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Die
Erfindung bezieht sich auf Mehrlamellenvorrichtungen. Insbesondere
wird Bezug genommen auf ringförmige
Reibkupplungsbeläge
für Mehrlamellenkupplungen,
entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf Mehrlamellenreibbelägen für Mehrlamellenkupplungsanordnungen
entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 6. Ein solcher Belag und
eine solche Anordnung sind aus der US-A-3,249,189 bekannt.
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Mehrlamellenreibanordnungen
werden in weiten Gebieten bei Kupplungen oder Bremsen eingesetzt.
Beispielsweise werden derartige Anordnungen häufig in landbasierten Fahrzeugen
verwendet. Allgemein bedürfen
derartige Fahrzeuge hauptsächlich
drei Basisbestandteile: ein Triebwerk (wie einen Verbrennungsmotor),
ein Kraftübertragungssystem und
Räder.
Der hauptsächliche
Bestandteil des Kraftübertragungssystems
ist üblicherweise
das „Getriebe". Motordrehmoment
und Motordrehzahl werden im Getriebe entsprechend der Traktionsleistungsanforderungen
des Fahrzeugs umgewandelt.
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Getriebe
beinhalten ein oder mehrere Räderwerke,
von denen jedes ein inneres Sonnenrad beinhalten kann, durch Träger abgestützte Umlaufzwischengetriebe
und äußere Umlaufgetriebe.
Verschiedene Bestandteile jedes Getriebesatzes sollen oder werden
dafür eingesetzt,
das Getriebeübersetzungsverhältnis in
dem Getriebe zu verändern.
Die Mehrlamellenpaketkupplung ist eine Reibanordnung, welche allgemein
als ein Haltemechanismus in einem Getriebe oder einem Differenzial
verwendet wird. Zusätzlich
finden Mehrlamellenreibanordnungen ebenfalls bei industriellen Anwendungen
ihren Einsatz wie beispielsweise nass laufende Bremsen zum Abbremsen
der Räder
bei Erdbewegungseinrichtungen.
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Die
Mehrlamellenpaketkupplungs oder -bremsanordnung beinhaltet eine
Vielzahl von ringförmigen
Lamellen und weist eine Kupplungshilfsanordnung auf. Die Hilfsanordnung
beinhaltet einen Satz von Lamellen, welche drehfest und gegen Versetzung
auf einem Lamellenträger
befestigt sind, genauso wie einen Satz von verzahnungsartig ineinander
greifenden Reiblamellen, welche auf einer Nabe gegen Versetzung
fixiert sind. Die Kupplung oder die Bremsanordnung enthalten typischerweise
einen Kolben. Wenn ein Bestandteil eines Getriebesatzes wie in einem
bestimmten Übersetzungsbereich
gehalten werden soll, wie in einem speziellen Übersetzungsbereich, so wird
ein Kolben betätigt,
um die Lamellen und Reiblamellen in gegenseitigen Kontakt zu bringen.
Die Lamellen wirken ihrerseits gegenseitig getriebeartig zusammen
und die Reiblamellen wirken gegenseitig getriebeartig zusammen.
Die Getriebesätze
sind gegenseitig relativ zueinander in axialer Richtung versetzbar
und können
paarweise wirkend ein- und ausgerückt werden. In einem „offen
Paket"-Betrieb drehen
die Lamellen und die Reiblamellen in der Regel ohne Kontakt jeweils
hintereinander. Bei bestimmten Anwendungen ist der Einsatz mehrerer
Mehrlamellenreibanordnungen in Kombination bekannt, um unterschiedliche
Antriebsverbindungen mittels Getriebe oder Differenzial einzurichten,
um unterschiedliche Cetriebeübersetzungsverhältnisse im
Betrieb oder beim Abbremsen einer Komponente bereitzustellen.
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Mehrlamellenkupplungen
oder Mehrlamellenbremsen weisen Lamellen auf, welche untereinander
verbunden sind, beispielsweise in einer einstückigen Ausführung mit einem Reibmaterial,
was im entsprechenden Stand der Technik bekannt ist. Beispiele für solche
Anordnungen sind offenbart in
DE 31 498 80 C2 ,
DE 35 32 759 C1 und
DE 31 18 565 A1 .
