DE3841331C1 - Clutch disc and method for its manufacture - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a clutch disc according to the preamble of Claim 1.
Aus der DE-OS 29 23 887 sind Kupplungsscheiben bekannt, auf deren aus einer Aluminiumlegierung bestehende Scheibenkörper oxidkeramische Reibbeläge z. B. im Plasmaspritzverfahren aufgebracht werden.From DE-OS 29 23 887 clutch discs are known, on one of which Aluminum alloy existing disc body oxide ceramic friction linings z. B. can be applied by plasma spraying.
Nachteilig bei einer derartigen Ausführung ist der unterschiedliche Wärme- Ausdehnungskoeffizient von Scheibenkörper und Reibbelag. Die während eines Kuppelvorganges verrichtete Reibarbeit zwischen dem Reibbelag des Scheibenkörpers und der Kupplungsdruckplatte führt zu einer Erhitzung der Kupplungsscheibe. Der unterschiedliche Wärme-Ausdehnungskoeffizient führt zu mechanischen Spannungen in der Kontaktfläche zwischen Reibbelag und Scheibenkörper. Infolge dessen treten Mikrorisse in dem Reibbelag auf. Bei weiterer Belastung der Kupplung bröckeln Teile des Reibbelages ab, was eine baldige Zerstörung dieses Belages bewirkt.The disadvantage of such an embodiment is the different thermal Coefficient of expansion of the disc body and friction lining. The during one Coupling process performed friction work between the friction lining of the Disk body and the clutch pressure plate leads to heating of the Clutch disc. The different coefficient of thermal expansion leads to mechanical stresses in the contact surface between the friction lining and Disc body. As a result, micro cracks appear in the friction lining. At Further stress on the clutch crumbles off parts of the friction lining, which is a this covering will soon be destroyed.
Die DE-AS 27 44 725 offenbart eine Haftschicht aus Aluminium, die vor dem Aufbringen einer Verschleißschicht aufgetragen wird.DE-AS 27 44 725 discloses an adhesive layer made of aluminum, which before Applying a wear layer is applied.
In der Zeitschrift "wt-Z. ind. Fertig. 68 (1978) Nr. 8, S. 466" wird vorgeschlagen, bei Oxidaufspritzungen auf Metallkörper eine als Mehrlagenschicht verschiedener Stoffe aufgebaute Zwischenschicht aufzubringen. Dadurch soll unter Umständen eine stufenweise Angleichung stark unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten erreicht werden.In the magazine "wt-Z. Ind. Fertig. 68 (1978) No. 8, p. 466" proposed to use as an oxide spray on metal body Multi-layer layer of different materials built up intermediate layer to apply. Under certain circumstances, this should result in gradual alignment different expansion coefficients can be achieved.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kupplungsscheibe zu schaffen, deren zwischen Scheibenkörper und Reibbelag angeordnete Zwischenschicht die infolge der unterschiedlichen Wärmedehnung auftretenden Spannungen zwischen Reibbelag und Scheibenkörper soweit ausgleicht, daß keine Mikrorisse in dem Reibbelag auftreten. Weiterhin soll die Zwischenschicht eine verbesserte Haftung zwischen Scheibenkörper und Reibbelag bewirken. The object of the present invention is to provide a clutch disc, whose intermediate layer arranged between the disc body and the friction lining due to the different thermal expansion tensions between Compensates the friction lining and disc body so far that no micro cracks in the Friction lining occur. Furthermore, the intermediate layer is said to be an improved one Cause adhesion between the disc body and the friction lining.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch die Anwendung der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale.This problem is solved by using the in the characterizing Part of claim 1 mentioned features.
Ein Verfahren, mit dem eine erfindungsgemäße Kupplungsscheibe hergestellt werden kann, ist in den Ansprüchen 2 und 3 benannt.A method with which a clutch disc according to the invention is produced can be named in claims 2 and 3.
