DE112016005478B4

DE112016005478B4 - Nasslauf-reibbelag

Info

Publication number: DE112016005478B4
Application number: DE112016005478.5T
Authority: DE
Inventors: Markus Hesse; Stefan Steinmetz; Jürgen Efing
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2016-11-22
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2036-11-23
Also published as: WO2017092747A1; CN108368902B; DE102015223893A1; CN108368902A; DE112016005478A5; JP2019505735A

Abstract

Nasslauf-Reibbelag (6,7) mit einer Kunststoffmatrix, die mindestens einen Füllstoff enthält, wobei der Nasslauf-Reibbelag (6,7) als Füllstoff Bentonit enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Nasslauf-Reibbelag (6,7) als einzigen Füllstoff Bentonit enthält.

Description

Die Erfindung betrifft einen Nasslauf-Reibbelag mit einer Kunststoffmatrix, die mindestens einen Füllstoff enthält.
CN 1 02 002 883 A offenbart ein nasslaufendes papierbasiertes Reibmaterial für Kupplungs- oder Bremsvorrichtungen sowie ein Herstellverfahren dafür.
GB 1 604 827 A offenbart Rezepturen für Reibmaterialien für Kupplungs- oder Bremsvorrichtungen.
US 2 702 770 A offenbart ein Herstellverfahren für gewickelte, ringförmige Reibbeläge
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2012 219 303 A1 ist ein Reib- und/oder Gleitbelag mit einer Kunststoffmatrix bekannt, die als Füllstoff Graphit enthält. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 021 722 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Reibbelags für Reibungskupplungen in einem Kraftfahrzeug bekannt, wobei eine Dispersion aus Wasser und Feststoffen auf eine siebartige Fläche gesaugt wird und sich die Feststoffe auf der siebartigen Fläche ablagern, wobei die siebartige Fläche in Form einer dreidimensionalen Struktur ausgeführt ist, wobei der Feststoffanteil der bei der Herstellung des Reibbelags zugesetzten Bestandteile des Reibmaterials fünfunddreißig bis achtzig Gewichtsprozent Baumwollfaser, ein bis zehn Gewichtsprozent Aramidfaser, ein bis vierzig Gewichtsprozent Siliciumdioxid, fünf bis dreißig Gewichtsprozent Phenolharz und zur Papierherstellung übliche Verarbeitungshilfsmittel enthält.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung und/oder die Funktionalität von Nasslauf-Reibbelägen mit einer Kunststoffmatrix, die mindestens einen Füllstoff enthält, zu vereinfachen beziehungsweise zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einem Nasslauf-Reibbelag mit einer Kunststoffmatrix, die mindestens einen Füllstoff enthält, dadurch gelöst, dass der Nasslauf-Reibbelag als Füllstoff Bentonit enthält. Der Nasslauf-Reibbelag ist aus einem Reibbelagmaterial gebildet, das vorzugsweise mehrere Schichten enthält. Das Reibbelagmaterial umfasst vorzugsweise mindestens eine Unterschicht, die auch als Underlayer bezeichnet wird, und mindestens eine Oberschicht, die auch als Overlayer bezeichnet wird. Der Nasslauf-Reibbelag ist vorzugsweise als Papierbelag ausgeführt. Herkömmliche Reibbelagformulierungen enthalten zum Beispiel Kieselgur als Füllstoff. Die Morphologie, Korngrößenverteilung, Behandlung und auch die Abbaustätte dieser Kieselgure können das Reibverhalten, insbesondere den Reibwert, über einer Differenzdrehzahl im Betrieb des Nasslauf-Reibbelags im Verlauf beeinflussen. Bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen und Untersuchungen wurde herausgefunden, dass durch den Einsatz von Bentonit eine deutliche Erhöhung des Reibwertniveaus und des statischen Reibwertes bei weiterhin positiven Reibwertgradienten über der Differenzdrehzahl erreicht werden kann. Dabei kann der Füllstoff Bentonit entweder einen herkömmlichen Füllstoff komplett oder in Teilen ersetzen. Der Füllstoff Bentonit kann in ein- oder auch in mehrlagigen Reibpapieren in verschiedenen Lagen vorteilhaft eingesetzt werden. Bei dem Bentonit handelt es sich um ein Tonmineral, das als Schichtsilikat über einen schuppenförmigen Aufbau verfügt. Der Nasslauf-Reibbelag mit dem Bentonit als Füllstoff eignet sich zum Beispiel sehr gut für den Einsatz in Doppelkupplungsgetrieben. Das Reibbelagmaterial mit dem Füllstoff Bentonit ist aber auch sehr gut für den Einsatz in folgenden Anwendungen geeignet: Drehmomentwandler, Automatikgetriebe, Lock-up, Doppelkupplung, Synchronisation und weitere nasslaufende Reibanwendungen. Nasslaufend bedeutet, dass der Nasslauf-Reibbelag im Betrieb mit einem flüssigen Schmier- und/oder Kühlmedium, wie Öl, in Kontakt kommt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Nasslauf-Reibbelag als einzigen Füllstoff Bentonit enthält. Bei dem als Füllstoff verwendeten Bentonit handelt es sich zum Beispiel um ein weißes Pulver mit einem Schüttgewicht von zirka einhundertvierundvierzig Gramm pro Liter.
