DE890586C

DE890586C - Reibungskupplung, insbesondere Lamellenkupplung

Info

Publication number: DE890586C
Application number: DEV2844A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr Schulze; Ewald Severing
Original assignee: Ver Deutsche Metallwerke AG
Current assignee: Ver Deutsche Metallwerke AG
Priority date: 1950-11-14
Filing date: 1950-11-14
Publication date: 1953-09-21

Description

Reibungskupplung, insbesondere Lamellenkupplung Die Erfindung bezieht sich auf Kupplungen, deren Teile in kraftschlüssigen Eingriff miteinander gebracht werden können. Dieser Eingriff kann beispielsweise durch Erzeugung eines Anpressungsdruckes erfolgen. Um genügend :große Kräfte übertragen zu können und um beim Auftreten eines zu großen Anpressungsdruckes eine unzulässig hohe Beanspruchung der einzelnen Teile zu vermeiden, werden in der Regel mehrere Teile zur Aufnahme des Anpressungsdruckes herangezogen. Diese Einzelelemente können zweckdienlich zu einem Paket vereinigt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Fläche, welche den Anpressungsdruck aufnehmen muß, zu vergrößern. Wenn die zur Verwendung kommenden Einzelelemente in Form von Lamellen ausgebildet sind, erhalten sie zur Herbeiführung der Mitnahme Verzahnungen. In der Regel ist für die Antriebseite eine Innenverzahnung und für die angetriebene Seite eine Außenverzahnung vorgesehen. Die Lamellen bestehen vorteilhaft aus -Stahl hoher Festigkeit. Um die Reibungsverluste im Leerlauf möglichst klein zu halten, sind diese Lamellen sehr sauber geschliffen. Zweckmäßig ist es 'ferner, da, wo nicht eine ebene Scheibe verwendet wird, ihr die Form der Mantelfläche eines Kegelstumpfes zu geben, die einen Neigungswinkel von etwa 3 bis 50 aufweist. Hierdurch wird erreicht, daß die Lamellen im Leerlauf nur mit einer schmalen Berührungsfläche auf ihrer Außen- und Innenseite schleifen. Infolge der geringen Reibung wird daher das Leerlaufdrehmoment klein.
Um zu verhindern, -daß die in Kraftschluß gelangenden Flächen, die beispielsweise aus Stahlblech oder aus Stahl- und Messingblech bestehen, fressen, und um diedurch Reibung erzeugte Wärme abzuführen, wird ein Gleit- oder Kühlmittel, beispielsweise Öl, benutzt.
Zur Erhöhung der Reibungskräfte und der Lebensdauer derartiger Maschinenteile sind ferner auch schon die in Eingriff gelangenden Oberflächen mit aufgesinterten Metallschichten versehen worden. Empfohlen wurden Kupferlegierungen mit Zinn-, Eisen-, Blei- und Graphitgehalten, denen ,gegebenenfalls noch feinkörniger Sand zugesetzt sein kann.
Sinterschichten haben sich für niedrige Flächenpressungen als brauchbar erwiesen, jedoch besteht die Gefahr, daß bei der Übertragung stärkerer Kräfte ein zu großer Abrieb auftritt, der das 01 verunreinigt und selbst nach seinem Durchgang durch Filter die Ölpumpen stillsetzt.
Die vorstehend erwähnten Erscheinungen können beispielsweise bei Kupplungen beobachtet werden, von denen sowohl ausreichende Gleit- und Notlaufeigenschaften als auch hohe Reibwerte verlangt werden. Überraschenderweise hat sich gezeigt, .daß nach dem Metallspritzverfahren erzeugte Schichten diese Eigenschaften besitzen.
