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Kupplungsscheibe
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Die Erfindung betrifft Kupplungsscheiben für Kraftfahrzeuge.
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Wegen der Verkehrsstauungen, die wegen der zunehmenden Fahrzeugzahlen
in den letzten Jahren entstanden sind, wird die Kupplung eines Kraftfahrzeuges außerordentlich
häufig betestigt und ungewöhnlich hohen Belastungen ausgesetzt. Da zusätzliche "Stop"-Signale
und "Langsamfahr"-Signale aufgestellt wurden, um Verkehrsunfälle zu verhindern,
nimmt die Häufigkeit des Abstoppens oder Anfahrens eines Kraftfahrzeuges und des
Fahrens eines Kraftfahrzeuges mit verminderter Geschwindigkeit ständig zu. Weiterhin
läßt ein unerfahrener Fahrer die Kupplung unnötigerweise schleifen. Aus diesem Grund
werden Kupplungsscheiben unter erschwerten Betriebsbedingungen verwendet und verschleissen
immer schneller.
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Wenn der Verschleiß zunimmt, wird nicht nur die Übertragung des Drehmomentes
von der Brennkraftmaschine auf die Achse schwierig, sondern auch die zugeordneten
Mechanismen und Bauteile können leicht beschädigt werden oder brechen. Wenn die
Kupplungsscheibe repariert oder gewartet werden soll, muß das Gangschaltungsgehäuse
abgebaut und wieder eingebaut werden. Es ist bekannt, daß dies zahlreiche Arbeitsstunden
erfordert und große Kosten verursacht,und zwar wegen der Einbaustelle und des Aufbaues
der Gangschaltung.
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Die Reibungsmaterialien, die zur Herstellung von Kupplungsschein ben
verwendet werden, sind organische Reibungsmaterialien, derei Hauptbestandteil synthetische
Harze sind oder Reibungsmateriali en aus gesintertem Metall.
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Das organische Reibungsmaterial weist einen großen Reibungskoeffizienten
auf, verschleißt jedoch sehr schnell. Dieses Material erzeugt jedoch kaum Gleiterscheinungen
und Kupplungsgeräusche.
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Weiterhin ist dessen PXeig,geriii,,Ogw
Reibungsmaterial
aus gesintertem Metall weist im Gegensatz hiers zu einen niedrigen Reibungskoeffizienten
auf und verschleißt sehr langsam, was bedeutet, daß dieses Material eine ausgezeichnete
Verschleißfestigkeit hat. Dieses Material kann auch unter schweren Betriebsbedingungen
eine lange Zeit halten und weist metallische Eigenschaften einschließlich einer
guten EJErmeleitfähigkeit auf, die es ermöglicht, daß Reibungswärme nach außen abgeführt
werden kann, wodurch das Auftreten von Wärmerissen (Heißpunkten) in den zugehörigen
Bauteilen (Treib- oder Schwungrad und Druckplatte) ausgeschaltet wird. Dieses Material
gleitet jedoch häufig und erzeugt oft Geräusche. Einige Tragplatten oder Scheibenfedern,
an denen Massen aus Reibungsmaterial aus gesintertem Metall befestigt sind, können
darüber hinaus erhöhten Drehmomenten ausgesetzt sein, so daß ein Brechen derartiger
Tragplatten häufig auftreten kann. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß sich
die Dickenabmessungen der Massen aus Reibungsmaterial aus gesintertem Metall, die
an diesen Tragplatten befestigt sind, innerhalb der Toleranzen verändern und das
Drehmoment dadurch auf die dickste Masse konzentriert wird. Reibungsmaterial aus
gesintertem Metall weist ferner den Nachteil auf, daß es sehr stark die zugeordneten
Bauteile (oder Druckplatte und Treib- oder Schwungrad) angreift, die dann leicht
verschleißen. Diese Bauteile sind aber sehr teuer.
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Anorganische Mineralfasern, wie beispielsweise Asbestfasern und Reibungsmodifiziermittel,
wie beispielsweise Gummi- oder Kautschukpulver, Ruß oder Silikapulver werden mit
einem organischen Harz gebunden, wie beispielsweise wärmehärtendem Phenol harz,
um ein organisches Reibungsmaterial zu erzeugen.
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Bisher verwendete Kupplungsscheiben weisen ein Reibungsmaterial auf,
welches entweder aus organischem Reibungsmaterial besteht oder aus einem Reibungsmaterial
aus gesintertem Metall, wie es
im Vorstehenden gekennzeichnet wurde.
Jede dieser Kupplungsscheiben brachte jedoch eine Vielzahl von Problemen, die den
im Vorstehenden beschriebenen Nachteilen dieser Materialien zuzuschreiben sind.
