DE69302790T2

DE69302790T2 - Reibungskupplung

Info

Publication number: DE69302790T2
Application number: DE69302790T
Authority: DE
Inventors: Ian Antony Nash; Robert Antony Simmonds
Original assignee: Automotive Products PLC
Current assignee: AP Racing Ltd
Priority date: 1992-05-06
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1996-12-19
Anticipated expiration: 2013-04-29
Also published as: GB9209785D0; EP0593715B1; JP3383667B2; GB2272495A; GB9400074D0; GB2272495B; JPH06511541A; DE69302790D1; WO1993022578A1; EP0593715A1

Description

Die Erfindung betrifft Reibungskupplungen für Kraftfahrzeuge und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, Mehrscheiben-Reibungskupplungen.
Die GB-A-2 212 870 offenbart eine Mehrscheiben-Reibungskupplung, die eine Vielzahl von Antriebsscheiben umfaßt, die drehfest mit der Abdeckung verbunden sind, und eine Vielzahl von angetriebenen Scheiben, die drehfest mit einer Nabe verbunden und zwischen den Antriebsscheiben angeordnet sind. Die Antriebsscheiben und angetriebenen Scheiben bestehen aus ringförmigen Scheiben, die aus einer sogenannten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Zusammensetzung gebildet sind, d.h. aus einer auf Kohlenstoff basierenden Matrix wie beispielsweise Kohlenstoffasern, die mit einem auf Kohlenstoff basierenden Füllstoff aufgefüllt ist. Die Scheiben haben typischerweise Kerben oder Schlitze, die am inneren bzw. äußeren Umfang ausgebildet sind, um in drehfesten Eingriff mit der Abdeckung oder der Nabe zu gelangen, um eine Drehbewegung mit der Abdeckung bzw. Nabe auszuführen.
Die Mitnehmerflächen der Kerben in den Reibungsflächen sind einem Verschleiß ausgesetzt.
Kohlenstoff-Kohlenstoff-Reibungsflächen werden spanabhebend geformt, und ein Mittel zum Lösen des Problems besteht darin, die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Oberflächen nach der spanabhebenden Bearbeitung durch CVD-Techniken (carbon vapour deposition) wieder zu verdichten und die Reibungsflächen erneut maschinell zu bearbeiten, um die gewünschten Reibungseigenschaften zu erhalten, während die verdichtetem Mitnehmerflächen stehengelassen werden.
Dies ist ein teures Verfahren, das spezielle Geräte zur Kohlenstoffaserfertigung erfordert.
Die US-A 3,972,395 offenbart eine Kohlenstoff-Kohlenstoff- Friktionsscheibe mit Mitnehmerkerben, die durch Metallscheiben verstärkt sind. Dies kann zwar Vorteile bringen, die Abnutzung der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Kerbenmitnehmerflächen findet jedoch noch statt.
Demgemäß wird eine ringförmige Friktionsscheibe für eine Kraftfahrzeugkupplung geschaffen, die aus einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-zusammensetzung gebildet ist und Mitnehmerkerben auf wenigstens dem inneren oder äußeren Umfang aufweist, die in Nutzung drehfest mit einem Kupplungsteil in Eingriff gelangen, wobei die Scheibe dadurch gekennzeichnet ist, daß die Mitnehmerflächen der Kerben in einer metallischen Schicht aufgetragen sind, indem eine Schicht aus Metall auf diesen aufplattiert wird, um eine verschleißbeständige Metallschicht zu bilden, die an die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Scheibe gebunden und integral mit dieser ist.
Das Metall besteht vorzugsweise aus einer Schicht aus einem autokatalytischen Auftrag aus Metall, vorzugsweise aus autokatalytisch aufgebrachtem Nickel, das Zusätze, wie beispielsweise PTFE enthalten kann, und das autokatalytisch aufgebrachte Nickel kann unter Verwendung von Elektroauftragsverfahren, vorzugsweise durch Plattieren von Chrom, weiter plattiert werden, um eine weitere Schicht aus Metall aufzutragen, oder kann durch den Auftrag von autokatalytisch aufgebrachtem Nickel mit Zusätzen weiter beschichtet werden.
Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer ringförmigen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Antriebsscheibe einer Reibungskupplung geschaffen, die Mitnehmerkerben an wenigstens ihrem inneren oder äußeren Umfang aufweist, wobei das Verfahren durch Beschichten von Mitnehmerflächen der Mitnehmerkerben mit einer metallischen Schicht unter Anwendung von autokatalytischen Platt ierungstechniken charakterisiert ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden lediglich beispielshaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigen:
Figur 1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungsabdeckungsanordnung,
Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II von Figur 1,
Figur 3 eine Draufsicht auf eine angetriebene Scheibe zur Verwendung in einer Mehrscheiben-Kupplung,
Figur 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV von Figur 3,
Figur 5 und Figur 6 Draufsichten der Antriebsscheiben zur Verwendung in einer Mehrscheiben-Kupplung.
