DE1525334B1 - Reibbelag fuer schaltbare scheibenkupplungen oder bremsen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Reibbelag für schaltbare Scheibenkupplungen oder -bremsen, der einen Kohlenstoffanteil enthält, eine poröse Struktur mit ölgetränkten Poren aufweist und auf einem Stützkörper befestigt ist.
• Es sind Reibbeläge bekannt, die aus, festem Kohlenstoff (deutsche Patentschrift 752 937) oder aus gesintertem Kohlenstoff (deutsche Patentschrift 876509) oder aus Sintermetall mit Kohlenstoffeinlagerungen in den Poren (deutsche Auslegeschrift 1189 814, deutsche Patentschrift 899 560, britische Patentschrift 811123) bestehen, wobei der Kohlenstoffgehalt im Sinterkörper bis zu 60 Gewichtsprozent betragen '.kann. Bei all diesen Reibbelägen wirkt der Kohlenstoff als Gleitmittel zur Verhinderung eines Fressens der äufeinanderlaufenden Reibflächen. Nachteilig ist bei ihnen der relativ hohe Verschleiß, der insbesondere bei starker Belastung durch die Erhitzung der Reibflächen gefördert wird. Um Beeinflussungen des Reibungskoeffizienten durch Umgebungseinflüsse zu verringern, hat man ferner die Reibbeläge mit einem Imprägnierungsüberzug versehen (britische Patentschrift 807 776), welcher die Poren verschließt und so ein Eindringen von beispielsweise Luftfeuchtigkeit verhindert. Andererseits sind auch nichtporöse Reibbeläge bekannt (USA.-Patentschrift 2 954 853), welche aus Asbestfasern, Glimmerpulver, Korkstaub und Pflanzenzellulosematerialien zusammengesetzt sind. Derartige Beläge sind zwar unempfindlich gegen atmosphärische Einflüsse, jedoch neigen sie bei durch starke Beanspruchungen auftretender Erhitzung zum Verkohlen, da bei ihnen die innere Wärmeabführung schlecht ist, selbst wenn derartige Beläge in Öl laufen.
• Ein weiterhin bekannter Reibbelag (deutsche Auslegeschrift 1196 444) besteht aus Kohlenstoffverbindungen und hat eine poröse Struktur, deren Poren durch eine einmalige Öltränkung des Belages mit Öl gefüllt werden, wobei der Überschuß durch Erwärmung und Abtropfen entfernt wird. Das Öl wirkt ähnlich bei dauergeschmierten Sinterlagern als Vorrat für die Reibflächenschmierung, welche außerdem durch Graphitzusätze im Reibbelag selbst unterstützt werden kann. Bei sehr starker Beanspruchung treten jedoch auch bei solchen Reibbelägen Erwärmungsprobleme auf, da die unter solchen Bedingungen entstehende Hitze nicht in genügendem Maße abgeführt wird.
• Es sind andererseits Reibungskupplungen bekannt (deutsche Patentschrift 1089 594 und deutsches Gebrauchsmuster 1902 302), deren Lamellen in Öl laufen, das in einem Kreislauf umgepumpt wird. Zum Abfluß des Öles aus dem Raum zwischen den Lamellen beim Einrücken der Kupplung sind die Lamellen entweder gewellt ausgebildet oder mit Ablaufnuten versehen. Eine poröse Struktur der Reibbeläge- selbst ist nicht vorgesehen.
• Gegenüber diesen bekannten Reibbelägen und Kupplungen besteht die Aufgabe_ der Erfindung in der Erhöhung der Belastbarkeit er Reibbeläge, so daß sie sich auch bei sehr starken -Reibungskräften, wie sie bei großen geländegängigen Fahrzeugen wie Planierraupen, Erdbewegungsfahrzeugen und Baufahrzeugen auftreten, nur geringe Abnutzungserscheinungen und somit eine lange Lebensdauer aufweisen. Insbesondere soll für eine höhere Hitzebeständigkeit und eine bessere Wärmeabfuhr gesorgt werden, und das Verhältnis zwischen dem statischen und dem dynamischen Reibungskoeffizienten soll verbessert werden, damit ein weicher Kupplungs- oder Bremseingriff erreicht wird.
