EP3019762A1 - Reibfläche - Google Patents

Reibfläche

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EP3019762A1
EP3019762A1 EP14741797.6A EP14741797A EP3019762A1 EP 3019762 A1 EP3019762 A1 EP 3019762A1 EP 14741797 A EP14741797 A EP 14741797A EP 3019762 A1 EP3019762 A1 EP 3019762A1
Authority
EP
European Patent Office
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friction surface
friction
grooves
groove
stationary
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14741797.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Runge
Stefan Löhr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP3019762A1 publication Critical patent/EP3019762A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D13/00—Friction clutches
    • F16D13/58—Details
    • F16D13/60—Clutching elements
    • F16D13/64—Clutch-plates; Clutch-lamellae
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D2069/004—Profiled friction surfaces, e.g. grooves, dimples

Definitions

  • the invention relates to a friction surface of a stationary coupling and / or braking device.
  • the invention further relates to a friction lining of a stationary coupling and / or braking device with at least one such friction surface.
  • the invention also relates to a stationary clutch and / or brake device with such a friction lining.
  • the invention relates to a rotor for a stationary coupling and / or braking device, in particular a clutch, with at least one such friction surface.
  • German patent application DE 10 2006 044 858 A1 a carbide ceramic contact body is known, which is used for example in elevator brakes.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 201 1 000 720 A1 discloses a friction brake for braking a rail-guided transport device, in particular an elevator, comprising at least one brake pad, an application device with which the at least one brake pad can be pressed against a rail, around the transport device to brake, and an actuator for actuating the application device.
  • WO 2013/030347 A2 a friction brake is known, which is designed in the design of a brake caliper, as they can be used, for example, to brake elevators.
  • the object of the invention is to improve the performance of stationary clutch and / or braking devices.
  • the object is achieved with a friction surface of a stationary coupling and / or braking device in that the friction surface is provided with elevations and / or depressions.
  • the friction surface is preferably designed as a circular ring surface with an inner diameter and an outer diameter.
  • a preferred embodiment of the friction surface is characterized in that the friction surface is provided with grooves.
  • the grooves can be rounded in the groove base or sharp-edged be executed.
  • the groove depth of the grooves is preferably adapted to an expected wear in a planned life.
  • the friction surface is characterized in that the grooves extend in radial directions.
  • the term radial refers to an axis of rotation of a substantially annular disc-shaped friction surface during operation. Radial means transverse to the axis of rotation.
  • a further preferred embodiment of the friction surface is characterized in that the grooves extend in directions which are arranged at an angle of up to 45 degrees to the radial direction. This arrangement has proven to be advantageous in terms of minimizing the wear occurring during operation.
  • Another preferred embodiment of the friction surface is characterized in that the grooves have a groove width which is 0.5 to 6 millimeters. This groove width has proved to be particularly advantageous in investigations carried out in the context of the present invention.
  • Another preferred embodiment of the friction surface is characterized in that at least six grooves are uniformly distributed in a circumferential direction. This number has proved to be particularly advantageous in investigations carried out in the context of the present invention.
  • a further preferred embodiment of the friction surface is characterized in that the friction surface has at least one annular groove.
  • the annular groove may be provided alternatively or in addition to the grooves extending substantially in radial directions.
  • the invention further relates to a friction lining of a stationary coupling and / or braking device with at least one friction surface previously described.
  • the friction lining may be constructed in a similar or similar way to conventional friction linings of stationary coupling and / or braking devices.
  • the friction lining according to the invention is provided with grooves in its friction surface.
  • the invention further relates to a stationary clutch and / or brake device with a previously described friction lining.
  • the coupling and / or braking device is preferably designed as a clutch.
  • the clutch includes, for example, a rotating inner member having two substantially annular friction surfaces which are grooved in accordance with an essential aspect of the invention.
  • the invention further relates to a rotor for a stationary clutch and / or brake device, in particular a clutch, with at least one friction surface previously described.
  • the rotor with the friction surface according to the invention is preferably provided with an internal toothing, but can optionally also be provided with an external toothing.
  • the rotor can optionally be made entirely of friction material.
  • the friction material can also be applied on both sides to a support element for the representation of the rotor.
  • the carrier element can be formed from a metallic material or from a fiber composite material.
  • the invention also relates to a conveyor system with a previously described stationary coupling and / or braking device.
  • the conveyor system is designed, for example, as a crane, hoist, elevator or escalator.
  • the invention relates in itself to the use of a friction surface with elevations and / or depressions, in particular with grooves, as is known, for example, from automotive technology, in a stationary coupling and / or braking device.
  • a friction surface with elevations and / or depressions in particular with grooves
  • the execution of friction linings with grooves in the friction surface for example, from the German patent application DE 196 26 688 A1 known.
  • the grooves in the automotive sector are primarily introduced to avoid separation problems due to negative pressure effects.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a friction lining with obliquely extending grooves in a friction surface
  • Figure 2 is a groove of the friction lining of Figure 1 in section
  • Figure 3 shows an embodiment of a friction lining with radially extending grooves in a friction surface
  • Figure 4 shows a groove of the friction lining of Figure 3 in section.
  • FIG. 1 shows a friction lining 1 in the form of a circular disk 4 is shown in plan view.
  • a double arrow 5 an inner diameter of the annular disc 4 is indicated.
  • an outer diameter of the annular disc 4 is indicated.
  • the friction lining 1 has a friction surface 10, in which a total of eight grooves 1 1 to 18 are introduced.
  • the grooves 1 1 to 18 are uniformly distributed over a circumference of the friction surface 10.
  • the grooves as indicated by a double arrow 19, each arranged by about forty-five degrees to a radial.
  • the groove depth of the groove 16 is designated by a double arrow 21.
  • the groove depth is at least as deep as an expected axial wear of the friction lining 1 in a planned life.
  • the groove width in the illustrated embodiment is about one millimeter.
  • arrow 24 is indicated that the transition between the friction surface 10 and the groove 16 is rounded.
  • arrow 25 is indicated that the groove 16 is also rounded in the groove base.
  • a double arrow 26 is indicated that the groove flanks of the groove 16 are arranged at an angle of one hundred and five degrees to the groove bottom.
  • FIG. 3 shows a friction lining 41 with a friction surface 50 in plan view.
  • the friction lining 41 has the shape of a circular disk with an inner diameter and an outer diameter.
  • a total of sixteen grooves 51 are introduced in the friction surface 50 . All grooves 51 are arranged in the radial direction.
  • the grooves 51 have a rectangular cross-section.
  • the grooves 51, as well as the grooves 1 1 to 18 of the friction lining 1 shown in Figure 1, for example by pressing into the friction surface 10; 50 are introduced. LIST OF REFERENCES

