DE112011104591B4

DE112011104591B4 - Reibbelag mit Verschleißanzeige

Info

Publication number: DE112011104591B4
Application number: DE112011104591.3T
Authority: DE
Inventors: Ulrich Gaus; Philipp Wildt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2021-03-11
Anticipated expiration: 2031-12-08
Also published as: DE102011087918A1; WO2012097771A3; WO2012097771A2; DE112011104591A5

Abstract

Reibbelag (1, 1a, 1b, 1c) einer Kupplungsscheibe mit um eine Drehachse (D) verdrehbarer Ringform und einer sich mit zunehmender Betriebsdauer axial verringernden Belagstärke (10, 10a, 10b), wobei an dem Außenumfang (11, 11a, 11b, 11c) des Reibbelags (1, 1a, 1b, 1c) eine sich über die Belagstärke (10, 10a, 10b) axial ändernde Kontur vorgesehen ist dass die Kontur eine Farbkontur (3, 3a, 3c) ist, wobei die Farbkontur (3) aus mehreren axial aufeinander angeordneten Reibbelagschichten (2) mit unterschiedlicher Farbgebung gebildet ist, wobei die Kontur zumindest einen am Außenumfang (11b, 11c) des Reibbelags (1b, 1c) aufgebrachten topologisch ausgebildeten Abschnitt (13) mit von der Belagstärke (10b) abhängiger Erstreckung in Umfangsrichtung aufweist, wobei mehrere Gruppen (12), Verschleißelemente (16) und Abschnitte (13) über den Umfang verteilt vorgesehen sind, wobei die Abschnitte (13) ein stufenförmiges Umfangsprofil (14) aufweisen, dessen Stufen (15) abhängig von der axialen Erstreckung entlang der Belagstärke (10b) in Umfangsrichtung erstreckt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Reibbelag einer Kupplungsscheibe mit um eine Drehachse verdrehbarer Ringform und einer sich mit zunehmender Betriebsdauer axial verringernden Belagstärke.
US 2009/0107795 A1 offenbart ein Materialverschleiß-Anzeigesystem.
JP S56-101 234 U offenbart eine Vorrichtung zur Bestimmung und Anzeige von Bremsbelagverschleiß.
DE 10 2007 061 266 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Erkennung des Verschleißzustands eines Reibbelags mittels olfaktorisch aktiver Substanzen.
Kupplungsscheiben mit Reibbelägen sind auch aus der Praxis bekannt und werden in Reibungskupplungen von Kraftfahrzeugen bevorzugt zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe zur Trennung und Verbindung des Antriebsmotors mit dem Getriebe eingesetzt. Hierbei ist die Reibungskupplung in der durch das Getriebe gebildeten Kupplungsglocke aufgenommen und nach außen abgeschirmt. Infolge des über die Reibbeläge übertragenen Moments, Schlupfzuständen und dergleichen bedingten Verschleißes der Reibbeläge nimmt die Belagstärke der Reibbeläge über deren Betriebsdauer ab. Eine Kontrolle der Belagstärke, die bei Erreichen der Verschleißgrenze, bei der beispielsweise die Vernietung zweier gegeneinander angeordneter Reibbeläge mit der Kupplungsscheibe auf den Gegenreibflächen der Reibungskupplung aufsetzen und eine Momentenübertragung einschränken und damit zum Ausfall des Kraftfahrzeugs führen kann, ist an den in der Kupplungsglocke und der Reibungskupplung eingebundenen Reibbelägen im eingebauten Zustand der Kupplungsscheibe nur schwer möglich. Vielfach kann der Zustand der Reibbeläge nur durch Ausbau und Trennung der Reibungskupplung erkannt werden, was zeitaufwendig und kostenintensiv ist.