Ein nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel des Nasslauf-Reibbelags ist dadurch gekennzeichnet, dass der Nasslauf-Reibbelag als einen von mehreren Füllstoffen Bentonit enthält. Der Füllstoff Bentonit kann zum Beispiel mit mindestens einem herkömmlichen Füllstoff, wie Kieselgur, kombiniert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Nasslauf-Reibbelags ist dadurch gekennzeichnet, dass der Nasslauf-Reibbelag mehrere Lagen umfasst, von denen mindestens eine als Füllstoff Bentonit enthält. Wenn der Nasslauf-Reibbelag eine Unterschicht und eine Oberschicht umfasst, dann enthält die Oberschicht vorzugsweise Bentonit. Die Unterschicht enthält dann vorzugsweise kein Bentonit.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Nasslauf-Reibbelags ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bentonit als Hauptbestandteil Montmorillonit enthält. Das Bentonit auf der Basis eines Montmorillonits hat sich bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen und Untersuchungen als besonders vorteilhaft erwiesen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Nasslauf-Reibbelags ist dadurch gekennzeichnet, dass der Nasslauf-Reibbelag mindestens eine Unterschicht und mindestens eine Oberschicht aufweist, die Bentonit enthält. Die Unterschicht ist vorteilhaft mit Fasern verstärkt. Bei den Fasern handelt es sich zum Beispiel um Carbonfasern, die auch als Kohlenstofffasern bezeichnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Unterschicht vorteilhaft Aramidfasern enthalten. Die Oberschicht enthält vorzugsweise keine Verstärkungsfasern.
Ein nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel des Nasslauf-Reibbelags ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberschicht Aramid und/oder Linters enthält. Das Aramid ist vorzugsweise in die Kunststoffmatrix der Oberschicht eingebettet. Als Linter werden längere Samenhaare von Baumwolle bezeichnet.
Ein nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel des Nasslauf-Reibbelags ist dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschicht Aramid, Diatomeenerden, Linters und/oder Fasern, insbesondere Kohlenstofffasern, enthält. Zur Darstellung der Kunststoffmatrix wird vorteilhaft ein Kunstharz verwendet. Bei dem Kunstharz handelt es sich zum Beispiel um ein Phenolharz.
Ein nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel des Nasslauf-Reibbelags ist dadurch gekennzeichnet, dass der Nasslauf-Reibbelag ein Papierbelag ist. Papierbeläge werden so oder ähnlich hergestellt wie Papier. Bei der Herstellung von Papierbelägen wird zunächst zum Beispiel eine Papierbahn erzeugt. Aus der Papierbahn können die Papierbeläge herausgeschnitten werden.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Reibbelagmaterial zur Herstellung eines vorab beschriebenen Nasslauf-Reibbelags. Das Reibbelagmaterial ist separat handelbar.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Reiblamelle mit mindestens einem vorab beschriebenen Nasslauf-Reibbelag. Die Reiblamelle umfasst vorzugsweise einen Belagträger, an welchem mindestens ein vorab beschriebener Nasslauf-Reibbelag befestigt ist. An dem Belagträger sind vorzugsweise zwei vorab beschriebene Nasslauf-Reibbeläge befestigt. Die Nasslauf-Reibbeläge sind vorzugsweise stoffschlüssig, zum Beispiel durch Kleben, mit dem Belagträger verbunden. Darüber hinaus können die Nasslauf-Reibbeläge mit dem Belagträger vernietet sein.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine nasslaufende Lamellenkupplung mit mindestens einer vorab beschriebenen Reiblamelle. Die nasslaufende Lamellenkupplung wird vorzugsweise im Automobilbereich eingesetzt.
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 stark vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Belagträgers mit zwei Nasslauf-Reibbelägen im Querschnitt;
2 eine Anordnung des Belagträgers mit den Nasslauf-Reibbelägen aus 1 zwischen zwei Gegen-Kupplungsteilen aus einem Stahlmaterial und
3 eine vereinfachte Darstellung eines Lamellenpakets mit nasslaufenden Kupplungsteilen und mit nasslaufenden Gegen-Kupplungsteilen aus einem Stahlmaterial.