Der hauptsächliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die verwendete Zwischenschicht einen Wärme-Ausdehnungskoeffizienten aufweist, dessen Betrag in etwa in der Mitte zwischen dem des Scheibenkörpers und dem des Reibbelages liegt. Infolge dessen sind die auf den Reibbelag wirkenden mechanischen Spannungen, die aufgrund der Wärmeentwicklung bei Kuppelvorgängen auftreten, deutlich verringert. Mikrorisse in dem Reibbelag werden dadurch weitgehend vermieden und die Standzeit der gesamten Kupplung deutlich erhöht.The main advantage of the invention is that the the intermediate layer used has a coefficient of thermal expansion, the amount of which is approximately in the middle between that of the disc body and the of the friction lining. As a result, they act on the friction lining mechanical stresses due to the development of heat Coupling occur significantly reduced. Micro cracks in the friction lining are largely avoided and the service life of the entire clutch clearly increased.
Anhand der nachfolgend aufgeführten Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigtOn the basis of the figures listed below, the invention is closer explained. It shows
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kupplungsscheibe, Fig. 1 shows a clutch plate according to the invention,
Fig. 2 eine Einzelheit X aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab. Fig. 2 shows a detail X from Fig. 1 on an enlarged scale.
Der Scheibenkörper 1 einer Kupplungsscheibe 2 ist an einem Flansch 3 der Kurbelwelle 4 eines nicht gezeigten Fahrzeugantriebsaggregates befestigt. In der Kurbelwelle 4 ist in einem Lager 5 eine Abtriebswelle 6 gelagert. Die Kupplungsscheibe 2 weist abtriebsseitig eine kreisringförmige Fläche 7 auf, auf der eine Zwischenschicht 8 aufgebracht ist. Ein Reibbelag g ist auf der Zwischenschicht 8 angeordnet.The disk body 1 of a clutch disk 2 is fastened to a flange 3 of the crankshaft 4 of a vehicle drive unit, not shown. An output shaft 6 is mounted in a bearing 5 in the crankshaft 4 . The clutch disc 2 has an annular surface 7 on the output side, on which an intermediate layer 8 is applied. A friction lining g is arranged on the intermediate layer 8 .
Zur Herstellung der Kupplungsscheibe 2 wird der Scheibenkörper 1 zunächst entfettet und die nicht zu beschichtenden Flächen werden abgedeckt. Die zu beschichtende Fläche 7 wird anschließend mit Elektrokorund gestrahlt und erhält so eine gleichmäßige Aufrauhung mit definierter Rauhtiefe. Auf diese Fläche 7 wird dann im Plasmaspritzverfahren zunächst die Zwischenschicht 8 und auf diese im gleichen Verfahren der Reibbelag 9 aufgebracht.To manufacture the clutch disc 2 , the disc body 1 is first degreased and the surfaces not to be coated are covered. The surface 7 to be coated is then blasted with electric corundum and thus receives a uniform roughening with a defined roughness depth. The intermediate layer 8 is then first applied to this surface 7 in the plasma spraying process, and the friction lining 9 is applied to this in the same process.
Die Zwischenschicht 8 dient als Haftgrund und als Wärmedehnungsausgleichs schicht. Als Werkstoff wird die in Anspruch 1 genannte Legierung verwendet, die unter dem warenzeichenrechtlich geschützten Markennamen DILAVAR bekannt ist. Diese Legierung wird üblicherweise in fester Form verwendet, z. B. als Werkstoff mit definierter Wärmedehnung für Zylinderkopfschrauben an Verbrennungsmotoren. In pulverisierter Form ist dieser Werkstoff dem Plasma spritzverfahren zugänglich. Das Pulver weist eine Zusammensetzung von etwa 0,65% Kohlenstoff, 12% Nickel, 5% Mangan, 3,5% Chrom und 0,2% Silizium auf. Die Pulverkorngröße beträgt 20 µm bis 60 µm, die Dicke der Zwischenschicht 8 variiert je nach zu erwartender Beanspruchung der Kupplung um 70 µm.The intermediate layer 8 serves as a primer and as a thermal expansion compensation layer. The alloy mentioned in claim 1 is used as the material, which is known under the trademark name DILAVAR. This alloy is usually used in solid form, e.g. B. as a material with defined thermal expansion for cylinder head bolts on internal combustion engines. In powdered form, this material is accessible to plasma spraying. The powder has a composition of about 0.65% carbon, 12% nickel, 5% manganese, 3.5% chromium and 0.2% silicon. The powder grain size is 20 µm to 60 µm, the thickness of the intermediate layer 8 varies by 70 µm depending on the expected stress on the coupling.