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Jede
Reiblamelle beinhaltet einen Stützplatte,
die beispielsweise aus Stahl besteht. Die Lamelle beinhaltet eine
Reiboberfläche
an zumindest einer ringförmigen
Fläche
der Lamelle. Die Reiboberfläche beinhaltet
im Allgemeinen ein Fasermaterial, welches aus Papier oder einem
papierähnlichen
Material hergestellt ist. Der Aufbau der Lamellenoberfläche ist allgemein
glatt. Die gegenüberliegenden
Flächen
der verzahnungsartig angeordneten Lamellen mit den Reiblamellen
sind deshalb mit Reiboberflächen
versehen. In der WO97/32678 wird eine spezielle Lamellenoberflächenstruktur
offenbart, hergestellt aus Stahl und verwendet zur Verbesserung
des Reibkoeffizienten in der Paarung der Reiblamellen und der Lamellen.
Eine weitere strukturierte Reiboberfläche ist bekannt aus der
US 3,249,189 .
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Beim
Einsatz einer Lamellenanordnung wird kinetische Energie in thermische
Energie umgewandelt und ein beträchtlicher
Betrag an Wärme
wird generiert. Falls die Reiboberflächen der Lamellen zu heiß werden,
können
sie zünden,
wodurch die Reiboberflächen
beschädigt
werden und die funktionelle Wirkung der Kupplung oder der Bremse
vermindert sich wie bei einer Abnützung oder einem Bruch oder bei
zu geringer Wärmeabfuhr.
Zusätzlich
ist anzumerken, dass die Bedingungen für die Lebensdauer von Mehrlamellenkupplungen
und ähnlichen
Einheiten ausgesprochen hoch sind. Beispielsweise werden während der
Lebensdauer einer Kupplung die Lamellen derselben unzählige Male
in Eingriff gebracht und wieder entlastet, wobei hohe axiale Kräfte aufgewandt
werden, gleichbedeutend mit hohen Oberflächenpressungen an jeder Lamelle.
Trotz dieser Anforderungen soll die Reaktion der Leistungsübertragung
(Getriebe) unverändert
beibehalten werden und jede Lamelle soll eine lange Lebensdauer aufweisen.
Ein Ausfall einer oder mehrerer Lamellen führt zum Versagen der gesamten
Einheit und der Austausch der defekten Lamellen sowie die Anbringung
neuer Lamellen ist sehr arbeitsintensiv. Insgesamt ist die unveränderte Beibehaltung
der Leistungsübertragungscharakteristik
und die Garantie einer langen Lebensdauer für die Lamellen hinsichtlich der
Wirtschaftlichkeit äußerst wichtig.
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Resultierend
spielen bei den Leistungsübertragungseinheiten
die oben angesprochen sind die Schmierung der einzelnen Bestandteile
eine wesentliche Rolle. Es ist sicherzustellen, dass insbesondere das
Schmieröl
die Reiboberflächen
der Lamellen erreicht. Zu diesem Zweck wird Schmieröl typischerweise
auf die Reiboberflächen
gesprüht.
Dabei werden hohe Tempe raturen erreicht bis zu einem Maß, welches
durch das Schmieröl
und dessen Eigenschaften begrenzt ist.
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Es
ist im Stand der Technik bekannt, die Lamellenoberflächen u.
a. mit einer porösen,
schwammartigen strukturierten Anordnung zu versehen, sodass ein
bestimmter Betrag an gespeichertem Öl vorliegt wird. Das gespeicherte Öl wird zu
den Reiblamellen zugeführt,
wenn die Kupplung betätigt
wird.
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Viele
Gründe
für ein
Versagen von Lamellen in Verbindung mit solchen strukturellen Anordnungen und
weiteren sind bereits untersucht worden. Diese Ursachen beinhalten
auch ungeeignete Schmierung, übermäßige Reibarbeit
oder Leistung und unvorteilhafte Eigenschaften des Reibbelages.
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Entsprechend
verbleibt die Notwendigkeit im Stand der Technik, bei einer Leistungsübertragungseinheit – insbesondere
bei einer Mehrlamellenreibvorrichtung wie einer Kupplung oder einer
Bremse – dass
die Lebensdauer selbiger Einheit im Vergleich zu bekannten Einheiten
erhöht
ist und ein Versagen der Lamellen vermieden wird. Die vorliegende
Erfindung ordnet die Lamellen derart an, dass eine Schmierung optimiert
wird, sodass Drehmomente auf verbesserte Art übertragbar sind.