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reibfläche (41) einer stationären Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung, die mit Erhöhungen (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18) und/oder Vertiefungen versehen ist.

Description

Reibfläche
Die Erfindung betrifft eine Reibfläche einer stationären Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Reibbelag einer stationären Kupplungsund/oder Bremseinrichtung mit mindestens einer derartigen Reibfläche. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine stationäre Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung mit einem derartigen Reibbelag. Die Erfindung betrifft schließlich einen Rotor für eine stationäre Kupplungsund/oder Bremseinrichtung, insbesondere eine Schaltkupplung, mit mindestens einer derartigen Reibfläche.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 044 858 A1 ist ein carbidkeramischer Kontaktkörper bekannt, der beispielsweise in Aufzugsbremsen Verwendung findet. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 201 1 000 720 A1 ist eine Reibungsbremse zum Abbremsen einer schienengeführten Transporteinrichtung, insbesondere eines Aufzugs, bekannt, umfassend wenigstens einen Bremsbelag, eine Zuspanneinrichtung, mit welcher der wenigstens eine Bremsbelag gegen eine Schiene gedrückt werden kann, um die Transporteinrichtung zu bremsen, und einen Aktor zum Betätigen der Zuspanneinrichtung. Aus der internationalen Veröffentlichung WO 2013/030347 A2 ist eine Reibungsbremse bekannt, welche in der Bauart einer Bremszange ausgebildet ist, wie sie zum Beispiel auch zu Bremsen von Aufzügen verwendet werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Betriebsverhalten von stationären Kupplungs- und/oder Bremseinrichtungen zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einer Reibfläche einer stationären Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung dadurch gelöst, dass die Reibfläche mit Erhöhungen und/oder Vertiefungen versehen ist. Die Reibfläche ist vorzugsweise als Kreisringfläche mit einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser ausgeführt. Durch die Erhöhungen und/oder Vertiefungen kann ein unerwünschter Verschleiß der Reibfläche auf einfache Art und Weise deutlich reduziert werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibfläche ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche mit Nuten versehen ist. Die Nuten können im Nutgrund verrundet oder scharfkantig ausgeführt sein. Die Nuttiefe der Nuten ist vorzugsweise an einen zu erwartenden Verschleiß in einer geplanten Lebensdauer angepasst.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibfläche ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nuten in radialen Richtungen erstrecken. Der Begriff radial bezieht sich auf eine Drehachse einer im Wesentlichen kreisringscheibenförmigen Reibfläche im Betrieb. Radial bedeutet quer zur Drehachse.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibfläche ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nuten in Richtungen erstrecken, die in einem Winkel von bis zu 45 Grad zur radialen Richtung angeordnet sind. Diese Anordnung hat sich im Hinblick auf eine Minimierung des im Betrieb auftretenden Verschleißes als vorteilhaft erwiesen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibfläche ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten eine Nutbreite aufweisen, die 0,5 bis 6 Millimeter beträgt. Diese Nutbreite hat sich bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen als besonders vorteilhaft erwiesen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibfläche ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens sechs Nuten gleichmäßig in einer Umfangsrichtung verteilt sind. Diese Anzahl hat sich bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen als besonders vorteilhaft erwiesen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibfläche ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche mindestens eine Ringnut aufweist. Die Ringnut kann alternativ oder zusätzlich zu den Nuten vorgesehen werden, die sich im Wesentlichen in radialen Richtungen erstrecken.
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Reibbelag einer stationären Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung mit mindestens einer vorab beschriebenen Reibfläche. Der Reibbelag kann so oder so ähnlich aufgebaut sein wie herkömmliche Reibbeläge von stationären Kupplungsund/oder Bremseinrichtungen. Im Unterschied zu den herkömmlichen stationären Kupplungsund/oder Bremseinrichtungen ist der erfindungsgemäße Reibbelag in seiner Reibfläche jedoch mit Nuten versehen. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine stationäre Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung mit einem vorab beschriebenen Reibbelag. Die Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung ist vorzugsweise als Schaltkupplung ausgeführt. Die Schaltkupplung umfasst zum Beispiel ein rotierendes Innenteil mit zwei im Wesentlichen kreisringförmigen Reibflächen, die gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung mit Nuten versehen sind.
