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Reibkörper für Kupplungen/Bremsen
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Titel: Reibkörper für Kupplungen/Bremsen Die Erfindung bezieht sich
auf Reibkörper, wie Lamellen für Kupplungen/Bremsen oder Synchronteile (Synchronringe,
Kupplungskörper o.ä.) mit in ihren Reibflächen eingearbeiteten Nuten, insbesondere
auf rotationssynmetrischeReibkörper (Synchronring, Lamelle) und auf Vorrichtungen
zum Herstellen insbesondere der Lamellen mit einseitig bzw. zweiseitig eii)isrbeitetenNuten.
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Zum Zwecke einer besseren Kühlung der Reiblamellen an Kupplungen bzw.
Bremsen ist es bekannt, in den Planflächen (Stirnflächen) der Lamellen Nuten einzubringen,
welche es ermöglichen, daß das Kühl- Schmiermittel nahe an die Reibstelle gelangt,
bzw. wieder schnell abgeleitet wird, wodurch eine gute Wärmeabfuhr gewährleistet
wird. Die Einbringung der Nuten in die Planflächen der Lamellen ist erschwert durch
besondere Anforderungen, wie die Werkzeugstandzeit, die Konturenpräzision- und Form,
die Werkstückgeometrie, die Stückzeiten und, wenn erforderlich, durch das Beidseitsfertigen.
Ein weiteres Problem der Nutenein-
bringung stellt die Tatsache
dar, daß die Reiblamellen mit einem Spritzbelag, beispielsweise mit Molybdän-Spritzbelag
beschichtet sind.
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Es ist bekannt, die Nuten für das Kühlmittel spanabhebend, z.B. durch
Schleifen in die Planflächen der Lamellen einzubringen, was insbesondere bei der
Beidseitsfertigung, also der Einbringung der Nuten in beiden Planflächen einer Lamelle,
sehr zeit- und kostenaufwendig ist. Auch ist das Schleifen von Lamellennuten mit
auf Grundmaterial aufgetragener Reibschicht problematisch.
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Dies ist besonders bei Nuten der Fall, die in die.Reibschicht und
das Grundmaterial eingearbeitet werden müssen, da hier durch die unterschiedlichen
Materialien Schleifprobleme entstehen.
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Es sind auch Überlegungen angestellt worden, durch Prägen Kühlnuten
in die Lamellen einzubringen. Das Prägen erfordert jedoch hohe Werkzeugkosten und
erschwert die notwendige Konturenpräzision und Konturmöglichkeiten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, Reibkörper anzugeben, auf deren Reibflächen
Kühlnuten in einfacher, produktiver und eine hohe Genauigkeit sichernden Weise eingebracht
sind, wobei gleichzeitig die Möglichkeit gegeben sein soll, die Nuten, insbesondere
in Lamellen, mit niedrigen Stückzeiten präzise und hoher Werkzeugstandzeit bei noch
so komplizierten Werkstückgeometrien und auch bei Beidseitsfertigung zu ermöglichen.
Auch soll
die Nuteneinbringung gleich unproblematisch sein, sowohl
bei beschichteten als auch bei unbeschichteten Reibflächen, wobei die erwünschte
Konturenpräzision gleich sicher erreicht werden soll. Bei beschichteten Reibteilen
ist weiter darauf zu achten, daß keine Schichtseperation mit dem Grundmaterial sowie
keine Schichtbeschädigung selbst auftritt.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem Reibkörper mit den
Merkmalen des Anspruches 1 und den Vorrichtungen gemäß Ansprüchen 4 und 5 gelöst.