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Die
vorliegende Erfindung vermeidet die Nachteile, die im Stand der
Technik bei einer Reibkupplungsfläche für eine Mehrlamellenkupplung
auftreten. Der Belag beinhaltet einen inneren und einen äußeren Rand,
welche eine Breite der Fläche
bestimmen. Der Belag beinhaltet weiter eine erste Gruppe von Nuten,
die auf der Fläche
ausgebildet sind und welche einen ersten Querschnittsbereich aufweisen. Jede
Nut der ersten Gruppe besitzt eine erste Öffnung an dem äußeren Rand
und eine zweite Öffnung an
dem inneren Rand, entfernt von der ersten Öffnung und ist zur Führung von
Schmiermitteln über
die Breite eines wesentlichen Bereiches des Belages ausgelegt. Der
Belag beinhaltet weiterhin eine zweite Gruppe von Nuten, welche
auf der Fläche
ausgebildet ist mit einem zweiten Quer schnittsbereich, welcher kleiner
ist als der erste Querschnittsbereich. Die zweite Gruppe von Nuten
beinhaltet erste und zweite Sätze
von Nuten. Die Nuten des ersten Satzes sind derart angelegt, dass
sie sich mit den Nuten des zweiten Satzes kreuzen. Die zweite Gruppe
von Nuten ist dazu ausgeführt, überschüssiges Schmiermittel
von dem Belag zu entfernen. Weiterhin enthält die erste Gruppe von Nuten
Nuten einer ersten Art, welche radial an der Peripherie des ringförmigen Kupplungsreibbelages
angeordnet sind und welche versetzt sind von dem Zentrum M des ringförmigen Kupplungsreibbelages
und welche sich in einem ersten spitzen Winkel α zum Radius r des ringförmigen Kupplungsreibbelages
erstrecken und worin bei der ersten Gruppe von Nuten Nuten einer
zweiten und/oder dritten und/oder einer weiteren Art enthalten sind,
welche radial an der Peripherie des ringförmigen Kupplungsreibbelages
angeordnet sind, welche zum Zentrum M des ringförmigen Kupplungsreibbelages
versetzt sind und welche sich zu dem Radius r des ringförmigen Kupplungsreibbelages
mit einem zweiten oder dritten oder weiteren spitzen Winkel β oder γ erstrecken,
welcher sich von dem ersten spitzen Winkel α unterscheidet.
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Entsprechend
besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, dass die Reibbeläge mit Nuten
ausgebildet sind, welche sicherstellen, dass die Arbeitsfläche mit
einer Restversorgung an Schmieröl ausgestattet
ist.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
die Nuten, die während
des „gekoppelten
Paket"-Betriebsmodus entstehenden Wärme von
der Reibanordnung abführen.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Verbesserung der Reibeigenschaften
der Mehrlamellenreibanordnung.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
die relativ großen
Ströme an
Schmieröl,
die in den Nuten fließen,
damit im wesentlichen die Abführung
der Reibungswärme
aus der Kupplung heraus verbessern, womit ein Beitrag zu der verlängerten
Lebensdauer der Lamellen geleistet wird.
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Ebenso
besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, dass die Nuten
die Reiboberflächen vollständig mit
Schmieröl
benetzen, indem auch entfernte Bereiche der Lamellen mit Schmieröl versorgt werden
und dies bei sämtlichen
Drehzahlen, die während
des Betriebes der Lamellen auftreten.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
die Nuten der Bildung eines Filmes durch das Schmieröl entgegenwirken.
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Ein
anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der wesentlichen
Erhöhung
der Energiedichte, womit die Größe der Lamellen
reduziert werden kann, während
die Reibarbeit insgesamt beibehalten wird oder womit die Reibarbeit
erhöht
werden kann, wenn die Größe der Lamellen
gleich bleibt.
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Noch
ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
die Schmierölströme innerhalb
der Nuten nicht die Lastabsorption beim Eingriff der Lamellen versperren,
sodass keine Verzögerungszeiten
auftreten.
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Schließlich werden
diese Vorteile durch einen ringförmigen
Reibkupplungsbelag für
eine Mehrlamellenkupplung erreicht, der in der Funktion effizient
und kostengünstig
herstellbar ist, relativ zu solchen Belägen, wie sie im Stand der Technik
bekannt sind.
