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Die Erfindung betrifft einen Kupplungsbelag für Scheibenreibungskupplungen,
bestehend aus wenigstens einer ringförmigen, aus spiralförmig aufgewickelten Asbestfasern
gebildeten Reibschicht, die mit einem Bindemittel aus hitzehärtbarem Harz, Kautschuk
und Reibmaterial-Füllstoff imprägniert ist, und einer mit der Reibschicht deckungsgleichen
und mit dieser zusammengepreßten und verbundenen Trägerschicht aus Asbestfasern,
die ebenfalls mit einem Bindemittel aus hitzehärtbarem Harz imprägniert ist.
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Es ist bekannt, Kupplungsbeläge der eingangs genannten Art gegen Beanspruchungen
durch Zentrifugalkraft dadurch- zu sichern, daß man auf einer Fläche der Perlschicht
ein Metallblech von gleichem Maß oder eine Faserschicht oder Folie aus einem filzartigeji
oder gewebten Material befestigt. Nachteilig bei der Verwendung der Metallbleche
ist das hohe Trägheitsmoment, während die durch Faserschichten oder Folien verstärkten
Kupplungsb#läge meist nicht ausreichend gegen die bei hohen Drehzahlen auftretenden
Zerreißkräfte gesichert sind. -
Ferner ist es bekannt, einen Kupplungsbelag
durch eine Trägerschicht aus Asbestfasem zu verstärken, indem auf die aus spiralförmig
aufgewickelten Asbestfasem gebildete Reibschicht deckungsgleich die ebenfalls aus
Asbestfasem bestehende Trägerschicht gebracht wird.
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Bei dieser bekannten Ausführungsform sind die einzelnen Schichten
durch hitzehärtbare Harze verbunden. Die Verstärkungsscheibe ist als flacher, ausgestanzter
Körper ausgebildet. Die Zerreißfestigkeit ist entsprechend begrenzt und genügt bei
hohen Drehzahlen beim Übertragen großer Drehkräfte nicht den Betriebsbedingungen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einenKupphingsbelagfürScheibenreibungskupplungen
zu schaffen, der bei hohen Drehzahlen die Übertragung großer Drehkräfte gestattet.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in an sich
bekannter Weise die Reibschicht -aus einem Gewebestreifen aus Kett- und Schußfäden
aufgewickelt ist und die - Trägerschicht aus einem Band spiralig aufgewickelt
ist, das aus zusammengepreßten, hochporösen, trocken gekardeten Spinnasbestfasem
b.-steht. Dabei ist es besonders giinstig, wenn beiderseits derTrägerschichtje eineReibschichtangeordnetist.
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Bei vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Kettfäden und/oder
Schußfäden mit Drähten verstärkt. Derartige Drähte können aus Messing, Kupfer, Zink,
Blei oder anderen Metallen bestehen.
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Bei einer weiteren bevorzugten -Ausführungsforin der Erfindung ist
das Spinnasbestfaserband der Trägerschicht durch ein in die Spinnasbestfasern eingelagertes
offenmaschiges Glasgewebe verstärkt. Solch eine Verstärkung kann in der Weise
ausgeführt werden, daß man das trocken gekardete Asbestgewebe und ein Glastuch zusammenbringt
und sie durch zwei Walzen leitet, wodurch sie zusammengepreßt werden und die trocken
gekardeten Asbestfasern die Maschen des Glasgewebes füllen und so miteinander und
mit den Fäden des Glasgewebes verankert werden. Vorzugsweise weist das Glasgewebe
auf beiden Seiten ein aufgebrachtes Gewebe aus trocken gekardeten Asbestfasern auf.
Die Asbestfasem der betreffenden Gewebe und die Fäden des Glasgewebes werden miteinander
verankert, indem man die zusammengesetzte Einheit zwischen Druckwalzen, -biSschriebg;..
Iiindurchleitet. Weiterhin ist es von besonderem Vorteil, wenn die T rägerschicht
zu etwa 20 bis 55 Gewichtsprozent aus Bindemittelfeststoffen besteht. Ferner
ist es zweckmäßig, wenn die Reibschicht zu etwa 40 bis 75 Gewichtsprozent
aus Bindemittelfeststoffen und das Bindemittel zu etwa 25 bis 75 0/,
aus Kautschuk und zu etwa 75 bis etwa 25 0/, aus hitzehärtbarem Harz
besteht. Die 20 bis 55 0/, Bindungsmittelfeststoffe sind auf das Gesamtgewicht
dieser- Feststoffe und des Gewebematerials bezogen. Von den Zeichnungen zeigen F
i g. 1 die Vorderansicht eines verstärkten Kupplungsbelages, F i
g. 2 die Seitenansicht eines Kupplungsbelages, der aus drei Schichten aufgebaut
ist, F i g. 3 einen vergrößerten Abschnitt der Seitenansicht des Kupplungsbelages
nach F i g. 2, von dem ein Teil im Schnitt gezeigt ist, F i g. 4 einen
vergrößerten Abschnitt des in der Reibschicht des KupplungsbelagesverwendetenAsbestgewebes,
und F i g. 5 einen vergrößerten Abschnitt des verstärkten Asbestgewebes,
aus dem die Trägerschicht des Kupplungsbelages besteht.