Die bei Kuppelvorgängen anfallende Reibwärme führt zu hohen Temperaturen in dem Reibbelag 9, der die Wärme über die Zwischenschicht 8 in den Scheibenkörper 1 leitet. Dadurch entsteht ein von dem Reibbelag 9 zu der der Fläche 7 gegenüberliegenden Seite des Scheibenkörpers 1 verlaufendes Temperaturgefälle.The frictional heat generated during coupling processes leads to high temperatures in the friction lining 9 , which conducts the heat via the intermediate layer 8 into the disk body 1 . This creates a temperature gradient extending from the friction lining 9 to the side of the disk body 1 opposite the surface 7 .
Der Reibbelag 9 besteht aus einer Oxidkeramik mit ca. 2/3 Aluminiumoxid und ca. 1/3 Titanoxid. Die Pulverkorngröße beträgt ca. 20 µm bis 40 µm, die Schichtdicke variiert aus den gleichen Gründen wie bei der Zwischenschicht 8 um 280 µm incl. ca. 100 µm Bearbeitungszugabe. Im Anschluß an das Auftragen des Reibbelages 9 wird dieser geschliffen, bis eine Rauhtiefe von max. 5 µm erreicht ist.The friction lining 9 consists of an oxide ceramic with approximately 2/3 aluminum oxide and approximately 1/3 titanium oxide. The powder grain size is approx. 20 µm to 40 µm, the layer thickness varies for the same reasons as for the intermediate layer 8 by 280 µm incl. Approx. 100 µm machining allowance. Following the application of the friction lining 9 , it is ground until a roughness depth of max. 5 µm is reached.
Die bei den Kuppelvorgängen anfallende Reibwärme würde ohne die Zwischen schicht 8 aufgrund der stark unterschiedlichen Wärme-Ausdehnungskoeffizienten von Scheibenkörper 1 und Reibbelag 9 zu mechanischen Spannungen in der Kontaktfläche zwischen Scheibenkörper 1 und Reibbelag 9 führen. Diese Spannungen haben in dem harten Reibbelag 9 Mikrorisse zur Folge, die bei weiterer Beanspruchung der Kupplung die Zerstörung dieser Schicht 9 bewirken. Der Werkstoff der Zwischenschicht 8 ist so gewählt, daß der Betrag seines Wärme-Ausdehnungskoeffizienten ungefähr in der Mitte zwischen dem des Scheibenkörpers 1 und dem des Reibbelages 9 liegt. Dadurch wird die große Differenz in der Wärmedehnung überbrückt und die auftretenden mechanischen Spannungen zwischen den benachbarten Schichten werden deutlich reduziert. Die jetzt geringere Ausdehnung zwischen Reibbelag 9 und Zwischenschicht 8 verhindert Mikrorisse in dem harten Reibbelag 9 fast vollständig. Durch die duktilen Werkstoffeigenschaften der Zwischenschicht 8 treten in dieser Schicht 8 keine Risse auf.The resulting frictional heat at the coupling operations would result without the intermediate layer 8 due to the strongly differing thermal expansion coefficients of the disk body 1 and the friction lining 9 to mechanical stresses in the contact area between the disk body 1 and the friction lining. 9 These stresses result in microcracks in the hard friction lining 9 , which cause the layer 9 to be destroyed if the clutch is subjected to further stress. The material of the intermediate layer 8 is selected such that the amount of its coefficient of thermal expansion lies approximately in the middle between that of the disk body 1 and that of the friction lining 9 . This bridges the large difference in thermal expansion and the mechanical stresses that occur between the neighboring layers are significantly reduced. The now smaller expansion between the friction lining 9 and the intermediate layer 8 prevents microcracks in the hard friction lining 9 almost completely. By ductile material properties of the intermediate layer 8, no cracks occur in this layer. 8
Die Zwischenschicht 8 haftet einerseits sehr gut auf der aufgerauhten Fläche 7, andererseits haften die kleineren Pulverkörner des Reibbelages 9 gut in den Zwischenräumen der größeren Pulverkörner der Zwischenschicht 8, so daß diese Schicht 8 als Haftvermittler wirkt.The intermediate layer 8 on the one hand adheres very well to the roughened surface 7, on the other hand, the smaller the powder particles adhere to the friction lining 9 well in the spaces between the larger powder grains of the intermediate layer 8, so that this layer 8 acts as an adhesion promoter.
Claims (3)
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|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8320 | Willingness to grant licenses declared (paragraph 23) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |