagelemente selbst radial versetzt sind. Es ist jedoch auch denkbar, dass beispielsweise Belagelemente vorgesehen sind, bei denen nur ein Teil ihrer Grundfläche der wirksamen Reibfläche entspricht und somit nur die wirksamen Reibflächen Belagelemente in Umfangsrichtung radial versetzt sind. Durch eine derartige Ausführung ergibt sich der Vorteil, dass die Befestigungsfläche des Belagelementes vergrößert wird, ohne dabei die Reibfläche zu vergrößern. Konstruktiv kann dies z. B. dadurch realisiert werden, dass die Belagelemente an der vorgeschlagenen Belaglamelle beispielsweise stufenförmig ausgeführt werden. Die Stufen werden quasi durch axial vorstehende Bereiche gebildet, wobei die Reibfläche z. B. durch die axial gesehen höchste Stufe gebildet wird. Demzufolge sind in diesem Fall nicht die Belagelemente radial versetzt, sondern lediglich die Reibflächen der Belagelemente.
Unabhängig von der konkreten Gestaltung der Belagelemente können die in Umfangsrichtung radial zueinander versetzten Reibflächen in verschiedenen Versetzungsmustern angeordnet sein. Beispielsweise ist ein wechselseitiger Versatz möglich. Es ist auch denkbar, dass eine wellenförmige, treppenförmige, V-förmige, W-förmige oder dergleichen Versetzungsanordnung realisiert wird. Hierbei ist es möglich, dass dies in Umfangsrichtung abschnittsweise oder auch kontinuierlich erfolgt. Unabhängig von dem jeweils gewählten Versetzungsmuster ist es möglich, dass die radiale Versetzung radial überlappend oder auch bündig erfolgen kann. Entscheidend bei der radialen Versetzung ist es, dass die radiale Scherlänge möglichst minimiert wird.
Hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung des die Reibfläche aufweisenden Belagelementes sind verschiedene Formen denkbar. Beispielsweise kann eine an die ringscheibenförmige Ausgestaltung der Belaglamelle angepasste Form vorgesehen sein. Die Reibfläche bzw. das Belagelement kann ein Ringsegment bilden. Jedoch können auch mehreckige oder auch wellenförmige oder dergleichen Umfangsformen der Reibfläche bzw. des Belagelementes vorgesehen sein.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Reibschaltelement, zum Beispiel als Reibkupplung oder Reibbremse, vorgeschlagen wird, bei der ein Lamellenpaket aus mehreren Reiblamellen vorgesehen ist, wobei als Reiblamellen axial nebeneinander alternierend bzw. abwechselnd angeordnete Stahllamellen und Belaglamellen vorgesehen sind. Vorzugsweise werden die vorbeschriebenen Belaglamellen bei dem vorgeschlagenen Reibschaltelement verwendet. Hieraus ergeben sich die bereits beschriebenen Vorteile und weitere Vorteile.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Reibschaltelementes mit mehreren axial nebeneinander alternierend angeordneten Stahllamellen und erfindungsgemäßen Belaglamellen;
2 eine schematische dreidimensionale Teilansicht des erfindungsgemäßen Reibschaltelements mit erfindungsgemäßen Belaglamellen;
3 eine vergrößerte Detailansicht erfindungsgemäßer Belaglamellen;
4 eine schematische Detailansicht einer ersten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Belaglamelle mit durch die Grundform der Belagelemente gebildeten Reibflächen;
5 eine schematische Detailansicht einer zweiten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Belaglamelle mit in axialer Richtung gestuften Belagelementen;
6 eine geschnittene Ansicht entlang der Schnittlinie A-A gemäß 5;
7 eine schematische Ansicht eines möglichen Versetzungsmusters in Wellenform;
8 eine schematische Ansicht eines weiteren möglichen Versetzungsmusters in V Form; und
9 eine schematische Ansicht eines nächsten Versetzungsmusters mit abschnittsweiser Treppenform.