Aufgabe der Erfindung ist daher, Reibbeläge in der Weise auszubilden, dass eine Belagstärke ohne Demontage der Reibungskupplung ermittelt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Reibbelag mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch einen Reibbelag mit den Merkmalen gemäß Anspruch 2 gelöst.
Die Aufgabe wird also durch einen Reibbelag einer Kupplungsscheibe mit um eine Drehachse verdrehbarer Ringform und einer sich mit zunehmender Betriebsdauer axial verringernden Belagstärke gelöst, wobei an dem Außenumfang des Reibbelags eine sich über die Belagstärke axial ändernde Kontur vorgesehen ist. Durch die Einsicht auf die am Außenumfang eines Reibbelags angebrachte Kontur kann über entsprechende bereits vorhandene beziehungsweise hierfür vorgesehene Öffnungen in einer die Reibungskupplung mit der bevorzugt zwei aneinander in entgegengesetzter Richtung wirksam angeordnete Reibbeläge aufnehmenden Kupplungsscheibe der Zustand der Reibbeläge abgelesen werden, indem durch Bewerten der Kontur die Belagstärke ermittelt wird. In diesem Zusammenhang versteht sich, dass neben den Reibbelägen mit der vorgeschlagenen Kontur auch eine Kupplungsscheibe mit diesen Reibbelägen, eine Reibungskupplung mit einer derartigen Kupplungsscheibe und einer Möglichkeit der Einsicht auf die Außenumfänge deren Reibeläge beispielsweise mittels zumindest einer oder mehrerer über den Umfang verteilter Aussparungen oder Ausnehmungen im Kupplungsdeckel der Reibungskupplung, sowie ein Getriebe mit der die Reibungskupplung aufnehmenden Kupplungsglocke von dem erfinderischen Gedanken erfasst sind. Hierbei kann in der Kupplungsglocke ein weiterer, vorhandener oder separat vorgesehener Ausschnitt vorgesehen sein, der bei stehendem Antriebsmotor mit einem in der Reibungskupplung vorgesehenen Ausschnitt fluchtet und damit die Einsicht ohne irgendwelche Demontagevorgänge ermöglicht. Beispielsweise kann die Reibungskupplung über den Umfang verteilte Ausschnitte aufweisen, die über die Drehachse der Kurbelwelle über den Umfang in einer entsprechenden Teilung so angeordnet sind, dass die beim Stillstand des Antriebsmotors die Drehposition der Kurbelwelle steuernden Kompressionszustände der Zylinder des Antriebsmotors ein Fluchten eines Ausschnitts der Reibungskupplung mit dem Ausschnitt in der Kupplungsglocke bewirken.
Gemäß dem erfinderischen Gedanken ist die Kontur aus einer Farbkontur gebildet.
Insbesondere bei massegepressten Reibbelägen sind nach einem ersten erfindungsgemäßen Gedanken, hierzu mehrere Reibbelagschichten aufeinander geschichtet miteinander verpresst, wobei die einzelnen Schichten eine unterschiedliche Farbgebung aufweisen. Beispielsweise können Füllstoffe des Reibbelags entsprechend eingefärbt werden. Bei massegepressten Belägen können dabei entsprechende Farbpigmente den einzelnen Reibbelagschichten zugemischt, bei gewickelten Reibbelägen das Fasermaterial des danach heißgepressten Wickels entsprechend eingefärbt werden. Dabei können mehrere Reibbelagschichten mit zwei über die Belagstärke abwechselnden Farben oder Reibbelagschichten mit mehreren, beispielsweise den Ampelfarben rot, gelb grün, oder Farbabstufungen vorgesehen sein.
Durch Abrieb werden die Reibbelagschichten angebaut, so dass durch Ablesen der verbliebenen Farbschichten die Belagstärke abgelesen werden kann. Eine besonders einfache Methode der Ermittlung der Belagstärke kann erfolgen, indem die aus der aktuell in Reibeingriff stehende Reibbelagschicht beispielsweise mit deren Abrieb ausgetragenen Farbe der Farbkontur untersucht wird. Hierbei kann auf fluchtende Ausschnitte in der Kupplungsglocke und Reibungskupplung verzichtet werden. Es reicht in der Regel eine Begutachtung des in der Reibungskupplung angesammelten Abriebs, aus dem die aktuell ausgeriebene Farbe der Farbkontur abgelesen und aus dieser anhand der Farbverteilung der Farbkontur die Belagstärke ermittelt werden kann.
Alternativ zur Einbringung verschiedener Farben in übereinander geschichtete Reibbelagschichten gemäß dem ersten erfindungsgemäßen Gedanken, ist gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Gedanken vorgesehen eine Farbkontur aus zumindest einer Gruppe aus axial voneinander beabstandeten radial von dem Außenumfang nach radial innen erweiterten Farbkanälen zu bilden. Mehrere derartige Gruppen können über den Umfang verteilt angeordnet sein. Die Erkennung der Materialstärke kann dabei anhand des Abriebs aus den Farbkanälen und/oder durch Beobachtung des Außenumfangs erkannt werden. Die Farbkanäle können beispielsweise während des Pressvorgangs vorgesehen werden oder nachträglich eingebracht und mit Farbpigmenten unterschiedlicher Farbtöne befüllt werden. Diese Methode eignet sich insbesondere für Reibbeläge, bei denen keine definierten Reibschichtbeläge vorgesehen werden sollen oder die gewickelte Reibbeläge aufweisen.
Alternativ kann in einen Reibbelag axial und bevorzugt im Bereich des Außenumfangs zumindest ein die Farbkontur tragendes Verschleißelement eingebracht, sein, das vergleichbare Verschleißeigenschaften aufweist wie das Reibbelagmaterial des Reibbelags, so dass diese durch Verschleiß abgerieben wird. Die Erkennung der Materialstärke kann in gleicher Weise durch Austrag von Farbstoff oder bei Anbringung des zumindest einen Verschleißelements am Außenumfang durch Beobachtung des Verschleißelements erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Ausbildung einer Farbkontur kann an dem Reibbelag zumindest eine am Außenumfang des Reibbelags vorgesehene topologische Kontur vorgesehen sein, die beispielsweise aus zumindest einem am Außenumfang aufgebrachten, topologisch ausgebildeten Abschnitt mit von der Belagstärke abhängiger Erstreckung in Umfangsrichtung aufweist. Dabei werden bei Verschleiß des Reibbelags Teile des zumindest einen Ausschnitts abgetragen, so dass aus der Beobachtung des Profils der Erstreckung des Ausschnitts in Umfangsrichtung die verbliebene Belagstärke am Außenumfang abgelesen werden kann. Dabei kann der zumindest eine Abschnitt in den Außenumfang eingeprägt und erhaben ausgebildet sein.
Je nach Ausbildung und Einsichtwinkel auf den Außenumfang des Reibbelags sind erfindungsgemäß mehrere Gruppen, Verschleißelemente beziehungsweise Abschnitte über den Umfang verteilt vorgesehen. Beispielsweise können die einzelnen Konturelemente sich über den Umfang berühren, so dass eine über den Umfang geschlossene Ausbildung der Farbkontur beziehungsweise der topologischen Kontur ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Abschnitte ein stufenförmiges Umfangsprofil aufweisen, dessen Stufen abhängig von der axialen Erstreckung entlang der Belagstärke in Umfangsrichtung erstreckt sind.
Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