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Der Reibkörper (Lamellen, Sychronteil, Kupplungskörper) nach der Erfindung
weist dabei in seinen Reibflächen Kühlnuten auf, welche durch nicht-spanende Materialabtragung
eingebracht sind. Hier können die Nuten elektrochemisch oder auch elektro-erosiv
in die Reibflächen eingearbeitet werden. Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens
ist es besonders vorteilhaft zur elektro-chemischen Einbringung der Nuten in die
Reibflächen, insbesondere der Lamellen, eine Vorrichtung zu verwenden, in welcher
die mit einem positiven Kontakt verbundene Lamelle im Falle der einseitigen Einarbeitung
der Nuten mit der zu profilierenden Planfläche auf eine das negative Profil der
einzubringenden Nuten aufweisenden Formkathode aufliegt, während sie auf ihrer anderen
Stirnseite über eine Isolierplatte festgehalten wird. Hierbei wird die Lamelle über
ihren Innendurchmesser auf einem Zapfen zentriert, derart, daß zwischen dem Zentrierzapfen
und der Formkathode ein Ringkanal bestehen
bleibt, welcher das Profil
der Formkathode mit den den Elektrolyten zuführenden Kanälen verbindet, so daß der
Elektrolyt optimal das Profil erreichen und durchfließen kann.
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Zur beidseitigen Einarbeitung von Nuten in die Lamellen ist die Vorrichtung
derart ausgebildet, daß die die Lamelle tragende Formkathode die Lamelle an ihren
äußeren Durchmesser über Zentrierungen, wie beispielsweise Ringsegmente, ausrichtet,
wobei die zweite Planfläche der Lamelle ebenfalls von einer profilierten Formkathode
gehalten wird. Durch einen im wesentlichen mittig in der Vorrichtung angeordneten
Zapfen sind die beiden profilierten Formkathoden über ihre jeweiligen Aufnahmeplatten
zueinander konzentrisch ausgerichtet.
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Die Formkathoden liegen bei geschlossener Vorrichtung satt auf der
Reiblamellenoberfläche auf, während ein flüssiger Elektrolyt vorzugsweise radial
zwischen Reiblamelle und Formkathode fließt, während die Profilierung der Formkathode
als Kanal für den Elektrolyten dient, welcher am äusseren Umfang der Profilierung
wieder austritt.
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Die elektro-chemische Einarbeitung der Nuten in die Lamellenplanflächen
gemäß der Erfindung bringt den Vorteil, daß unabhängig von der Härte des Werkstoffes,
also bei beschichtetem oder unbeschichtetem Reibkörper in der gleichen Vorrichtung
mit gleicher Genauigkeit und gleicher Bearbeitungszeit ohne Werkzeugverschleiß Nuten
mit gleichmäßig scharfen Konturen eingearbeitet werden können. Ein weiterer großer
Vorteil besteht darin, daß unabhängig davon, ob nur eine Planfläche oder beide Planflächen
der Lamelle mit Nuten versehen werden sollen, die Bearbeitungszeit der Lamelle gleich
groß
ist.
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Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß, soll ein anderes Profil
oder eine Lamelle größerer Abmessung bearbeitet werden, lediglich die Formkathoden
und die Zentrierzapfen baukastenmäßig einfach und leicht ausgetauscht werden können,
was eine sehr niedrige Umrüstzeit, bzw. die Einsparung einer großen Vielzahl unterschiedlicher
Vorrichtungen bedeutet. In dieser Weise ist auch eine schnelle und einfache Umrüstung
einer beidseitig einarbeitenden Vorrichtung in eine einseitig einarbeitende Vorrichtung
bzw. umgekehrt möglich.
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Die elektro-chemische oder elektro-erosive Einbringung der Nuten in
den Lamellenplanflächen bringt noch den weiteren Vorteil, daß die Dicke der aufgespritzten
Reibschicht reduzierbar ist, weil hier ein Überschuß wie beim Prägen unnötig ist.
Dabei kann erfindungsgemäß das Profil nur in der Reibschicht vorgesehen sein, oder
nach Bedarf bis in das Grundmaterial der Lamellen eindringen.