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Um diese Probleme zu lösen, wurde vorgeschlagen, ein Reibungsmaterial
zu verwenden, welches sowohl aus Reibungsmaterial aus gesintertem Metall als auch
aus organischem Reibungsmaterial zusammengesetzt ist. Ein derartiges Reibungsmaterial
kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß mehrere Massen aus Reibungsmaterial
aus gesintertem Metall auf einem metallischen Träger im gegenseitigen Abstand montiert
werden, wobei dann die Zwischenräume zwischen den Massen aus Sintermetall-Reibungsmaterial
mit einer Schicht aus organisch gebundenem Reibun<jsmaterial gefÜllt wird, welches
als TSauptbestandteil synthetische Harze aufweist (s. japanische Patentanmeldung
Nr. 13807/72).
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Durch die gleichzeitige Verwendung von Sintermetall- Reibungsmaterial
mit organischem Reibungsmaterial weist dieses material gesetzte Reibungsmaterial
die Vorteile auf, daß eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit erzielt wird, wobei
weniger starke An-l griffe auf die zugeordneten Bauteile erfolgen als bei irgendeinem
üblichen Reibungsmaterial.
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Das zusammengesetzte oder gemischte Reibungsmaterial, welches in der
japanischen Patentanmeldung Nr. 13807/72 beschrieben wird, wird jedoch dadurch hergestellt,
daß organisches Reibungsmaterial und Sintermetall-Reibungsmaterial ineinander eingelegt
wird, wodurch ein Mangel an Elastizität entsteht. Dadurch kann die Reibungsgleitoberfläche
der Kupplungsscheibe, bei der dieses zusammengesetzte Reibungsmaterial verwendet
wird, nicht in einen innigen Kontakt mit den zugeordneten Bauteilen gelangen.
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Erfindungsgemäß sind bei einer Kupplungsscheibe für Kraftfahrzeuge
mehrere Tragplatten voneinander getrennt am Umfang einer Platte befestigt,und Massen
aus organischem Reibungsmaterial und Massen aus Sintermetall-Reibungsmaterial sind
alternierend an beiden Oberflächen der Tragplatten befestigt, um die Reibungsgleitoberflächeder
Kupplungsscheibe zu bilden. Auf jeder Seite der Kupplungsscheibe ist eine Masse
aus organischem Reibungsmaterial oder aus Sintermetall-Reibungsmaterial an einer
einzelnen Tragplatte befestigt. Alternativ können die seitlichen Endabschnitte einer
jeden Masse aus organischem Reibungsmaterial verlängert sein und sich gegen die
beiden Tragplatten für das Sintermetall-Reibungsmaterial neben dieser Tragplatte
für das organische Reibungsmaterial anlegen und an diesen befestigt sein1.
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Durch die erfindungsgemäße Kupplungsscheibe werden die Vorteile des
organischen Reibungsmaterials mit denen des Sintermetall-Reibungsmaterials kombiniert,
da das Reibungsmaterial dieser Kupplungsscheibe aus beiden Materialtypen zusammengesetzt
ist.
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Das Reibungsmaterial der upplungsscheibe weist hervorragende Elastizitätseigenschaften
auf, da das organische Reibungsmaterial und das Sintermetall-Reibungsmaterial an
Tragplatten befestigt ist, die im gegenseitigen Abstand voneinander angeordnet sind.
Dies ist im Gegensatz zu jeder bekannten Kupplungsscheibe, bei der zusammengesetztes
Reibungsmaterial dadurch hergestellt wird, daß organisches Reibungsmaterial und
Sintermetall-Reibungsmaterial ineinander eingelegt werden. Die erfindungsgemäße
Kupplungsscheibe, die ein zusammengesetztes Reibungsmaterial der oben beschriebenen
Art verwendet, kann in einen sehr innigen Kontakt mit den zugeordneten Bauteilen
gelangen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen in der folgenden Beschreibung
unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen
Fig.
1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Kupplungsscheibe, Fig. 2 eine Seitenansicht
der in Fig. 1 dargestellten Kupplungsscheibe, Fig. 3 eine Draufsicht auf eine andere
Ausführungsform einer Kupplungsscheibe, Fig. 4 eine Seitenansicht der in Fig. 3
dargestellten Kupplungsscheibe und Fig. 5 eine Seitenansicht einer Kupplungsscheibe,
die ähnlich aufgebaut ist, wie die in den Fig. 3 und 4 dargestellte, mit der Ausnahme,
daß die Tragplatten für das organische Reibungsmaterial die Form von gewellten Platten
haben.
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In den Fig. 1 und 2 ist eine Kupplungsscheibe 1 dargestellt.