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Weitere
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Einzelnen sichtbar
und besser verständlich,
indem Bezug auf die folgende, detaillierte Beschreibung genommen
wird, sowie auf die damit verbundenen, begleitenden Figuren, worin
folgendes dargestellt wird:
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1 zeigt
eine seitliche Teilansicht im Querschnitt einer Mehrlamellenreibanordnung,
entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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2a zeigt
eine Aufsicht auf den Reibbelag mit der Darstellung der ersten und
zweiten Gruppe von Nuten, deren Orientierung auf dem Belag nicht entsprechend
der Erfindung ausgebildet ist;
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2b zeigt
eine Aufsicht auf den Belag mit der Darstellung der ersten und zweiten
Gruppe von Nuten, die auf dem Belag entsprechend einer weiteren
Ausgestaltung orientiert sind, jedoch nicht entsprechend der Erfindung;
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2c zeigt
eine Aufsicht auf den Belag mit der Darstellung der ersten und zweiten
Gruppe von Nuten, die auf dem Belag in einer weiteren Ausgestaltung
orientiert sind, die nicht der Erfindung entspricht; und
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3 zeigt
eine vergrößerte Aufsicht
auf den Belag mit der Darstellung der ersten und zweiten Gruppe
von Nuten, die auf dem Belag derart ausgerichtet sind, wie es der
Ausgestaltung entsprechend der 1 entspricht;
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4 zeigt
einen Belag entsprechend der vorliegenden Erfindung in der Aufsicht.
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In
der 1 wird eine Mehrscheibenreibanordnung wie beispielsweise
eine Kupplung oder eine Bremsanordnung allgemein mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet.
Diese Reibanordnung 10 ist derart angepasst, um in Verbindung
mit einem Getriebe, einem Differenzial- oder einem Bremssystem verwendet
zu werden. Im Stand der Technik sind beispielsweise lediglich und
nicht in den Figuren dargestellte Getriebeanordnungen von Übertragungssystemen
bekannt, die typischerweise eine Eingangswelle aufweisen, die funktionsmäßig mit
einer Antriebsmaschine, beispielsweise einem Verbrennungsmotor,
gekoppelt ist. Bei einer Automobilanwendung beinhaltet die Getriebeanordnung
eine Abtriebswelle, die funktionsmäßig mit angetriebenen Rädern über weitere
Antriebsstrangkomponenten gekoppelt ist wie eine Antriebswelle und
eine Achse mit einem Differen zial. Zumindest ein Getriebesatz (oft
eine Vielzahl von Getriebesätzen)
wird funktionsmäßig zwischen
der Eingangswelle und der Ausgangswelle (Antrieb und Abtrieb) gekoppelt.
Ein Getriebegehäuse
stützt
die Antriebs- und Abtriebswelle und die Getriebesätze der Übertragungsanordnung ab.
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Verschiedene
Bestandteile der Getriebesätze
werden gehalten oder angetrieben, um das Getriebeübersetzungsverhältnis der
Kraftübertragung
zu verändern.
Somit enthält
die Übersetzungsanordnung
typischerweise zumindest eine Reibanordnung 10. Es kann
jedoch davon ausgegangen werden, dass der Fachmann auf dem Gebiet
der Übertragungsanordnung
eine beliebige Anzahl von Reibanordnungen einsetzen kann, die zum
Halten oder Antreiben des Getriebesatzes ausgelegt sind, um das Getriebeübersetzungsverhältnis der Übertragung
zu verändern.
Weiterhin und trotz der automobilbezogenen Diskussion, wie sie auch
in der obigen Beschreibung vorhanden ist, wird ein Fachmann annehmen, dass
die vorliegende Erfindung bei einem Getriebe, Differenzial oder
Bremssystem einsetzbar ist, sowohl bei Fahrzeug/Automobil – als auch
Nichtfahrzeuganwendungen oder bei industriellen Applikationen. Somit
ist die Bedeutung des Ausdruckes „Kupplung" im Folgenden mit der breitestmöglichen
Bedeutung zu verbinden, wobei aber nicht einschränkend Kupplungen und Bremsen
zum Einsatz bei Getrieben, Differenzialen oder Bremssystemen für sämtliche
Typen genannt sein sollen.
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Entsprechend 1 ist
die Reibvorrichtung oder Kupplungsanordnung 10 mit einem
Antriebselement ausgestattet, das allgemein mit dem Bezugszeichen 12 gekennzeichnet
ist, sowie mit einem angetriebenen Element, das allgemein mit dem
Bezugszeichen 14 gekennzeichnet ist. Das Antriebselement 12 beinhaltet
eine Antriebswelle 16. 1 zeigt die
Antriebswelle 16, die fest mit einem Lamellenträger 18 zur
Rotation der Antriebswelle 16 und des Lamellenträgers 18 um
die „A"-Achse verbunden
ist, wie es in Einzelheiten im Folgenden beschrieben wird. Ähnlich weist
das angetriebene Element 14 eine an getriebene Welle 17 auf
und eine angetriebene Lagerbuchse 26. Die Lagerbuchse 26 kann
axial ausgerichtete Federn 20 enthalten, welche an der
ringförmigen
Peripherie der angetriebenen Buchse 26 angeordnet sind.