1 einen Teilschnitt durch einen Reibbelag mit schichtweiser Farbkontur,
2 eine Teilabwicklung des Außenumfangs eines Reibbelags mit einer Gruppe axial angeordneter, eine Farbkontur bildender Farbkanäle,
3 eine Teilabwicklung des Außenumfangs eines Reibbelags mit über den Umfang angeordneten Abschnitten einer topologischen Kontur und
4 eine Teilansicht eines Reibbelags mit einem Verschleißelement einer Farbkontur und einem Abschnitt einer topologischen Kontur.

Die 1 zeigt den um die Drehachse D verdrehbaren, ringförmigen Reibbelag 1 mit dem Außenumfang 11 im Teilschnitt. Der Reibbelag 1 weist mehrere Reibbelagschichten 2 auf, in denen jeweils unterschiedliche Farbschichten 4, 5, 6, 7 der Farbkontur 3 angeordnet sind. Der Reibbelag 1 tritt mit seiner Reiboberfläche 8 in Reibeingriff mit einer Gegenreibfläche einer Anpressplatte beziehungsweise Gegendruckplatte einer Reibungskupplung, wodurch sich mit zunehmender Betriebsdauer des Reibbelags 1 dessen Belagstärke 10 in Richtung des Pfeils 9 verringert. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird bei Abrieb des Reibbelags 1 keine der Farbschichten abgerieben. Bei einem Abrieb der Belagstärke um 1 mm wird die erste Farbschicht 4 abgerieben, so dass das in der Farbschicht 4 enthaltene Farbpigment ausgetragen wird und sich an den umgebenden Bauteilen der Reibungskupplung und der diese umgebenden Kupplungsglocke niederschlägt, so dass bei Beobachtung des Abriebs der Verschleißzustand des Reibbelags 1 abgelesen werden kann, ohne auf den Reibbelag 1 selbst Einsicht zu haben. Die Farbe der Farbschicht 4 kann beispielsweise grün sein, um zu signalisieren, dass der Abrieb des Reibbelags noch unbedenklich ist. Bei weiterem Verschleiß des Reibbelags 1 um 2 mm, 3 mm und 4 mm werden jeweils sukzessive die anderen Farbschichten 5, 6, 7 abgerieben, die jeweils den Abrieb der vorherigen Schichten überdecken, so dass über die verschiedenen, von den Farbschichten 5, 6, 7 zunehmenden Verschleißzustände des Reibbelags erkennbar sind. Hierbei kann die Farbentwicklung über die Farbschichten 5, 6, 7 von gelb, orange und rot den zunehmenden Grad des Verschleißes auch farblich thematisieren, wobei mit der roten Farbschicht 7 der Verschleißzustand eingeleitet wird.
Die 2 zeigt eine Teilabwicklung des gegenüber dem Reibbelag 1 der 1 mit einer geänderten Farbkontur 3a ausgestatteten Reibbelags 1a. Zur Ausbildung der Farbkontur 3a sind eine oder mehrere über den Außenumfang 11a des Reibbelags 1a verteilte Gruppen 12 mittels von außen radial in den Reibbelag 1a eingebrachter Farbkanäle 4a, 5a, 6a, 7a vorgesehen. Die Farbkanäle 4a, 5a, 6a, 7a, die bezüglich der Auswahl der Farbtöne entsprechend den Farbschichten der 1 ausgebildet sein können, sind über die Belagstärke 10a des Reibbelags axial übereinander angeordnet und entfalten bei Abrieb des Reibbelags 1a dieselben Effekte wie die Farbschichten 4, 5, 6, 7 der 1.
Die 3 zeigt eine Teilabwicklung des Reibbelags 1b mit der topologischen Kontur 3b, die in Form über den Umfang angeordneter Abschnitte 13 in den Außenumfang 11b eingebracht, beispielsweise eingeprägt oder bei der Herstellung des Reibbelags eingeformt sind. Die Abschnitte 13 weisen ein stufenförmiges Umfangsprofil 14 auf, dessen Stufen 15 abhängig von der axialen Erstreckung entlang der Belagstärke 10b in Umfangsrichtung erstreckt sind. Bei einem Verschleiß des Reibbelags 1b mit verminderter Belagstärke 10b werden nacheinander die Stufen 15 abgerieben und durch Ablesen der Erstreckung der der Reiboberfläche nächsten Stufe der Stufen 15 in Umfangsrichtung kann der Verschleißzustand gegebenenfalls unter Vergleich mit einer Verschleißtabelle ermittelt werden.
Die 4 zeigt eine Teilansicht des Reibbelags 1c mit der am Außenumfang 11c angeordneten topografischen Kontur 3b mit dem Abschnitt 13 und dem Verschleißelement 16, das in den Reibbelag 1c beispielsweise während des Herstellungsvorgangs eingepresst ist. Das Verschleißelement 16 weist eine den Farbkonturen 3, 3a der 1 und 2 ähnliche Farbkontur 3c auf, in der die einzelnen Farbschichten in gleicher Weise durch Abrieb freigelegt beziehungsweise abgerieben werden. Der Verschleißzustand kann anhand der fehlenden Farbschichten durch Beobachtung des Außenumfangs oder - ausreichende Abriebmenge beispielsweise durch mehrere über den Umfang verteilte Verschleißelemente 16 vorausgesetzt - durch Beobachtung des Abriebs des Reibbelags 1c ermittelt werden.
Bezugszeichenliste