In 1 ist ein Nasslauf-Kupplungsteil 1 mit einem Belagträger 3 stark vereinfacht im Querschnitt dargestellt. Der Belagträger 3 umfasst einen Grundkörper 5, der im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe mit einem rechteckigen Ringquerschnitt aufweist.
An dem Grundkörper 5 sind zwei Nasslauf-Reibbeläge 6, 7 befestigt. Die Nasslauf-Reibbeläge 6, 7 haben ebenfalls die Gestalt von Kreisringscheiben mit einem rechteckigen Ringquerschnitt. Die Nasslauf-Reibbeläge 6, 7 haben den gleichen Außendurchmesser wie der Grundkörper 5 des Belagträgers 3. Der Belagträger 3 hat einen kleineren Innendurchmesser als die Nasslauf-Reibbeläge 6, 7.
Bei dem Nasslauf-Kupplungsteil 1 handelt es sich zum Beispiel um eine Innenlamelle einer Lamellenkupplung. Zur Darstellung einer drehfesten Verbindung mit einem Innenlamellenträger der Lamellenkupplung weist der Belagträger 3 radial innen zum Beispiel eine Innenverzahnung auf.
In 2 ist das Nasslauf-Kupplungsteil 1 aus 1 zwischen zwei nasslaufenden Gegen-Kupplungsteilen 11, 12 angeordnet. Die beiden Gegen-Kupplungsteile 11, 12 haben jeweils einen Grundkörper 15, 16 in Gestalt einer Kreisringscheibe mit einem rechteckigen Ringquerschnitt.
Ein Innendurchmesser der Grundkörper 15, 16 der Gegen-Kupplungsteile 11, 12 ist genauso groß wie der Innendurchmesser der Nasslauf-Reibbeläge 6, 7 im Belagträger 3. Allerdings haben die Gegen-Kupplungsteile 11, 12 einen größeren Außendurchmesser als der Belagträger 3 mit den Nasslauf-Reibbelägen 6, 7.
Bei den Gegen-Kupplungsteilen 11, 12 handelt es sich zum Beispiel um Außenlamellen der vorab beschriebenen Lamellenkupplung. Zur Darstellung einer drehfesten Verbindung mit einem Außenlamellenträger sind die Gegen-Kupplungsteile 11, 12 radial außen vorteilhaft mit einer Außenverzahnung ausgestattet.
Die Nasslauf-Reibbeläge 6, 7 an dem Belagträger 3 sind aus einem Nasslauf-Reibbelagmaterial gebildet. Der Belagträger 3 ist aus einem Stahlmaterial gebildet. Die Gegen-Kupplungsteile 11, 12 sind ebenfalls aus einem Stahlmaterial gebildet.
In 3 ist vereinfacht ein Lamellenpaket 20 einer Lamellenkupplung dargestellt. Das Lamellenpaket 20 umfasst zusätzlich zu dem Nasslauf-Kupplungsteil 1 drei weitere Nasslauf-Kupplungsteile 22, 23 und 24. Die Nasslauf-Kupplungsteile 22 bis 24 sind genauso ausgeführt wie das Nasslauf-Kupplungsteil 1. Die Nasslauf-Kupplungsteile 1, 22 bis 24 stellen in dem Lamellenpaket 20 Innenlamellen dar.
Das Lamellenpaket 20 umfasst darüber hinaus zusätzlich zu den Gegen-Kupplungsteilen 11, 12 aus 2 drei weitere nasslaufende Gegen-Kupplungsteile 33, 34, 35. Die nasslaufenden Kupplungsteile 1, 22 bis 24 sind im Wechsel mit den nasslaufenden Gegen-Kupplungsteilen 11, 12, 33 bis 35 angeordnet.
Die Gegen-Kupplungsteile 11, 12 und 33 bis 35 stellen Außenlamellen des Lamellenpakets 20 dar. Dabei stellt das Gegen-Kupplungsteil 11 eine in 3 linke Endlamelle des Lamellenpakets 20 dar. Analog stellt das in 3 rechts angeordnete Gegen-Kupplungsteil 35 eine zweite Endlamelle des Lamellenpakets 20 dar. Die nasslaufenden Kupplungsteile 1, 22 bis 24 sind jeweils zwischen zwei Gegen-Kupplungsteilen 11, 12; 33, 34; 34, 35 angeordnet.
Die Nasslauf-Reibbeläge 6, 7 umfassen jeweils eine Unterschicht, die auch als Underlayer bezeichnet wird, und eine Oberschicht, die auch als Overlayer bezeichnet wird. Die Unterschicht besteht zum Beispiel aus Aramid, Diatomeenerden, Linters, Carbonfasern und Harz. Die Oberschicht besteht zum Beispiel aus Aramid, Bentonit, Linters und Harz.
Das Bentonit wird als Füllstoff nur in der Oberschicht verwendet. Bei dem verwendeten Bentonit handelt es sich vorzugsweise um ein chemisch modifiziertes Schichtsilikat auf Montmorillonitbasis mit der Kurzbezeichnung EXM 1936. Dabei handelt es sich um ein weißes Pulver mit einem Schüttgewicht von zirka einhundertvierundvierzig Gramm pro Liter.
Bezugszeichenliste