Eine Vielzahl von ringförmigen äußeren Antriebslamellen 22 sind
Keilnut verzahnt oder andersartig an dem Element 24 zur
Bewegung in axialer Richtung relativ zu dem Lamellenträger 18 befestigt
und sind zur Rotation um die „A"-Achse an dem Element 24 abgestützt. Eine
Vielzahl von ringförmigen
inneren angetriebenen Lamellen 28 sind Keilnut verzahnt
oder anderweitig befestigt und werden getragen durch die Federn 20 zur
Rotation um die „B"-Achse. Es sind die äußeren Antriebslamellen 22 und
die inneren angetriebenen Lamellen 28 verzahnungsartig
angeordnet und rotieren eine nach der anderen, wenn die Kupplung 20 sich
in einem „offen Paket"-Modus befindet,
wie es aus dem Stand der Technik allgemein bekannt ist.
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Jede
Lamelle 22, 28 weist eine Arbeitsfläche auf
mit einer vorbestimmten Stärke
und kann in Eingriff gebracht werden mit einer Arbeitsfläche einer benachbarten
Lamelle 22, 28, um ein Drehmoment auf die benachbarten
Lamelle 22, 28 zu übertragen. Die Arbeitsflächen beinhalten
eine behandelte Oberfläche,
die mittels Reibung mit einer ähnlichen
Oberfläche
an der benachbarten Lamelle 22, 28 zusammenwirkt,
wie es im Folgenden genauer beschrieben wird. Bei einer bevorzugten
Ausgestaltung ist jede Lamelle 22, 28 aus Metall
dargestellt.
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Insbesondere
sind die Arbeitsflächen
der Lamellen 22, 28 mit einem ringförmigen Kupplungsreibbelag
ausgestattet, der in den 2a, 2b, 2c und 3 allgemein
mit 30 bezeichnet wird, wobei gleiche Bezugszeichen auf
die gleiche Struktur hinweisen, jedoch bezüglich der Größe ein Faktor von
100 beachtet werden kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist
der Reibkupplungsbelag 30 aus einer papierähnlichen
Substanz dargestellt. Jeder Belag 20 wirkt im eingerückten Zustand
mit der Arbeitsfläche
einer benachbarten Lamelle 22, 28 zusammen. In
dem Funktionsmodus sind die Arbeitsflächen mit einer Schmierungssubstanz
wie Öl
benetzt, wodurch ein Ölfilm
(nicht dargestellt) ausgebildet wird.
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Jeder
Belag 30 weist einen inneren Rand 32 und einen äußeren Rand 34 auf,
wodurch eine Breite (w) des Belages 30 bestimmt ist. Der
Belag 30 weist weiterhin eine Gruppe von Nuten 36 auf,
welche auf dem Belag 30 ausgebildet sind und einen ersten Querschnittsbereich
einnehmen. Jede Nut der ersten Gruppe 36 zeigt eine erste Öffnung 38 an
dem äußeren Rand 34 und
eine zweite Öffnung 40 an
dem inneren Rand 32, entfernt von der ersten Öffnung 38. Die
Nuten der ersten Gruppe 36 sind derart angepasst, dass
sie Schmiermittel über
die Breite (w) über einen
wesentlichen Bereich des Belages 30 führen. Der Belag 30 beinhaltet
weiterhin eine zweite Gruppe von Nuten 42, welche auf dem
Belag 30 ausgebildet sind und welche einen zweiten Querschnittsbereich einnehmen,
der kleiner ist als der erste Querschnittsbereich. Die zweite Gruppe
von Nuten 42 beinhaltet einen ersten Satz von Nuten 44 und
einen zweiten Satz von Nuten 46. Die Nuten des ersten Satzes 44 sind
kreuzend angeordnet mit den Nuten des zweiten Satzes 46.
Die zweite Gruppe von Nuten 42 ist derart ausgelegt, um
einen Überschuss
an Schmiermittel von dem Belag 30 zu entfernen.