Erfindungsgemäß wird mindestens auf der einen der beiden miteinander in kraftschlüssigen Eingriff gelangenden Oberflächen nach dem Metallspritzverfahren ein Belag aus Nichteisenmetallen, wie beispielsweise Phosphorbronze, aufgebracht. Die andere Oberfläche kann vorteilhaft aus Stahl bestehen. Die Anwendung der Erfindung ist dann besonders am Platz, wenn es sich darum handelt, hohe Umdrehungsgeschwindigkeiten von ,der Antriebseite in kurzer Zeit auf die Maschinenteile der Abtriebseite zu übertragen. In Bruchteilen von Sekunden muß dabei das anfängliche Aufeinandergleiten der beiden Oberflächen der beim Einschalten der Kupplung kraftschlüssig miteinander in Eingriff zu bringenden Teile über einen dem Notlauf von Lagern ähnlichen Zustand hinweg zur festen Anpressung der beiden Teile und Mitnähme desanzutreibenden Teiles führen.
Die erfindungsgemäß benutzte Phosphorbronze besteht aus 6 Ibis 1q.0/0 Zinn, o,2 bis o,6 0/a Phosphor, vorzugsweise aus 7 bis 9% Zinn, o,2 bis o,40/0 Phosphor, Rest im wesentlichen Kupfer. Es können aber auch Kupfer-Nickel-Silicium-Legierungen für den in Frage kommenden Zweck benutzt werden, beispielsweise solche mit 2 bis 6% Nickelsilicid, vorzugsweise 3 bis 40/a dieses Stoffes. Weiterhin besteht die Möglichkeit, eine Aluminiumbronze mit 6 .bis 12%, vorzugsweise 8 bis 10% Aluminium, Rest Kupfer oder auch Aluminium-Mehrstoffbronzen mit 8 bis 12 %@ Aluminium, bis 2% Blei, bis 2 % bis 2 % Eisen, bis 2 % Zinn, bis 2 % Silicium, bis 2%, Nickel, Rest Kupfer zu verwenden. Die mit Spritzschichten aus derartigen Werk- -stoffen versehenen Lamellen laufen gegen Stahllamellen in kingfederform, deren Oberfläche gegebenenfalls auch eine durch Aufspritzen vor. Stahl gewonnene Schicht aufweisen kann.
Die nach dem Metallspritzverfahren aufgebrachten Schichten können die Lamellen ein- oder zweiseitig bedecken. Vorzugsweise werden die Lamellen auf der Abtriebseite mit Spritzschichten versehen. Die Lamellen auf der Antriebseite weisen eine möglichst glatte Oberfläche auf, die zweckmäßig eine geringe Oberflächenrauhigkeit, wie sie durch die an sich bekannten Verfahren der Feinstbearbeitung erzeugt werden können, erhalten.
Durch Leerlaufversuche wurde festgestellt, daß in einer Lamellenkupplung mit geschliffenen Lamellen aus Stahl mit einer Festigkeit von etwa 12o kg/mm2 auf der Antriebseite und Lamellen mit Spritzschichten aus Phosphorbronze, die aus 8,5 % Zinn und 0,390 Phosphor, Rest Kupfer besteht, auf der Abtriebseite .das Leerlaufdrehmoment nur q. cm/kg gegenüber 4 m/kg beträgt, wenn sowohl auf der Antrieb- als auch auf der Abtriebseite Stahllamellen benutzt werden. Die auf einem Prüfstand an einer Kupplung nach Art der Erfindung durchgeführten Versuche bei 12o Stunden Laufzeit haben ergeben, daß bei Drehzahlen zwischen 22o bis 4100 je Minute und bei sehr häufigem Umschalten von Leerlauf auf Belastung die Lamellen mit Spritzschichten aus Phosphorbronze nur einen überraschend geringen Verschleiß bei hohem Wirkungsgrad der Kupplung aufwiesen.
Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens.
Aibb: r und 3 lassen Kupplungslamellen im Schnitt erkennen; Ab!b. 2 ist eine Seitenansicht.
Eine Kupplungslamelle a, die auf ihrer Außenseite eine Verzahnung b aufweist, besteht aus Stahl. Auf ihrer Reib- bz w. Mitnahmeoberfläche .ist eine Spritzschicht c aus einem Nichteisenmetall, vorzugsweise- Phosphorbronze, aufgebracht. Gegen diese Schicht legt sich die Gegenlamelle, die nicht besonders dargestellt .ist, auf deren Reibungs- bzw. Mitnahmeoberfläche gegebenenfalls Stahl aufgespritzt ist.