1: Reibbelag
1a: Reibbelag
1b: Reibbelag
1c: Reibbelag
2: Reibbelagschicht
3: Farbkontur
3a: Farbkontur
3b: topologische Kontur
3c: Farbkontur
4: Farbschicht
4a: Farbkanal
5: Farbschicht
5a: Farbkanal
6: Farbschicht
6a: Farbkanal
7: Farbschicht
7a: Farbkanal
8: Reiboberfläche
8b: Reiboberfläche
9: Pfeil
10: Belagstärke
10a: Belagstärke
10b: Belagstärke
11: Außenumfang
11a: Außenumfang
11b: Außenumfang
11c: Außenumfang
12: Gruppe
13: Abschnitt
14: Umfangsprofil
15: Stufe
16: Verschleißelement
D: Drehachse

Claims

Reibbelag (1, 1a, 1b, 1c) einer Kupplungsscheibe mit um eine Drehachse (D) verdrehbarer Ringform und einer sich mit zunehmender Betriebsdauer axial verringernden Belagstärke (10, 10a, 10b), wobei an dem Außenumfang (11, 11a, 11b, 11c) des Reibbelags (1, 1a, 1b, 1c) eine sich über die Belagstärke (10, 10a, 10b) axial ändernde Kontur vorgesehen ist dass die Kontur eine Farbkontur (3, 3a, 3c) ist, wobei die Farbkontur (3) aus mehreren axial aufeinander angeordneten Reibbelagschichten (2) mit unterschiedlicher Farbgebung gebildet ist, wobei die Kontur zumindest einen am Außenumfang (11b, 11c) des Reibbelags (1b, 1c) aufgebrachten topologisch ausgebildeten Abschnitt (13) mit von der Belagstärke (10b) abhängiger Erstreckung in Umfangsrichtung aufweist, wobei mehrere Gruppen (12), Verschleißelemente (16) und Abschnitte (13) über den Umfang verteilt vorgesehen sind, wobei die Abschnitte (13) ein stufenförmiges Umfangsprofil (14) aufweisen, dessen Stufen (15) abhängig von der axialen Erstreckung entlang der Belagstärke (10b) in Umfangsrichtung erstreckt sind.
Reibbelag (1, 1a, 1b, 1c) einer Kupplungsscheibe mit um eine Drehachse (D) verdrehbarer Ringform und einer sich mit zunehmender Betriebsdauer axial verringernden Belagstärke (10, 10a, 10b), wobei an dem Außenumfang (11, 11a, 11b, 11c) des Reibbelags (1, 1a, 1b, 1c) eine sich über die Belagstärke (10, 10a, 10b) axial ändernde Kontur vorgesehen ist dass die Kontur eine Farbkontur (3, 3a, 3c) ist, wobei die Farbkontur (3a) aus zumindest einer Gruppe (12) aus axial voneinander beabstandeten radial von dem Außenumfang (11a) nach radial innen erweiterten Farbkanälen (4a, 5a, 6a, 7a) gebildet ist, wobei die Kontur zumindest einen am Außenumfang (11b, 11c) des Reibbelags (1b, 1c) aufgebrachten topologisch ausgebildeten Abschnitt (13) mit von der Belagstärke (10b) abhängiger Erstreckung in Umfangsrichtung aufweist, wobei mehrere Gruppen (12), Verschleißelemente (16) und Abschnitte (13) über den Umfang verteilt vorgesehen sind, wobei die Abschnitte (13) ein stufenförmiges Umfangsprofil (14) aufweisen, dessen Stufen (15) abhängig von der axialen Erstreckung entlang der Belagstärke (10b) in Umfangsrichtung erstreckt sind.
Reibbelag (1c) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Außenumfangs (11c) zumindest ein die Farbkontur (3c) tragendes Verschleißelement (16) in den Reibbelag (1c) eingebracht ist.
Reibbelag (1b, 1c) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Abschnitt (13) in den Außenumfang (11b, 11c) eingeprägt ist.
Reibbelag nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Abschnitt gegenüber dem Außenumfang erhaben ausgebildet ist.