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Bei dieser Kupplungsscheibe 1 sind mehrere Tragplatten 3 und 3a alternierend
am Umfang einer Platte 2 befestigt,und Massen 4, 4a aus einem organischen Reibungsmaterial
und Massen 5, Sa aus einem Sintermetall-Reibungsmaterial sind an beiden Oberflächen
der Tragplatten 3 bzw. 3a befestigt. In den Fig. 1 und 2 kennzeichnen die Bezugsziffern
3 Tragplatten für organisches Reibungsmaterial und Bezugsziffern 3a kennzeichnen
Tragplatten für Reibungsmaterial aus gesintertem Metall. Wie der Draufsicht in Fig.
1 zu entnehmen ist, sind Massen 4 aus organischem Reibungsmaterial und Massen 5
aus Reibungsmaterial aus gesintertem Metall alternierend an den Tragplatten befestigt,
die in gegenseitigem Abstand voneinander angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel
weist, wie Fig. 2 zeigt, jede Tragplatte 3 ein Massenpaar 4, 4a aus einem organischen
Reibungsmaterial auf
welches an beiden Oberflächen der Tragplatte
einander gegen über liegend befestigt ist und jede Tragplatte 3a weist ein Massenpaar
5, 5a aus einem Reibungsmaterial aus gesintertem Metall auf, welches an beiden Oberflächen
dieser Tragplatte 3a einander gegenüberliegend befestigt ist. Es ist jedoch auch
möglich, eine derartige Anordnung zu treffen, daß jede Tragplatte 3 eine Masse 4
aus organischem Reibungsmaterial und eine Masse 5a aus Reibungsmaterial aus gesintertem
Metall aufweist, die auf beiden Oberflächen der Platte einander gegenüberliegend
angeordnet ! sind, wobei dann jede Tragplatte 3a eine Masse 5 aus Reibungsmaterial
aus gesintertem Metall und eine Masse 4a aus einem organischen Reibungsmaterial
trägt, die an beiden Oberflächen der Platte einander gegenüberliegend angeordnet
sind.
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In Fig. 1 sind mit den Bezugsziffern 6, 7 und 8 eine Keilnabe, Dämpfungskautschukkissen
oder Dämpfungsfedern und Nieten gekennzeichnet.
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In den Fig. 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kupplungsscheibe
dargestellt. Diese Kupplungsscheibe ist im wesentlichen in der gleichen Weise aufgebaut,
wie die in den Fig. 1 und 2 gezeigte, mit der Ausnahme, daß die seitlichen End+
abschnitte einer jeden Masse 4 aus organischem Reibungsmaterial' verlängert sind
und an den beiden der Tragplatte 3 für das organische Reibungsmaterial benachbarten
Tragplatten 3a für das Reibungsmaterial aus gesintertem Metall anliegen und an diesen
befestigt sind. Wie Fig. 4 zeigt, weist jede der Tragplatten 3 ein Massenpaar 4,
4a aus organischem Reibungsmaterial auf, welches an beiden Oberflächen dieser Tragplatten
3 einander gegenüberliegend befestigt ist, und jede der Tragplatten 3a weist ein
Massenpaar 5, 5a aus einem Reibungsmaterial aus gesintertem Metall auf, das an beiden
Oberflächen der Tragplatten einander gegenüberliegend angeordnet ist. Wie oben beschrieben,
ist es auch möglich, die Anordnung so zu treffen, daß jede
Tragplatte
3 eine Masse 4 aus organischem Reibungsmaterial und eine Masse 5a aus Reibungsmaterial
aus gesintertem Metall aufweist, die an beiden Oberflächen dieser Tragplatte einander
gegenüberliegend angeordnet sind, wobei ferner jede Tragplatte 3a eine Masse 5 aus
Reibungsmaterial aus gesintertem Metall und eine Masse 4a aus einem organischen
Reibungsmaterial aufweist, die an beiden Oberflächen dieser Tragplatte 3a einander
gegenüberliegend angeordnet sind.
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Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform sind die
Tragplatten 3 für das organische Reibungsmaterial und die Tragplatten 3a für das
Reibungsmaterial aus gesintertem Metall flache Platten. Wie Fig. 5 zeigt, können
jedoch die Tragplatten 3 für das organische Reibungsmaterial durch Tragplatten 3b
ersetzt werden, die anstelle von flachen Platten die Form von gewellten Platten
haben. Dieser Typ von Tragplatten 3b verbessert die Elastizitätseigenschaften des
gemischten oder zusammengesetzten Reibungsmaterials und ermöglicht, daß die Reibungsgleitoberfläche
der Kupplungsscheibe in einen innigeren Kontakt mit den zugehörigen Bauteilen gelangt.
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Bei diesen Kupplungsscheiben sind die Massen aus Reibungsmaterial
aus gesintertem Metall und die Massen aus organischem Reibungsmaterial vorzugsweise
an den Tragplatten derart befestigt, daß die Oberflächen der Massen aus organischem
Reibungsmaterial sich über diejenigen der Massen aus Reibungsmaterial aus gesintertem
Metall um etwa 0,1 bis 0,2 mm erheben.