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Eine ringförmige Reibschicht 10 besteht aus einem aufgewickelten
Band eines offenmaschigen Asbest-oder anderen Gewebes, das mit einer Bindemittelmasse
imprägniert ist, welche aus Kautschuk, hitzehärtbarem Harz-Bindemittel und einem
Reibmaterial-Füllstoff besteht. Zwecks Erhöhung der Zerreiß- bzw. Berstfestigkeit
der Reibschicht ist eine Fläche der Reibschicht 10 mit einer ringförmigen
Trägerschicht 11
verbunden, die aus einem spiralig aufgewickelten Band dünner,
flexibler, verdichteter und zusammengepreßter trocken gekardeter Spinnasbestfasern
von relativ hoher Porosität besteht. Diese Fasern sind mit einem hitzehärtbaren
Harzbindemittel imprägniert, dessen Zusammensetzung sich mit dem Bindemittel der
Reibschicht 10 verträgt. Zur Verbindung miteinander werden die Reibschicht
10 und die Trägerschicht 11 zusammengepreßt und zum Härten oder Abbinden
der Bindemittel auch mit Hitze behandelt.
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BÜ der Ausführungsform nach den F i g. 2 und 3
besteht
der Kupplungsbelag aus eiaem Paar von Reibschichten 10 der obengenannten
Art, die die gleichen Maße haben wie die Fläche der ihnen zugewandten Seite der
Trägerschicht 11, mit der sie verbunden sind. Auch in diesem Fall besteht
die Trägerschicht 11 aus dem oben beschriebenen aufgewickelten Band aus trocken
gekardeten Spinnasbestfasern.
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Die Kupplungsbeläge sind mit Bohrungen 12 für Nieten und Senkungen
13 für die Nietköpfe versehen, um sie an eine nicht gezeigten Kupplungsscheibe
anzunieten.
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Der Streifen oder das Band aus Fasermaterial, aus dem die Reibschicht
10 besteht, ist ausKett-undSchußfäden oder Füllmateriahen aus Asbestgarn
locker gewebt. Der Streifen bzw. das Band kann aus einem größeren Stück Asbesttuch
oder Asbestgewebe ausgeschnitten sein. Dazu wird das Tuch auf eine Rolle gewickelt
und anschließend in mehrere Bänder oder Streifen erwünschter Breite getrennt.
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Bei der Herstellung des Streifenmaterials für die Reibse hicht
10 können die Garne aus Asbestfasern allein oder im Gemisch mit anderen Fasern,
wie beispielsweise Baumwolle, Wolle, Kunstseide, Leinen oder Jute hergestellt werden.
Beim Weben der Streifen können auch Verstärkungsfäden oder -stränge aus
irgendeinem
der obigen Fasermaterialien verwendet werden.
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Die Garne sind ferner mit feinen Metalldrähten verstärkt. Das in den
F i g. 3 und 4 erläuterte Gewebe besteht aus Asbest-Kettfäden 14 und Asbestschußfäden
15, bei dem die Kettfäden 14 mit Messingdrähten 16 verstärkt sind.
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Ein zur Herstellung des die Reibschicht 10 bildenden Streifens
verwendbares Gewebe kann aus Kett- und Schußfäden gebildet sein, die aus einem Gemisch
von etwa 75 GewichtsprozentAsbestspinnfasernund 25 Gewichtsprozent
organischen Fasern, wie Baumwollfasern, bestehen und mit Messingdraht von einem
Durchmesser von etwa 0,2 mm verstärkt sind. Bevor das Gewbe in die die Reibschicht
10 bildenden Streifen geschnitten wird, wird es mit einem Bindemittel imprägniert,
das aus Kautschuk, hitzehärtbarem Harz und Reibmaterial-Füllstoff besteht.
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Der Kautschukbestandteil des Bindemittels kann entweder aus NatLirkautschuk
oder einem synthetischen Kautschuk, wie Polychloropren, Butadienstyrolmischpolymer,
Butadienacrylnitrilmischpolymer, den jüngst entwickelten Kohlenwasserstoffkautschukarten,
wie einem Mischpolymer von Äthylen, Propylen und einem dritten Monomer, wie Dicyclopentadien,
das die ungesättigten Bindungen für die Härtung bildet, usw. bestehen. Natürlich
enthält das Bindemittel auch bekannte Vulkanisierungs- und Stabilisierungsmittel
für Kautschuk.