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Die
Nuten der ersten Gruppe 36 können derart gestaltet sein,
daass sie mehrere Orientierungen aufzuweisen, wie etwa radial oder
in Form von Sekanten. Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung
nach den 2a und 3 erstrecken
sich die Nuten der ersten Gruppe 36 radial über die
Breite (w), sodass jede der Nuten der ersten Gruppe 36 einen
kontinuierlich verändernden
Winkel relativ zu einer Linie definiert, welcher einen Durchmesser
D1 des Belages 30 darstellt. Beispielsweise
ist eine Nut 36 dargestellt, welche sich in einem 40°-Winkel in 2a und
in einem 30°-Winkel
in 3 relativ zu einem Durchmesser D1 des
Belages 30 erstreckt. Der Winkel jeder weiteren Nut 36 relativ
zu dem Durchmesser D1 verändert sich.
Wie in 3 leicht erkennbar ist, können Nuten der ersten Gruppe 36 ungleichmäßig beabstandet
sein von weiteren Nuten der ersten Gruppe 36. Beispielsweise
kann eine Messung von einer Linie, die einen Durchmesser D2 des Belages 30 bestimmt, eine
Beabstandung der ersten Nut 36 um 10° relativ zu dem Durchmesser
D2 ergeben. Diese weiteren Nuten 36 sind
auch derart dargestellt, dass sie sich radial quer über die
Breite (w) mit 23°, 34° und 45° erstrecken,
relativ von dem Durchmesser D2.
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Wie
in 2b gezeigt, sind die Nuten der ersten Gruppe 136 in
gleichmäßigen Inkrementen
relativ zu benachbarten Nuten 126 beabstandet und erstrecken
sich im Bogen über
die Breite (w) des Belages 30. Somit sind die Nuten 136 ähnlich der
Krümmung
der Pumpzungen ausgestaltet. Die Krümmung der Nuten 136 ist
derart anzupassen, dass sie der Rotationsrichtung des Belages 30 folgt.
In einer Ausgestaltung entsprechend 2b ist
die Richtung der Rotation des Belages 30 gegen den Uhrzeigersinn.
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Wie
der 2c zu entnehmen ist, weist die erste Gruppe von
Nuten 236 eine erste vorbestimmte Untergruppe von Nuten 248 auf,
welche sich im Bogen in einer Richtung quer zur Breite (w) erstrecken und
in gleichmäßigen Inkrementen,
relativ zu benachbarten Nuten 248 beabstandet sind, und
einer zweiten vorbestimmten Untergruppe von Nuten 250, welche
sich im Bogen in einer Richtung gegenüberliegend zu den Nuten 248 über die
Breite (w) erstrecken und in gleichmäßigen Inkrementen relativ zu
benachbarten Nuten 250 beabstandet sind. In dieser Ausgestaltung
sind die Nuten 248, 250 unabhängig von der Drehrichtung des
Belages 30 angeordnet.
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Jeder
dieser Beläge
beinhaltet weiterhin eine zweite Gruppe von Nuten 42, welche
ihrerseits einen ersten und einen zweiten Satz von Nuten 44, 46 aufweist.
Die Nuten des ersten Satzes 44 sind parallel zueinander
angeordnet und erstrecken sich radial quer über die Breite (w) und sind
derart positioniert, dass sie rechtwinklig zueinander stehen, bzw.
in 90°, zu
den Nuten des zweiten Satzes 46. Mit anderen Worten ist die
Gruppe von Nuten 42 in der Form eines Maschennetzes oder
einer Gitterart angeordnet. Dieses kann ebenso als ein „Waffel"-Muster bezeichnet
werden. In diesem Fall ist es wesentlich, dass das Schmieröl über den
Belag 30 so gleichmäßig/planar wie
möglich
verteilt wird, sodass kein wesentlicher hydrodynamischer Schmierfilm
während
des Eingriffes der Lamellen 22, 28 auftritt. Ein
Fachmann wird jedoch annehmen, dass die Nuten des ersten Satzes 44 davon
abweichen können,
sich radial über
die Breite (w) zu erstrecken und die Nuten des zweiten Satzes 46 unter
Einschluss irgendeines Winkels zu kreuzen. Die Nuten des ersten
und zweiten Satzes 44, 46 sind nicht besonders
tief in dem Belag ausgeformt. Weiterhin sind benachbarte Nuten der
ersten Gruppe 36, 136, 236 gegenseitig
derart mit einer ersten inkrementalen Beabstandung angeordnet und benachbarte
Nuten der zweiten Gruppe 42 sind gegeneinander mit einer
zweiten inkrementalen Beabstandung angeordnet, die kleiner ist als
die erste zwischen den Nuten der ersten Gruppe 36.