Eine Mehrscheiben-Kupplungsanordnung, wie sie insbesondere bei Rennautos verwendet wird, umfaßt eine Abdeckung 10, die im Gebrauch auf einem (nicht gezeigten) Schwungrad befestigt ist, und eine Nabe 12, die auf einer (nicht gezeigten) Getriebeeingangswelle befestigt ist. Auf der Abdeckung 10 sind vier ringförmige Antriebsscheiben 14 derart angebracht, daß sie in Längsrichtung von ihr axial gleiten können, jedoch drehfest mit ihr verbunden sind. Auf der Nabe 12 sind drei ringförmige angetriebene Scheiben 16 derart angebracht, daß sie sich in Längsrichtung von ihr axial verschieben können, jedoch drehfest mit ihr verbunden sind. Die Antriebsscheiben 14 und die angetriebenen Scheiben 16 überlappen sich derart, daß sie in Reibungseingriff gelangen können, um ein Drehmoment zwischen der Abdeckung 10 und der Nabe 12 zu übertragen. Die Scheiben 14 und 16 sind aus einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Zusammensetzung gebildet.
Eine Druckplatte 18 kommt mit der Antriebsscheibe in Eingriff, die am weitesten vom Schwungrad entfernt ist, und wenigstens eine Membranfeder 20 ist an der Abdeckung derart angebracht, daß sie zwischen der Abdeckung 10 und der Druckplatte 18 reagiert, um die Antriebsscheiben 14 und angetriebenen Scheiben 16 in Richtung des Schwungrads zu drängen. In diesem Fall sind zwei Membranfedern vorgesehen, wobei eine auf der Oberseite der anderen angebracht ist. Jede Membranfeder 20 hat einen äußeren ringförmigen Abschnitt, auf dem radial nach innen vorspringende Federfinger 21 vorgesehen sind. Es sind sechzehn Federfinger 21 vorgesehen, die in Umfangsrichtung beabstandet sind, wobei Öffnungen zwischen benachbarten Paaren von Federfingern an der Basis der Federfinger vorhanden sind. Die Federn 20 sind an der Abdeckung 10 zwischen einer ersten Hebelstütze 22 und einem zweiten Hebelstützring 24 befestigt, der an der Abdeckung mit Schrauben 30 befestigt ist.
Die Nabe weist eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten, sich radial nach außen erstreckenden Zähnen oder Speichen 25 auf, die in Kerben 34 auf dem inneren Umfangsrand 35 einer angetriebenen Scheibe 16 eingreifen.
In den Figuren 3 und 4 ist eine angetriebene Scheibe 16 gezeigt, die eine ringförmige Kohlenstoff-Kohlenstoff-Scheibe mit einer Vielzahl von Kerben 34 umfaßt, die mit den Zähnen oder Speichen 25 der Nabe (wie vorstehend beschrieben) in Eingriff bringbar sind. Die Kerben 34 haben Mitnehmerflächen 35, 36, die mit den Nabenzähnen 25 in Eingriff sind. Die Oberfläche einer jeden Kerbe 34 einschließlich der Mitnehmerflächen 35, 36 ist mit einer Metallschicht 37 beschichtet (von denen der Einfachheit halber lediglich drei gezeigt sind). Die Scheibe weist radial äußere Reibungsflächen 38 zum Eingriff mit den Antriebsscheiben 14 auf.
In Figur 5 ist eine Antriebsscheibe 14 gezeigt, die an ihrem äußeren Umfang Antriebszähne 44 aufweist, die durch Kerben 55 beabstandet sind, um mit der Kupplungsabdeckung 10 in Eingriff zu gelangen. Die Mitnehmerflächen der Kerben bestehen wiederum aus Zähnen und sind mit einer Metalischicht beschichtet. Die Scheiben 14 haben eine radial innere Reibungsfläche 48.
Eine alternative Gestaltung der Antriebsscheibe 114 ist in Figur 6 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform sind die Kerben 155 im äußeren Umfangsrand der Scheibe größer und weiter beabstandet. Die Antriebsflächen 156 und 157 und die Kerbenwurzel 158 sind wiederum mit einer Metallschicht überzogen.
Die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Scheiben 14, 16, 114 sind durch autokatalytisches Plattieren der gesamten Oberfläche, vorzugsweise durch eine autokatalytische Nickelpiattierung, beschichtet, wobei jedoch eine Kupferplattierung verwendet werden könnte. Falls erwünscht, könnten die Reibungsflächen der Scheiben maskiert werden. Die autokatalytisch mit Nickel beschichteten Scheiben könnten bei etwa 300-400º C wärmebehandelt werden, um die Nickelbeschichtung zu härten. Alternativ wird das autokatalytisch aufgebrachte Nickel durch eine Chromplattierung in üblicher Weise durch Elektroauftrag beschichtet.
Andere Beschichtungen wie beispielsweise Nickellegierungen oder autokatalytisch aufgebrachtes Nickel, welches Zusätze in Lösung enthält, wie beispielsweise PTFE (Polytetrafluoräthylen), was als Niflor-Verfahren bezeichnet wird (Markenname von Surface Technology plc, Coventry, England), könnten auf dem autokatalytisch aufgebrachtem Nickel aufplattiert werden.
Aufgrund der porösen Natur der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Scheiben wird das autokatalytisch aufgebrachte Nickel in die Oberfläche der Platte, insbesondere in jede freiliegende Radial- und Umfangsfläche, absorbiert.
Die Plattierung oder Beschichtung wird anschließend maschinell von den Reibungsflächen der Antriebsscheiben und angetriebenen Scheiben abgenommen.
Alternativ können Bereiche, die von einer Plattierung freibleiben sollen, während des Plattierungsprozesses maskiert werden.