Um auch hohen Beanspruchungen der Kupplung vollauf Rechnung zu tragen, wird empfohlen, nicht nur eine Metallspritzschicht, sondern zwei derartige Schichten aus verschiedenen Metallen auf die Oberfläche der angetriebenen Lamellen d und e aufzubringen (Abb. 3). Die Antrieblamelle h besteht aus Stahl. Die beiden aufgespritzten Werkstoffe sind mit f und g bezeichnet. Der eine Werkstoff zeichnet sich durch bessere Gleiteigenschaften und ,der andere durch höhere Reibwerte bei hohem Verschleißwiderstand beider Werkstoffe aus. Als zweite Spritzmetallschicht wird Stahl mit o,2 bis 1,2 % Kohlenstoff bevorzugt. Gute Ergebnisse sind erzielt worden durch Verwendung eines Stahles, der aus 1 bis 4% Nickel, 1,5 bis 6% Chrom, o,2 bis 1.,2% Kohlenstoff, Rest Eisen besteht. Es kann auch ein Stahl verwendet werden mit noch höherem Chromgehalt, der außer 18 % Chrom und 81/o Nickel geringeren Kohlenstoffanteil und als Rest Eisen aufweist. Auch hier können die Spritzschichten aus Metallen beiderseitig aufgebracht sein.
Erweist es sich als zweckmäßig, die Lamellen auf der Antriebseite zur Erhöhung es Verschleißwiderstandes mit Spritzschichten ,aus Stahl zu versehen, so empfiehlt es sich, Stähle nach Art .der vorerwähnten Zusammensetzung zu verwenden.
Um den Verschleiß bei niedriger Relativgeschwindigkeit der Lamellen niedrig zu halten, sind gute X otlaufeigenschaften erforderlich. Die Verwendung gespritzter Schichten auf den Metallamellen ist von dem Gedanken ausgegangen, daß die Kapillaren in der gleichen Weise einen Ölfilm liefern wie bei den sogenannten selbstschmierenden Lagern. Um dieser Forderung gerecht zu werden, erscheint es zweckmäßig, eine Tränkung der Spritzschichten mit flüssigen oder festen Gleitmitteln, wie z. B. Öl oder Paraffin, vorzunehmen. Die Stahllamellen auf der Antriebseite haben vorteilhaft eine Festigkeit von iao bis 140 kg/mm2 und können gegeibenenfalls noch verchromt sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Reibungskupplung, insbesondere Lamellenkupplung, gekennzeichnet durch einen auf mindestens einer der beiden miteinander reibenden Flächen nach dem Metallspritzverfahren aufgebrachten Belag. a. Kupplung nach Anspruch i, dadurch .gekennzeichnet, daß .das aufgespritzte Metall ein Nichteisenmetall ist. 3. Kupplung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden in Eingriff gelangenden Oberflächen mit einer Spritzschicht aus Stahl versehen ist. q.. Kupplung nach Anspruch i oder a und/ oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei verschiedene metallische Werkstoffe, von denen sich der eine durch bessere Gleiteigenschaften und der andere durch höhere Reibwerte auszeichnet, nebeneinander durch Aufspritzen aufgebracht sind. 5. Lamellenkupplung nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, (daß die aus verschiedenen metallischen Werkstoffen bestehenden Spritzbeläge auf den Abtrieblamellen vorgesehen sind. 6. Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen der Antriebseite den Stahlbelag aufweisen. 7. Kupplung nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß @d@ie aufgespritzten Metallschichten mit einem flüssigen oder festen Gleitmittel getränkt sind.