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Rotor für eine stationäre Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung, insbesondere eine Schaltkupplung, mit mindestens einer vorab beschriebenen Reibfläche. Der Rotor mit der erfindungsgemäßen Reibfläche ist vorzugsweise mit einer Innenverzahnung versehen, kann aber wahlweise auch mit einer Außenverzahnung versehen sein. Dabei kann der Rotor wahlweise komplett aus Reibmaterial hergestellt sein. Das Reibmaterial kann zur Darstellung des Rotors aber auch beidseitig auf ein Trägerelement aufgebracht werden. Das Trägerelement kann aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet sein.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine fördertechnische Anlage mit einer vorab beschriebenen stationären Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung. Die fördertechnische Anlage ist zum Beispiel als Kran, Hebezeug, Aufzug oder Fahrtreppe ausgeführt.
Die Erfindung betrifft an sich die Verwendung einer Reibfläche mit Erhöhungen und/oder Vertiefungen, insbesondere mit Nuten, wie sie zum Beispiel aus der Automobiltechnik bekannt ist, in einer stationären Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung. Im Automobilbereich ist die Ausführung von Reibbelägen mit Nuten in der Reibfläche zum Beispiel aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 196 26 688 A1 bekannt. Dabei werden die Nuten im Automobilbereich primär dafür eingebracht, um Trennprobleme durch Unterdruckeffekte zu vermeiden.
Bei im Rahmen der Erfindung durchgeführten Untersuchungen an stationären Kupplungsund/oder Bremseinrichtungen, insbesondere an Schaltkupplungen wurden mit herkömmlichen ungenuteten Reibbelägen relativ hohe Verschleißraten festgestellt. Als Ursache für den erhöhten Verschleiß wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung angenommen, dass bei Energieeinträgen im Grenzenergiebereich sich zumindest kleine Stücke beziehungsweise dünne Schichten des Reibmaterials von der Reibfläche ablösen und auf der oder den metallischen Gegenlaufflächen der Brems- und/oder Kupplungseinrichtung anlagern. Bei einem folgenden Energieeintrag läuft dann das Reibmaterial, insbesondere eines Rotors, zumindest teilweise gegen Reibmaterial, das auf einem Gegenläufer klebt. Diese Form der Reibung kann sehr schnell zu einer unerwünschten Zerrüttung und/oder einem hohen Verschleiß des Reibmaterials führen. Die erfindungsgemäße Einbringung von Nuten in herkömmliche ungenutete Reibflächen erhöht in überraschender weise die zulässige Grenzenergie beziehungsweise verringert bei gleich bleibender Energie den Verschleiß des Reibmaterials bei Grenzenergiebelastungen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Reibbelags mit schräg verlaufenden Nuten in einer Reibfläche;
Figur 2 eine Nut des Reibbelags aus Figur 1 im Schnitt;
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel eines Reibbelags mit radial verlaufenden Nuten in einer Reibfläche und
Figur 4 eine Nut des Reibbelags aus Figur 3 im Schnitt.
In Figur 1 ist ein Reibbelag 1 in Form einer Kreisringscheibe 4 in der Draufsicht dargestellt. Durch einen Doppelpfeil 5 ist ein Innendurchmesser der Kreisringscheibe 4 angedeutet. Durch einen weiteren Doppelpfeil 6 ist ein Außendurchmesser der Kreisringscheibe 4 angedeutet.
In der Draufsicht der Figur 1 sieht man, dass der Reibbelag 1 eine Reibfläche 10 aufweist, in die insgesamt acht Nuten 1 1 bis 18 eingebracht sind. Die Nuten 1 1 bis 18 sind gleichmäßig über einen Umfang der Reibfläche 10 verteilt. Dabei sind die Nuten, wie durch einen Doppelpfeil 19 angedeutet ist, jeweils um etwa fünfundvierzig Grad zu einer Radialen angeordnet.
Durch das Einbringen der Nuten 1 1 bis 18 in die Reibfläche 10 des Reibbelags 1 wird die in Figur 1 sichtbare Fläche der Kreisringscheibe 4 in mehrere kleinere Teilbereiche unterteilt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführte Untersuchungen haben gezeigt, dass die Neigung eines derartig unterteilten Reibbelags 1 zum Materialübertrag auf einem Gegenläufer wesentlich geringer ist und damit die Grenzenergie eines mit dem Reibbelag 1 ausgestatteten Aggregats erhöht werden kann.
Dadurch kann bei einer vorgegebenen Schaltenergie eine wesentlich geringere Verschleißrate des Reibmaterials erreicht werden. Durch die erfindungsgemäßen Nuten kann ein unerwünschtes Kleben beziehungsweise Übertragen von Reibmaterial an den Gegenläufer in überraschender Art und Weise sicher verhindert werden.
In Figur 2 ist durch einen Doppelpfeil 21 die Nuttiefe der Nut 16 bezeichnet. Die Nuttiefe ist mindestens so tief wie ein zu erwartender axialer Verschleiß des Reibbelags 1 in einer geplanten Lebensdauer. Die Nutbreite beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel etwa ein Millimeter.
Durch einen Pfeil 24 ist angedeutet, dass der Übergang zwischen der Reibfläche 10 und der Nut 16 verrundet ist. Durch einen Pfeil 25 ist angedeutet, dass die Nut 16 im Nutgrund ebenfalls verrundet ist. Durch einen Doppelpfeil 26 ist angedeutet, dass die Nutflanken der Nut 16 in einem Winkel von einhundertfünf Grad zum Nutgrund angeordnet sind.
In Figur 3 ist ein Reibbelag 41 mit einer Reibfläche 50 in der Draufsicht dargestellt. Der Reibbelag 41 hat die Gestalt einer Kreisringscheibe mit einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser. In die Reibfläche 50 sind insgesamt sechzehn Nuten 51 eingebracht. Alle Nuten 51 sind in radialer Richtung angeordnet.
In Figur 4 sieht man, dass die Nuten 51 einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die Nuten 51 können, ebenso wie die Nuten 1 1 bis 18 des in Figur 1 dargestellten Reibbelags 1 , zum Beispiel durch Einpressen in die Reibfläche 10; 50 eingebracht werden. Bezuqszeichenliste
Reibbelag
Kreisringscheibe
Doppelpfeil
Doppelpfeil
Reibfläche
Nut
Nut
Nut
Nut
Nut
Nut
Nut
Nut
Doppelpfeil
Doppelpfeil
Pfeil
Pfeil
Doppelpfeil
Reibbelag
Reibfläche
Nuten