• Diese Aufgabe wird bei einem Reibbelag der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Kombination folgender, an sich bekannter Merkmale gelöst: a) der Kohlenstoff liegt in elementarer Form vor; b) der Kohlenstoffanteil liegt über 50 Gewichtsprozent; c) der Reibbelag steht unter Druckölschrnierung. Durch eine solche Kombination wird nicht nur die Hitzebeständigkeit des Reibbelages verbessert, da der elementare Kohlenstoff sich praktisch nicht mehr zersetzt, sondern auch die Wärmeabführung ist infolge der Druckölschmierung und der untereinander in Verbindung stehenden Porenkanäle verbessert, welche sich infolge des Öldurchsatzes nicht zusetzen können, weil Abriebteilchen aus den Poren herausgeschwemmt werden. Auf diese Weise wird die Belastbarkeit, also das übertragbare Drehmoment, und auch die Lebensdauer des Reibbelages wesentlich verbessert.
• Bei den bekannten Reibbelägen mit einem hohen Graphitanteil sind die durch die Erfindung erreichten Vorteile nicht erkannt worden, weil bei Trockenkupplungen die Abriebteilchen entweder selbst als Schmierstoff dienen, so daß die erforderliche -Belagschmierung nur über einen entsprechenden Verschleiß erreichbar ist, oder bei poröser Struktur die Poren verstopfen, so daß eventuell verwendetes Tränköl nicht in genügendem Maße: austreten kann und eine stärkere Erhitzung auftritt, welche zu Schwunderscheinungen und Zerstörungen der Reibbeläge führt. Diese Nachteile werden durch die Kombination der Merkmale der Erfindung vermieden, da hier das Drucköl für ein Freispülen der Porenkanäle sorgt, so daß die Wärme auch ans dem Inneren der Reibbeläge besser abgeführt wird. Die Schmierung wird hierbei nicht durch Graphitabriebteilchen, sondern durch das Öl bewirkt, welches in einem Kreislauf umgepumpt und zur Abführung der von den Reibbelägen aufgenommenen Wärme außerdem gekühlt wird. Für das Öl eignen sich gewöhnliche Getriebeöle. Infolge der Aufrechterhaltung konstanter Bedingungen an den Reibflächen bleibt der Reibungskoeffizient praktisch ebenfalls konstant, so daß die bei den bekannten Belägen auftretenden Schwunderscheinungen vermieden werden. Diese konstanten Verhältnisse sind vornehmlich"auf das Freischwemmen der untereinander in Verbindung stehenden Porenkanäle des Reibbelages zurückzuführen, wobei diese besondere Art der Porösität-eine-Bewggung des die Poren ausfüllenden Öles unter dem an der Reibfläche wirkenden Öldruck ermöglicht. Die- miteinander in Verbindung- stehenden Porenkanäle lassen sich durch eine geeignete Auswahl der Partikelgröße, des Bindestoffes oder -harzes, die Behandlungsdauer der Materialien und die Temperatur und den Druck beim Pressen und-Aushärten -in der gewünschten Weise ausbilden.
• Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung liegt der Kohlenstoff in Form von Graphit vor.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt der Kohlenstoff in Form von Petrolkoks vor. Vorteilhaft wird der Reibbelag in einer Mehrscheibenkupplung verwendet.
• Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer Mehrscheibenkupplung näher erläutert. Der Reibbelag kann aus Graphitpulver mit einem Bindestoff, beispielsweise einem Furfurolharz oder einem Phenol-Formaldehyd-Harz oder einem sonstigen durch Wärme aushärtbarem Harz bestehen; das Bindemittel kann auch statt eines Harzes aus Pech oder auch aus einem Material bestehen, welches in Kohlenstoff umwandelbar ist. Der Reibbelag läuft in einem Ölbad. Statt daß man graphitartige kristalline Formen von Kohlenstoff verwendet, können auch amorphe Stoffe verwendet werden, wie Petrolkoks, Lampenruß, Holzkohle, Kohlenmehl od. dgl. Günstige Resultate wurden mit folgenden Mischungen erzielt: 78 Gewichtsprozent künstliches Graphit und 22 Gewichtsprozent Furfurolharz.