In 1 ist beispielhaft ein Lamellenpaket eines Schaltelementes dargestellt. Das Lamellenpaket des Reibschaltelementes umfasst als Reiblamellen mehrere axial nebeneinander alternierend angeordnete Belaglamellen 1 und Stahllamellen 2, die im geschlossenen Zustand des Reibschaltelementes axial gegeneinander verpresst werden, welches in 1 durch Pfeile angedeutet ist, um eine Drehmomentübertragung zu realisieren.
Aus der Darstellung gemäß 2 wird deutlich, dass die Belaglamellen 1 und die Stahllameilen 2 ringscheibenförmig ausgebildet sind und jeweils Mitnahmeverzahnungen aufweisen. Jede Belaglamelle 1 weist axialseitig mehrere Belagelemente bzw. Reibelemente 3, 3A auf, die jeweils zumindest eine im geschlossenen Zustand des Reibschaltelementes wirksam mit der zugeordneten Stahllamelle 2 in Reibkontakt stehende Reibfläche 4, 4A aufweisen.
Um eine möglichst hohe Leistungsübertragung bei möglichst geringem Schleppmoment im geöffneten Zustand des Reibschaltelementes zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass zumindest die in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Reibflächen 4, 4A der Belagelemente 3, 3A bezogen auf ihre radiale Anordnungsposition versetzt zueinander angeordnet sind.
In den 1 bis 4 und 7 bis 9 sind die Belagelemente 3 im Rahmen einer ersten Ausführungsvariante derart ausgeführt, dass die Reibflächen 4 der axialen Oberfläche des jeweiligen Belagelementes 3 entspricht.
In den 5 und 6 sind die Belagelemente 3A im Rahmen einer zweiten Ausführungsvariante mit mehreren axial vorstehenden Stufen ausgeführt. Dadurch, dass die Stufen unterschiedliche Höhen H1, H2 aufweisen, wird die wirksame Reibfläche 4 A ausschließlich auf der axial gesehen höchsten Stufe gebildet. Bei der gezeigten Ausführung sind beispielhaft zwei Stufe vorgesehen, wobei die axial höhere Stufe mit der Stufenhöhe H2 die wirksamen Reibflächen 4A bildet.
In den 1 bis 4 ist beispielhaft ein radial wechselseitiges Versetzungsmuster nicht nur der Reibflächen 4, sondern des gesamten Belagelementes 3 dargestellt, da die wirksame Reibfläche 4 der axialen Oberfläche bzw. der Grundfläche des Belagelementes 3 entspricht.
Aus 3 wird deutlich, dass der Ölfluss zwischen den Reiblamellen entgegen der Drehrichtung der Belaglamelle 1 an den Stirnflächen der versetzten Belagelemente 3 axial umgelenkt wird, sodass die dadurch entstehende Axialkraft einer Separierungskraft F entspricht, um im geöffneten Zustand des Reibschaltelementes einen ausreichenden Abstand bzw. axialen Lüftungsspalt zwischen den Belaglamellen 1 und den Stahllamellen 2 sicherzustellen. Dadurch wird das Schleppmoment deutlich reduziert. Sowohl die Drehrichtung als auch die Separierungskraft F sind in 3 durch Pfeile angedeutet.
4 zeigt einen Ausschnitt der ringscheibenförmigen Belaglamelle 1 mit einem radial wechselseitigen Versetzungsmuster der Belagelemente 3 bzw. der Reibflächen 4. Aufgrund der radialen Versetzung ergibt sich eine deutlich reduzierte radiale Scherlänge r_s als bei nicht versetzten Belagelementen 3, 3A bzw. Reibflächen 4, 4A. Aufgrund der reduzierten Scherlänge r_s durch die radiale Versetzung wird eine deutliche Schleppmomentreduzierung bewirkt. In vorteilhafter Weise wird auch bei dem Versetzungsmuster zwischen dem Innendurchmesser d_i und dem Außendurchmesser d_a auf der gesamten radialen Höhe ein Wärmeeintrag in die Stahllamellen 2 realisiert.