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Die
erste Gruppe von Nuten 36, 136, 236, genauso
wie die zweite Gruppe von Nuten 42 kann unterschiedliche
relative Größen und
Formen annehmen. Beispielsweise können die Nuten der ersten Gruppe 36, 136, 236 tief
in dem Belag 30 ausgeformt sein und können scharfe Ränder an
dem Belag 30 darstellen. In einer bevorzugten Ausgestaltung
definiert der Belag 30 eine Tiefe und die Nuten der ersten Gruppe 36, 136, 236 sind
bezüglich
der Tiefe weiter erstreckt als die Nuten der zweiten Gruppe 42 bezüglich der
Tiefe festgelegt sind. Insbesondere sind die Nuten der ersten Gruppe 36, 136, 236 doppelt
so tief wie die Nuten der zweiten Gruppe 42. Ein Fachmann kann
jedoch davon ausgehen, dass die Tiefe der Nuten 36, 136, 236 um
ein Mehrfaches größer sein kann,
als die der Nuten 42. In einer weiteren Ausgestaltung sind
die Nuten der ersten Gruppe 36, 136, 236 über die
gesamte Tiefe des Belages 30 gleichmäßig ausgebildet.
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Die
Nuten der zweiten Gruppe 42 weisen eine zweite vorbestimmte
Breite auf und die Nuten der ersten Gruppe 36, 136, 236 weisen
eine erste vorbestimmte Breite auf, die im Wesentlichen größer ist
als die zweite vorbestimmte Breite. Insbesondere ist die Breite
der Nuten der ersten Gruppe 36, 136, 236 doppelt
so groß wie
die Breite der Nuten der zweiten Gruppe 42. Jedoch kann
der Fachmann davon ausgehen, dass die Breite der Nuten 36, 136, 236 um
ein Vielfaches größer ein
kann, als die Breite der Nuten 42. Zusätzlich kann die Anzahl der
Nuten der zweiten Gruppe 42 größer sein als die Anzahl der Nuten
der ersten Gruppe 36, 136, 236.
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Die
Nuten sind zumindest an einem, vorzugsweise jedoch an sämtlichen
Belägen 30 zur Speicherung
von Schmiermittel ausgebildet. Der Fachmann kann davon ausgehen,
dass die in dieser Beschreibung dargestellten Nuten sowohl auf einer oder
auf beiden benachbarten Seiten von benachbarten Lamellen 22, 28 dargestellt
sein können.
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Die
Struktur der Beläge 30 kann
durch verschiedene Verfahren die Material abtragend wirken, einschließlich mechanischer
Mittel dargestellt werden. Nichtmechanische Mittel sind dabei ebenso möglich, um
eine gewünschte
Struktur von Nuten zu erzielen. Eine Laserbehandlung der Beläge 30 kann durchgeführt werden.
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Im
Betrieb ist die Kombination der ersten und zweiten Gruppen von Nuten 36, 42 optimal.
Die erste Gruppe von Nuten 36, 136, 236 ist
derart angeordnet und ausgerichtet, dass ein Pumpeffekt erzeugt
wird. Die Gruppe der ersten Nuten 36, 136, 236 ist
weiterhin mit einem relativ großen
Querschnitt ausgestattet, sodass große Mengen von Schmieröl bereitgestellt
werden können.
Das Schmieröl
wird somit wirksam über
die erste Gruppe von Nuten in Zirkulation gesetzt, sodass das Schmieröl die gesamte
Oberfläche
der Lamellen 22, 28 bedeckt. Die zweite Gruppe von
Nuten 42 wird eingesetzt zur Entfernung von überschüssigem Schmieröl und reduziert
somit hydrodynamische Ef fekte, die auftreten könnten, und zum „Aufschwimmen" auf den Belägen auf
einem Ölfilm
führen
könnten.
Die Nuten 36, 136, 236, 42 stellen
sicher, dass die Beläge
auf den Lamellen 22, 28 mit ausreichendem Schmieröl versorgt
werden und verhindern jegliches Trockenlaufen der Kontaktzonen zwischen
den inneren Lamellen 22, 28.