• Das Belagmaterial wird auf einen festen, aus Metall bestehenden Stützkörper aufgeklebt. Zum Zwecke der Kühlung wird Öl zwischen die aufeinanderreibenden Flächen gebracht. In der Zeichnung ist eine Kupplung mit einer Mehrzahl abwechselnd vollständig aus Stahl bestehender- Lamellen und aus Stahl mit Belägen bestehender Lamellen dargestellt. Auch Bremsen der Art, bei denen der eine Lamellensatz oder eine Scheibe stationär ist, während der andere Satz oder eine Scheibe sich dreht, finden in Rahmen der Erfindung Anwendung. Da eine Kupplung und eine Bremse im wesentlichen auf demselben mechanischen Prinzip des Reibeingriffes beruhen, sei im folgenden der Ausdruck »Kupplung« als Oberbegriff für beides verwendet. In automatischen Getrieben dient eine derartige Kupplung häufig dem Zweck, die Drehung einer Welle zu verhindern, so daß das Getriebe automatisch auf ein anderes Übersetzungsverhältnis umschaltet.
• Die geringfügigen relativen Bewegungen der Lamellen gegeneinander beruhen im wesentlichen auf Scherungen eines dünnen Ölfilms, der ein zweckmäßiges Mittel zur Umwandlung kinetischer Energie in thermische Energie und zu deren Ableitung bildet, auch wenn schließlich der Ölfilm unterbrochen wird und ein Flächenkontakt der Oberflächen benachbarter Lamellen eintritt, deren Relativgeschwindigkeit schließlich gegen Null geht. Die Porosität des im wesentlichen aus Kohlenstoff bestehenden Reibbelages hält den Ölfilm dabei lange genug aufrecht, so daß sich die durch die Erfindung angestrebten Vorteile ergeben. Bei der in der Figur dargestellten Kupplung wird das Ö110 mit konstantem Druck durch die Öffnung 11 in der Mitte der antreibenden Welle 12'eingeführt, so daß Öl in die die Kupplung bewirkenden Flächen eingedrückt wird. Der den Antrieb bewirkende Teil 13 ist mit der Welle 12 durch eine Keilwellenverbindung S1 verbunden. Weitere Keilwellenteile S., verbinden den antreibenden Teil 13 mit Lamellen iC4, die je aus Stahlplatten bestehen, auf denen zwei Graphitbeläge aufgebracht sind. Die Lamellen 14 wirken mit drei anderen Lamellen 15 zusammen, die vollständig aus Stahl bestehen. Die Lamellen 15 sind durch eine Mehrzahl Stifte 17 mit dem angetriebenen Kupplungsteil 16 verbunden. In üblicher Weise wird Öl durch eine Öffnung 18 unter Druck eingeführt, um einen Kolben 19 zu bewegen, der die für Reibungskupplung miteinander bestimmten Flächen in Eingriff bringt. In der Figur nicht dargestellte Federn bewirken ein Lösen der Kupplung, wenn der Öldruck unterbrochen wird. Übliche Dichtungen 20 und 21 verhindern, daß das kühlende Öl und das für die Zwecke der Druckausübung zugeführte Öl austritt.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Reibbelag für schaltbare Scheibenkupplungen oder -bremsen, der einen Kohlenstoffanteil enthält, eine poröse Struktur mit ölgetränkten Poren aufweist und auf einem Stützkörper befestigt ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender, an sich bekannter Merkmale: a) der Kohlenstoff liegt in elementarer Form vor; b) der Kohlenstoffanteil liegt über 50 Gewichtsprozent; c) der Reibbelag steht unter Druckölschmierung.
2. 2. Reibbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoff in Form von Graphit vorliegt.
3. 3. Reibbelag nach- Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoff in Form von Petrolkoks vorliegt.
4. 4. Reibbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung in einer Mehrscheibenkupplung.