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Alle Vorteile, welche für die Lamellen aufgeführt wurden, tredin gleichermassen
für alle anderen Reibkörper (Synchronteile) zu, wobei z.B. bei den Sychronringen
die Nuten in deren Mantelfläche innen- oder aussenseitig eingearbeitet sind.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch für die Serienfertigung
der Lamellen per tandem" denkbar.
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Weitre- Merkmale der Rèibkörper und der Vorrichtungen zu-ihrer-Herstellung,
insbesondere der Lamellen nach Erfindung wurden im folgenden in Verbindung mit den
in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen erläutert.
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In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine Vorrichtung zur einseitigen
Einarbeitung der Kühlnuten in die Planfläche einer Lamelle, Fig. 2 eine Vorrichtung
zur beidseitigen elektrochemischen Einarbeitung von Nuten in Lamellen, Fig. 3 einen
Ausschnitt aus einer Stirnansicht auf eine Lamelle mit erfindungsgemäß eingearbeiteten
Nuten, Fig. 4 bis 6 einen teilweisen axialen Schnitt durch Lamellen mit erfindungsgemäß
eingearbeiteten Nuten, wobei in Fig. 4 eine unbeschichtete Lamelle, in Fig. 5 eine
beschichtete Lamelle mit der Nut nur in der Reibschicht in Fig. 6 eine beschichtete
Lamelle mit der Nut bis in das Grundmaterial hineinreichend, dargestellt ist.
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Die Vorrichtung zum Herstellen der Reiblamellen mit einseitig eingearbeiteten
Kühlnuten gemäß Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einer Grundplatte 2, auf welcher
eine Aufnahmeplatte 4 befestigt ist. Die Aufnahmeplatte 4 trägt an ihrer Oberseite
eine Formkathode 5, welche an ihrer Oberseite ein Profil 6, welches das Negativ
der in eine Reibfläche 44 einer Lamelle 40 einzuarbeitenden Kanäle besitzt, aufweist.
In geschlossenem Zustand der Vorrichtung liegt auf der nicht zu profilierenden Planfläche
der Lamelle 40 eine Isolierplatte 9 auf, welche ihrerseits von einer oberen Aufnahmeplatte
10 getragen wird. In der Vorrichtung ist axial ein mehrstufiger Zentrierzapfen 12
vorgesehen, welcher mit seinem unteren Zapfenteil in der Aufnahmeplatte 4 und der
Grundplatte 2 festgehalten wird. Der obere Rand des Zapfens 12 dient der Zentrierung
der Lamelle 40 über deren Innendurchmesser 43, während der Mittelteil des Zapfens
12 gemeinsam mit der Formkathode 5 einen Ringkanal 13 bildet, welcher oberhalb des
Profiles 6 abgeschlossen ist. Für die Zufuhr des Elektrolyten sind in der Grundplatte
2 und in der Aufnahmeplatte 4 Kanäle 1 vorgesehen, während in der Unterseite der
Formkathode 5 ein Ringkanal 14 eingebracht ist. Der Elektrolyt wird in Richtung
des Pfeiles 3 durch die Kanäle 1, 14, 13 hindurchfließend radial durch das Profil
6 hindurchströmen und schließlich entsprechend Pfeil 7 das Profil 6 verlassen.