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Außer dem Kautschuk enthält das Bindemittel der Reibschicht auch ein
hitzehärtbares Harz, das mit dem Kautschukbestandteil verträglich ist. Verschiedene
hitzehärtbare Harze sind für solche Bindemittelzusammensetzungen geeignet, speziell
jene vom Phenoltyp, wie Phenolaldehyde und speziell Phenolformaldehyd, das, falls
erwünscht, in einer ölniodifizierten Form vorliegen kann, wie beispielsweise ein
para-t-Butylphenolformaldehydharz.
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Die Bindemittelzusammensetzung für die Reibschicht enthält weiterhin
ein herkömmliches Reibmaterial als Füllstoff. Solche Füllstoffe bestehen gewöhnlich
aus anorganischen Materialien, wie Bleiglätte und Baryten, oder aus einem organischen
Füllstoff, wie Teilchen von polymerisiertem Marknußöl.
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Typische Bindemittelzusammensetzungen, die speziell für die Imprägnierung
der Reibschichten der Kupplungsbeläge nach der Erfindung geeignet sind, sind folgende,
wobei die Teile als Gewichtsteile angegeben sind:
| Kautschuk |
| (Butadien-Styrol-Mischpolymer) 5 bis 15 |
| Kautschukbeschleuniger ........ 0,05 bis 0,5 |
| Schwefel ...................... 1 bis 12 |
| Schwerspat (Baryt) ............. 30 bis 50 |
| Bleiglätte ..................... 10 bis 40 |
| Graphit ...................... 0,5 bis 10 |
| Phenolformaldehydharz ......... 5 bis 15 |
Vorzugsweise enthält die Bindemittelzusammensetzung für die Reibschicht etwa
25 bis
750/, Kautschukfeststoffe und etwa
75 bis
25 0/, hitzehärtbare Harzfeststoffe, bezogen auf das Gesamtgewicht der beiden
Bestandteile.
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Das Gewebe, aus dem die die Reibschicht 10 bildenden Streifen
bestehen, können in der Weise mit Bindemittel imprägniert werden, daß man das Gewebe
durch eine Lösung des Bindemittels hindurchführt und den Überschuß in geeigneter
Weise, beispielsweise durch Quetschwalzen, entfernt. Das Gewebe wird dann auf eine
Temperatur erhitzt, bei der das Lösungsmittel entfernt wird, die jedoch unterhalb
derjenigen liegt, die für die Härtung des Harzes erforderlich ist. Das imprägnierte
Gewebe enthält vorzugsweise etwa 40 bis 75 0/, Bindemittelfeststoffe, bezogen
auf das Gesamtgewicht von Gewebe und Bindemittel.
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Das imprägnierte Gewebe kann dann zu einer Rolle des erwünschten Durchmessers
aufgewickelt und in Scheiben von beispielsweise 0,3 bis 0,6 cm Dicke
zerschnitten werden, je nach der gewünschten Dicke fertigen Kupplungsbelages.
Die sich ergebenden Scheiben sind dann zur Verbindung mit der Trägerschicht vorbereitet.
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Die Trägerschicht 11 besteht aus dünnen, flexiblen, verdichteten
und zusammengepreßten trocken gekardeten Asbestspinnfasern. Asbestfasern, die für
diesen Zweck geeignet sind, sind Chrysotil, Crocidolit oder Amosit. Die Länge der
verwendeten Asbestfasern kann im Bereich von etwa 0,3 bis 3,8 cm oder
größer liegen, wobei die bevorzugte Durchschnittslänge bei etwa 1 cm liegt.
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Obwohl infolge des Kardens die Fasern in Längsrichtung einer Lage
etwas orientiert sind, sind die Fasern nur ungeordnet ausgerichtet. Diese ungeordnete
Ausrichtung ist für die innige Verbindung der Asbestfasern untereinander wichtig.
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Es können auch mehrere dieser Lagen übereinandergelegt werden, um
das erwünschte Endgewicht oder die gewünschte Dicke der Trägerschicht zu erreichen.
Vorzugsweise wird eine Bahn aus zwei oder mehr Lagen verwendet.
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In den Ausführungsformen nach F i g. 3 und 5 ist die
trocken gekardete Asbestspinnfaserschicht, die die Trägerschicht 11 bildet,
durch ein offenmaschiges Glasgewebe 17 verstärkt. Die verstärkte Bahn besitzt
gewöhnlich eine Dicke im Bereich zwischen etwa 0,25
und 0,38 mm.