Claims

Patentansprüche
1 . Reibfläche einer stationären Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (10;50) mit Erhöhungen und/oder Vertiefungen versehen ist.
2. Reibfläche nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (10;50) mit Nuten (1 1 -18;51 ) versehen ist.
3. Reibfläche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nuten (51 ) in radialen Richtungen erstrecken.
4. Reibfläche nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nuten (1 1 -18) in Richtungen erstrecken, die in einem Winkel von bis zu 45 Grad zur radialen Richtung angeordnet sind.
5. Reibfläche nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (1 1 -18;51 ) eine Nutbreite aufweisen, die 0,5 bis 6 Millimeter beträgt.
6. Reibfläche nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens sechs Nuten (1 1 -18;51 ) gleichmäßig in einer Umfangsrich- tung verteilt sind.
7. Reibfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (10;50) mindestens eine Ringnut aufweist.
8. Reibbelag einer stationären Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung mit mindestens einer Reibfläche (10;50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Stationäre Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung mit einem Reibbelag (1 ;41 ) nach Anspruch 8.
10. Rotor für eine stationäre Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung, insbesondere eine Schaltkupplung, mit mindestens einer Reibfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
EP14741797.6A 2013-07-09 2014-07-02 Reibfläche Withdrawn EP3019762A1 (de)

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PCT/DE2014/200295 WO2015003703A1 (de) 2013-07-09 2014-07-02 Reibfläche

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EP (1) EP3019762A1 (de)
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WO (1) WO2015003703A1 (de)

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