In 5 ist ein Ausschnitt der ringscheibenförmigen Belaglamelle 1 mit den stufenförmigen Belagelementen 3A gemäß der zweiten Ausführungsvariante dargestellt. Bei dieser Ausführungsvariante sind nur die Reibflächen 4A wechselseitig radial gesehen versetzt und bilden ein radial wechselseitiges Versetzungsmuster. 6 zeigt eine geschnittene Ansicht entlang der Schnittlinie A-A gemäß 5. Aus dieser Ansicht sind die beiden axialen Stufen mit ihren unterschiedlichen axialen Stufenhöhen H1, H2 deutlich zu erkennen. Die Reibfläche 4A wird lediglich auf der Stufe mit der axialen Höhe H2 gebildet.
Die 7 bis 9 zeigen unterschiedliche Versetzungsmuster der Belagelemente 3 bzw. der Reibflächen 4, die beispielhaft anhand der ersten Ausführungsvariante gezeigt sind. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, diese verschiedenen Versetzungsmuster auch anhand der zweiten Ausführungsvariante zu realisieren.
In 7 sind die Belagelemente 3 bzw. die Reibflächen 4 in Umfangsrichtung wellenförmig radial versetzt. Hierbei ist es möglich, dass dies abschnittsweise erfolgt, wie in 7 gezeigt oder dass dies in Umfangsrichtung kontinuierlich verläuft.
8 zeigt beispielhaft die Belagelemente 3 bzw. die Reibflächen 4 der Belaglamelle 1 in Umfangsrichtung abschnittsweise V-förmig radial versetzt.
Schließlich zeigt 9 die Belagelemente 3 bzw. die Reibflächen 4 abschnittsweise in Umfangsrichtung treppenförmig radial versetzt.
Bezugszeichenliste

1: Belaglamelle
2: Stahllamelle
3, 3A: Belagelement bzw. Reibelement
4, 4A: Reibfläche bzw. Belagfläche
d_i: Innendurchmesser Stahllamelle
d_a: Außendurchmesser Stahllamelle
r_s: radiale Scherlänge
F: Separierungskraft
H1: axiale Stufenhöhe
H2: axiale Stufenhöhe

Claims

Belaglamelle (1) für ein Reibschaltelement, welche etwa ringscheibenförmig (1) mit mehreren axialseitig angeordneten Belagelementen (3, 3A) ausgebildet ist, die jeweils zumindest eine im geschlossenen Zustand des Reibschaltelementes wirksam in Reibkontakt stehende Reibfläche (4, 4A) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Reibflächen (4, 4A) bezogen auf ihre radiale Anordnungsposition versetzt zueinander angeordnet sind.
Belaglamelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächen (4, 4A) zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung wechselseitig radial versetzt sind.
Belaglamelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächen (4, 4A) zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung wellenförmig radial versetzt sind.
Belaglamelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächen (4, 4A) zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung V-förmig radial versetzt sind.
Belaglamelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächen (4, 4A) zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung W-förmig radial versetzt sind.
Belaglamelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächen (4, 4A) zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung treppenförmig radial versetzt sind.
Belaglamelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (4, 4A) ein Ringsegment bildet.
Belaglamelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (4, 4A) einen mehreckigen oder auch wellenförmigen Umfang aufweisen.
Belaglamelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (4) etwa der Grundfläche des Belagelementes (3) entspricht.
Belaglamelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das die Grundfläche des Belagelementes (3A) durch mehrere axialvorstehende Stufen gebildet ist, wobei zumindest die axial gesehen höchste Stufe (H2) als wirksame Reibfläche (4A) ausgebildet ist.
Reibschaltelement mit einem aus mehreren Reiblamellen bestehenden Lamellenpaket, wobei als Reiblamellen axial nebeneinander alternierend angeordnete Stahllamellen (2) und Belaglamellen (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche vorgesehen sind.