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Durch den im Vorstehenden beschriebenen Aufbau werden diese Kupplungsscheiben,
verglichen mit üblichen Kupplungsscheiben, deren Reibungsmaterial lediglich aus
gesintertem Metallreibungsmaterial besteht, beträchtlich billiger. Im Betrieb wird
die
Reibungsscheibe in Gleitkontakt mit dem Treib- oder Schwungrad
und der Druckplatte gebracht. Die Verschleiß- oder Abriebteilchen des Reibungsmaterials
aus gesintertem Metall haften an den Oberflächen des organischen Reibungsmaterials
und verbessern dadurch deren Lebensdauer, so daß die erfindungsgemäße Reibungsscheibe
für eine längere Zeit verwendet werden kann als irgendeine übliche Reibungsscheibe,
deren Reibungsmaterial lediglich aus einem organischen Reibugsmaterial besteht.
Die gleichzeitige Verwendung von Reibungsmaterial aus gesintertem Metall, welches
gute Wärmeleitungseigenschaften hat, ermöglicht es, daß die Reibungswärme, die in
den zugehörigen Bauteilen (oder Treib-oder Schwungrad und Druckplatte) erzeugt wird,
zur Außenseite hin abfließen kann, und dadurch wird das Auftreten von thermischen
Rissen in diesen Bauteilen verhindert. Bei bekannten Kuppe lungsscheiben, deren
Reibungsmaterial lediglich aus einem Sintermetall-Reibungsmaterial besteht, weist
jede einzelne Tragplatte eine einzelne Masse aus Sindermetallreibungsmaterial auf,
die an jeder Oberfläche befestigt ist. Wenn eine große Anzahl von Tragplatten, beispielsweise
sieben bis zwölf Tragplatten, verwendet werden, besteht die Neigung, daß das Drehmoment,
wie oben beschrieben, auf einige bestimmte Massen aus Sintermetall-Reibungsmaterial
konzentriert wird, und dadurch erfolgt ein Bruch der Basen der Tragplatten, an denen
diese Massen aus Sintermetall-Reibungsmaterial befestigt sind. Gemäß der Erfindung
verhindert die gleichzeitige Verwendung von organischem Reibungsmaterial das Auftreten
einer derartigen Drehmomentkonzentration und verhindert das im Vorstehenden beschriebene
Brechen der Tragplatten. Insbesondere bei der in den Fig. 3 bis 5 dargestellten
Ausführungsform, bei der die seitlichen Endabschnitte einer jeden Masse aus organischem
Reibungsmaterial gegen zwei benachbarte Tragplatten für das Reibungsmaterial aus
geslntertem Metall anliegen und an diesem befestigt sind, wird
das
im Vorstehenden beschriebene Auftreten von Brüchen in den Tragplatten in einem ganz
erheblichen Ausmaß ausgeschaltet.
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Ähnlich wie bei der Kupplungsscheibe, die in der japanischen Patentanmeldung
Nr. 13807/72 beschrieben wird, wird bei der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe ein
Reibungsmaterial verwendet, welches sowohl aus organischem Reibungsmaterial als
auch aus Sintermetall-Reibungsmaterial besteht. Das zusammengesetzte Reibungsmaterial,
welches erfindungsgemäß verwendet wird, weist jedoch Massen aus organischem Reibungsmaterial
und Massen aus Sintermetall-Reibungsmaterial auf, die an einzelnen Tragplatten montiert
sind, welche im gegenseitigen Abstand voneinander angeordnet sind. Auch bei den
in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsformen, bei denen die seitlichen Endabschnitte
einer jeden Masse aus organischem Reibungsmaterial an den beiden benachbarten Tragplatten
für das Reibungsmaterial aus gesintertem Metall befestigt sind, ist der größte Teil
einer jeden Masse aus organischem Reibungsmaterial an einer Tragplatte für organisches
Reibungsmaterial befestigt, welche von den Tragplatten für das Reibungsmaterial
aus gesintertem Metall im Abstand angeordnet ist. Dadurch wird im Gegensatz zu dem
zusammengesetzten Reibungsmaterial, welches in der zitierten japanischen Patentanmeldung
Nr. 13807/72 beschrieben wird, eine ausgezeichnete Elastizität erzielt, wobei bei
der Einrichtung nach der zitierten japanischen Patentanmeldung organisches Reibungsmaterial
mit Reibungsmaterial aus gesintertem Metall kombiniert ist, um ein Ganzes zu ergeben.
Die erfindungsgemäße Kupplungsscheibe, bei der ein derartig zusammengesetztes Reibungsmaterial
verwendet wird, kann in einen sehr innigen Kontakt mit den zugehörigen Bauteilen
gelangen.