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Die trocken gekardete Asbestspinnfaserschicht kann durch Mischungen
von Asbestfasern mit Trägerfasern, wie aus Kunstseide, Baumwolle, Nylon, Dacron,
Orlon usw. ersetzt sein. Sowohl natürliche wie auch synthetische Trägerfasern können
verwendet werden. Die Länge solcher Trägerfasern kann die gleiche sein, wie sie
oben für die Asbestfasern genannt wurde. Ein speziell gebräuchliches Fasergemisch
besteht aus 75 Gewichtsprozent Asbestspinnfasern und 25 Gewichtsprozent
Trägerfasern, wie Baumwollfasern.
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Man kann Glasgewebe aus verschieden großen Glasfäden für die Durchführung
dieser Erfindung verwenden.BeispielefürdieGarngrößensinddieGröße150, von der
13,7 km auf 454 g kommen, Größe 225, bei der
20,6 km auf 453,6 g kommen, sowie Größe 450, bei der 41,1 km auf
453,6 g kommen. Ein bevorzugtes Glasgewebe ist das aus Garnen der Größe
150.
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Ein Glasgewebeauf bau von 20 Garnen pro 25 mm für Kettfäden
und FüRfäden ist speziell geeignet. Jedoch können auch Glasgewebe mit einer größeren
Zahl von Garnen pro cm sowohl der Kettfäden wie auch der Füllfäden verwendet werden,
vorausgesetzt, daß eine ausreichende Maschenfläche für die Asbestfasern vorliegt,
um diese in den Maschen des Glasgewebes zu verankern.
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Wenn erwünscht, kann die trocken gekardete Asbestbahn, ob durch Glasgewebe
verstärkt oder nicht, einer Schlichtung unterzogen werden, indem man das Material
in eine verdünnte Lösung eines Schlichtungsmittells, wie Stärke, eintaucht. Die
Schlichtung wird vorzugsweise
so reguliert, daß sich etwa
1 bis 2 Gewichtsprozent der Schlichtungsfeststoffe in die Bahn einlagern
und auf diese Weise in einem porösen Zustand lassen, so daß sie leicht mit einer
Bindemittelzusammensetzung imprägniert werden kann.
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Bevor die Bahn zu Streifen zerschnitten wird, die für die Bildung
der Trägerschicht 11 geeignet sind, wird es mit einer Bindemittelzusammensetzung
imprägniert, die aus einem hitzehärtbaren organischen Bindemittel, wie einem Phenolharz,
speziell einem Phenolformaldehydharz, besteht. Die Bindemittelzusammensetzung kann
auch Kautschuk, entweder Naturkautschuk oder synthetischen Kautschuk, enthalten
und kann auch dieKautschuk-I-Iarz-ZusammensetzungderReibschicht ohne den ReibungsmaterialfüRstoff
enthalten. Das trocken gekardete Asbestmaterial kann mit Bindemittel in der gleichen
Weise imprägniert werden, wie sie in Verbindung mit dem Gewebe für die Verwendung
in der keibschicht beschrieben wurde. Die trockene, imprägnierte Bahn kann dann
zu dem erwünschten Durchmesser aufgewickelt und in Scheiben, beispielsweise von
0,3 bis 0,6 cm, je nach der gewünschten Dicke des fertigen
Kupplungsbelages geschnitten werden.
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Eine gewickelte, die Reibschicht darstellende Scheibe und eine gewickelte,
die Trägerschicht bildende Scheibe werden aufeinander gelegt, erhitzt und beispielsweise
in einer Form mit Druck beaufschlagt. Dabei werden der Belag verdichtet, die Bindemittelmassen
der betreffenden Schichten fließen zusammen, dringen in die Wicklungen ein und vereinigen
sich, und das Harzbindemittel und der Kautschuk werden in der Hitze gehärtet. AnschliePe:id
wird der Kupplungsbelag einer Nachbearbeitung, beispielsweise dem Schleifen der
Oberfläche, unterzogen. Die Nietlöcher 12 können während des Formverfahrens oder
nachfolgend durch Bohren und die Vertiefungen für die Nietköpfe durch Senken hergestellt
werden.
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Nach der Ausf ührungsform der F i g. 2 und 3
besteht
der Kupplungsbelag aus einer Trägerschicht 11,
die zwischen zwei Reibschichten
10 eingelagert ist und bei der die drei Schichten Hitze und Druck ausgesetzt
worden sind, um sie miteinander zu verbinden.
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Durch Veränderung der Breite der die Reib- und Trägerschicht bildenden
Streifen kann die Dicke des Kupplungsbelages innerhalb weiter Grenzen variiert werden.