1: Nasslauf-Kupplungsteil
3: Belagträger
5: Grundkörper
6: Nasslauf-Reibbelag
7: Nasslauf-Reibbelag
11: Gegen-Kupplungsteil
12: Gegen-Kupplungsteil
15: Grundkörper
16: Grundkörper
20: Lamellenpaket
22: Nasslauf-Kupplungsteil
23: Nasslauf-Kupplungsteil
24: Nasslauf-Kupplungsteil
33: Gegen-Kupplungsteil
34: Gegen-Kupplungsteil
35: Gegen-Kupplungsteil

Claims

Nasslauf-Reibbelag (6,7) mit einer Kunststoffmatrix, die mindestens einen Füllstoff enthält, wobei der Nasslauf-Reibbelag (6,7) als Füllstoff Bentonit enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Nasslauf-Reibbelag (6,7) als einzigen Füllstoff Bentonit enthält.
Nasslauf-Reibbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nasslauf-Reibbelag (6,7) mehrere Lagen umfasst, von denen mindestens eine als Füllstoff Bentonit enthält.
Nasslauf-Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bentonit als Hauptbestandteil Montmorrilonit enthält.
Nasslauf-Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nasslauf-Reibbelag (6,7) mindestens eine Unterschicht und mindestens eine Oberschicht aufweist, die Bentonit enthält.
Nasslauf-Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nasslauf-Reibbelag (6,7) ein Papierbelag ist.
Reibbelagmaterial zur Herstellung eines Nasslauf-Reibbelags (6,7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.