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Die Vorrichtung zum beidseitigen elektro-chemischen Einarbeiten der
Kühlnuten gemäß Fig. 2, besteht im wesentlichen aus einer Grundplatte 22 auf deren
Oberseite eine Aufnahmeplatte 24 befestigt ist, welche ihrerseits eine untere Formkathode
25 trägt, an deren Oberseite ein Profil 26 vorgesehen ist, welches das
Negativ
der einzuarbeitenden Lamellenkanäle aufweist. An ihrem äusseren Rand besitzt die
untere Formkathode 25 Zentrierungen 28, über welche die Lamellen 40 mit ihrem Außendurchmesser
42 zentrisch ausgerichtet sind. Im geschlossenen Zustand der Vorrichtung liegt auf
der zweiten Planseite (Reibfläche 44) der Lamelle 40 eine obere Formkathode 30 mit
ihrem Profil 29 satt auf. Die obere Formkathode 30 ist ihrerseits an einer oberen
Aufnahmeplatte 31 befestigt und gleichzeitig zentrisch ausgerichtet. Durch die obere
Aufnahmeplatte 31 und die obere Formkathode 30 ist hindurchgeführt ein Kontakt 32
für die Lamelle 40, welcher zur positiven Aufladung der Lamelle dient. Mittig in
der Vorrichtung ist ein Zapfen 36 angeordnet, welcher bis in die Grundplatte 22
hineinacht und die Aufnahmeplatte 24 und somit die untere Formkathode 25 mit der
oberen Aufnahmeplatte 31 und somit mit der oberen Formkathode .30, in geschlossenem
Zustand der Vorrichtung, konzentrisch zueinander ausrichtet. Um eine bereits bearbeitete
Lamelle 40 der Vorrichtung zu entnehmen und eine unbearbeitete Lamelle 40 einlegen
zu können, wird die Aufnahmeplatte 31 mit daran befestigter oberen Formkathode 30
aufgehoben. Nach erfolgtem Lamellenwechsel wird die Aufnahmeplatte 31 mit der oberen
Formkathode 30 wieder abgesenkt, wodurch die obere Aufnahmeplatte mit einer Zentrierbohrung
34 über eine Einlaufschräge 35 des Zapfens 36 auf den Zapfen aufgeschoben wird,
somit eine konzentrische Ausrichtung der Profile 26 und 29 gewährleistend. In der
Grundplatte 22 und der Aufnahmeplatte 24 sind Kanäle 21, in der unteren Formkathode
25 ein Ringkanal 39 und zwischen unteren Formkathode 25 und Zapfen 36 ein Ringkanal
38 vorgesehen, wodurch ein entsprechend dem Pfeil 23 eingeführter Elektrolyt die
Kanäle
21, 39, 38 durchfließt, um schließlich die Profile 26 und 29 radial von innen nach
aussen zu durchfließen und entsprechend dem Pfeil 27 die Vorrichtung wieder zu verlassen.
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Selbstverständlich könnte der Elektrolyt auch in umgekehrter Pfeilrichtung
eingebracht Werden1 also radial von aussen nach innen in Bezug auf die Lamellen,
was jedoch bedeutend aufwendiger wäre.
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Im Falle der Vorrichtung zur einseitigen Einarbeitung der Nuten ist
der Kontakt 32 für die positive Aufladung der Lamelle in gleicher Weise wie bei
der Vorrichtung für die beidseitige Einarbeitung eingebracht, also durch die obere
Aufnahmeplatte 10 und die Isolierplatte 9 hindurchgeführt.
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Wie aus den Fig. 3 bis 6 ersichtlich wird, weist die Lamelle 40 an
ihren beiden Planseiten (Reibflächen 44) Nuten 41 auf, welche elektro-chemisch oder
elektro-erosiv eingebracht sind. Dabei besteht die Lamelle gemäß Fig. 4 nur aus
Basismaterial 38, während die Lamelle gemäß Fig.
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5 und 6 über dem Basismaterial 38 jeweils Reibschichten 39 aufweisen.
Die Nut 41 ist bei der Lamelle gemäß Fig.
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5 nur in der Reibschicht 39 vorgesehen, während sie bei der Lamelle
gemäß Fig. 6 bis in das Basismaterial 38 hineinreicht.
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Wie auch aus den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ersichtlich wird, sind
die Teile der Vorrichtung in der Überzahl aus Kunststoff (PVC) gefertigt, um ein
Ableiten des Stromes zu vermeiden. Lediglich die Formkathode und die Zentrierungen
sind aus leitendem bzw. reibfestem Material vorgesehen.