Claims

1. Ringförmige Kraftfahrzeugkupplungs-Friktionsscheibe (14, 16, 114), die aus einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Zusammensetzung gebildet ist und auf wenigstens dem inneren oder äußeren Umfang Mitnehmerkerben (34, 45, 115) aufweist, die bei Nutzung drehfest mit einem Kupplungsteil (12, 10) in Eingriff gelangen, wobei die Scheibe dadurch gekennzeichnet ist, daß Mitnehmerflächen (35, 36, 156, 157) der Kerben mit einer metallischen Schicht (37) überzogen sind, indem eine Schicht aus Metall auf diesen aufplattiert wird, um eine verschleißbeständige Metallschicht zu bilden, die an die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Scheibe gebunden und integral mit dieser ist.

2. Friktionsscheibe (14, 16, 114) nach Anspruch 1, bei der die metallische Schicht durch autokatalyische Techniken aufgebracht wird.

3. Friktionsscheibe (14, 16, 114) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die metallische Schicht Nickel ist.

4. Friktionsscheibe (14, 16, 114) nach Anspruch 3, bei der die Nickelschicht gehärtet ist.

5. Friktionsscheibe (14, 16, 114) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der auf die metallische Schicht eine weitere metallische Schicht aufgebracht ist.

6. Friktionsscheibe (14, 16, 114) nach Anspruch 5, bei der die metallische Schicht autokatalytisch aufgebrachtes Nickel umfaßt und die weitere metallische Schicht auf diesem durch elektrochemische Plattierungstechniken aufgebracht ist.

7. Friktionsscheibe nach Anspruch 5, bei der die metallische Schicht autokatalytisch aufgebrachtes Nickel ist und die weitere metallische Schicht eine Schicht aus mit PTFE versetztem, autokatalytisch aufgebrachtem Nickel ist.

8. Verfahren zur Herstellung einer ringförmigen Kohlenstoff- Kohlenstoff-Reibungskupplungsantriebsscheibe (14, 16, 114), die Mitnehmerkerben (34, 45, 115) auf wenigstens dem inneren oder dem äußeren Umfang aufweist, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch das Überziehen von Mitnehmerflächen (35, 36, 156, 157) der Mitnehmerkerben mit einer metallischen Schicht (37) unter Anwendung von autokatalytischen Plattierungstechniken.

9. Verfahren nach Anspruch 8, das den zusätzlichen Schritt der Beschichtung der metallischen Schicht mit einer weiteren metallischen Schicht, die Zusätze in Suspension enthält, umfaßt, die ebenfalls unter Anwendung von autokatalytischen Plattierungstechniken auf diese aufgebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Zusätze Polytetrafluoräthylen (PTFE) sind.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die metallische Schicht autokatalytisch aufgebrachtes Nickel ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die metallische Schicht gehärtet wird.