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Daraus
resultiert, dass die Nuten 36, 136, 236, 42 Verbesserungen
in den Reibeigenschaften der Beläge
mit sich bringen und somit weisen die Lamellen 22, 28 konstante
Reibkoeffizienten und Kraftaufnahmen während der Verschiebefunktionen
auf. Weiterhin werden bei den Belägen 30, wie sie oben beschrieben
sind, die Nuten 36, 136, 236, 42 derart ausgebildet
werden, um einen speziellen Ölstrom oder
Auffangöl
in begrenzten Bereichen der Lamellen zuzulassen, sodass die im Betrieb
auftretende Wärme
der Reibanordnung 10 abgeführt wird.
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Insbesondere
führen
die Nuten 36, 136, 236, 42 die
während
des „geschlossen
Paket"-Betriebsmodus
entstehende Wärme
ab und verbessern somit die Reibeigenschaften der Reibanordnung 10.
In den Nuten 36, 136, 236, 42 fließen relativ
große
Ströme von
Schmieröl,
womit im Wesentlichen der Pfad zur Abführung der Reibungsenergie,
die von der Kupplung 10 abzuführen ist, verbessert wird,
womit ein Beitrag zur längeren
Lebensdauer der Lamellen 22, 28 geleistet wird.
Die Nuten 36, 136, 236, 42 benetzen
die gesamten Beläge 30 mit
Schmieröl,
indem sie entfernte Bereiche der Lamellen 22, 28 mit Schmieröl bei sämtlichen
Drehzahlen, die während des
Betriebes der Lamellen 22, 28 auftreten, mit Öl versorgen.
Die Nuten 36, 136, 236, 42 wirken
einer Ausbildung eines Filmes von Schmieröl entgegen. Die Energiedichte
wird wesentlich erhöht,
sodass die Größe der Lamellen 22, 28 bei
gleicher Reibungsarbeit reduziert werden kann oder die Reibarbeit
kann erhöht
werden, wenn die Größe der Lamellen 22, 28 beibehalten
wird. Die Schmierölströme innerhalb
der Nuten 36, 136, 236, 42 behindern
nicht die Aufnahme von Last beim Zusammenwirken der La mellen 22, 28,
sodass keine Zeitverzögerung
auftritt. Schließlich ist
der Belag 30 funktionsmäßig wirksam
und kosteneffektiv herzustellen relativ zu solchen im Stand der Technik.
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4 zeigt
eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Der ringförmige Belag
L wird auf einer ringförmigen
Trägerlamelle
T mit einem Reibbelag R aufgebracht. Der Reibbelag R zeigt wiederum
zwei Gruppen von Nuten, die zweite Gruppe von Nuten – mit der
Bezeichnung Waffelnuten – welche durch
parallele Erstreckung der Nuten 20, parallele Erstreckung
der Nuten 30 ausgebildet werden – wie bereits bekannt – genauso
wie die erste Gruppe von sog. Pumpnuten.
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Es
gibt drei Varianten der ersten Gruppe von Nuten (Pumpnuten). Zuerst
wird für
eine erste Gruppe von Nuten die erste Art 10a realisiert,
welche an der Peripherie des ringförmigen Lamellenträgers T radial
angeordnet sind und deren Position zum Zentrum M des ringförmigen Lamellenträgers T versetzt ist
und welche sich mit einem Winkel α zu
dem Radius r des ringförmigen
Lamellenträgers
erstrecken.
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Zweitens
und drittens unterscheidet sich die erste Gruppe von Nuten der zweiten/dritten
oder weiteren Art 10b und 10c, von der ersten
Gruppe von Nuten der ersten Art 10a, darin, dass sie sich
mit den Winkeln β und γ zu dem Radius
r des ringförmigen Lamellenträgers T erstrecken,
mit Winkeln β und γ, welche
unterschiedlich sind zum Winkel α.
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Die
Erfindung ist mit Bezug auf Figuren beschrieben. Dabei ist die hier
gewählte
Ausdrucksweise zur klaren Darstellung gewählt und soll keinerlei Einschränkungen
darstellen. Viele Modifikationen und Varianten der Erfindung sind
im Rahmen der obigen Lehre möglich.
Insbesondere sind Alternativen der ersten Gruppe von Nuten mit unterschiedlicher Art
(Pumpnuten) mit einer Form ausgestattet, die kombiniert ist aus
Radien, Sekanten oder Bögen,
genauso wie die Kombinationen von Ra dien, Sekanten und/oder Bögen unterschiedlicher
Art. Damit kann innerhalb des Rahmens der begleitenden Ansprüche die
Erfindung auch anders ausgeführt
werden als im Speziellen hierin beschrieben.