WO2015058756A1

WO2015058756A1 - Mehrschichtiger reibbelag

Info

Publication number: WO2015058756A1
Application number: PCT/DE2014/200504
Authority: WO
Inventors: Andreas URBANEK
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2015-04-30
Also published as: JP6657080B2; JP2016538494A; DE112014004841A5; CN105658986A

Abstract

Einen mehrschichtigen Reibbelag (1; 20; 30; 41, 42), insbesondere einen zweischichtiger Kupplungsbelag, mit einer Trägerschicht (3) und einer Reibschicht (4); die eine Reibungsfläche (5) aufweist so, dass die Trägerschicht mindestens eine radiale Erweiterung (11, 21; 31; 32; 47, 48) aufweist.

Description

Mehrschichtiger Reibbelag

Die Erfindung betrifft einen mehrschichtigen Reibbelag, insbesondere einen zweischichtigen Kupplungsbelag, mit einer Trägerschicht und einer Reibschicht, die eine Reibungsfläche aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kupplungsscheibe mit einer Mitnehmerscheibe, an welcher Federsegmente befestigt sind, an denen wiederum ein vorab beschriebener Reibbelag, insbesondere ein zweischichtiger Kupplungsbelag, befestigt ist.

Aus der internationalen Veröffentlichung WO 2007/121704 A2 ist ein mehrschichtiger

Reibbelag, insbesondere ein zweischichtiger Kupplungsbelag, bekannt, der ein Reibteil, welches eine Reibungsfläche bildet und ein Verstärkungsteil aufweist, wobei das Verstärkungsteil eine höhere Berstdrehzahl aufweist als das Reibteil.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Berstfestigkeit von mehrschichtigen Reibbelägen, insbesondere von zweischichtigen Kupplungsbelägen, mit einer Trägerschicht und einer Reibschicht, die eine Reibungsfläche aufweist, zu erhöhen.

Die Aufgabe ist bei einem mehrschichtigen Reibbelag, insbesondere einen zweischichtigen Kupplungsbelag, mit einer Trägerschicht und einer Reibschicht, die eine Reibungsfläche aufweist, dadurch gelöst, dass die Trägerschicht mindestens eine radiale Erweiterung aufweist. Die Trägerschicht und die Reibschicht haben im Wesentlichen die Gestalt von Kreisringscheiben mit einem vorzugsweise rechteckigen Querschnitt. Die radiale Erweiterung an der Trägerschicht kann sich radial nach innen und/oder radial nach außen erstrecken. Allerdings ist die radiale Erweiterung nur an der Trägerschicht und nicht an der Reibschicht vorgesehen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mehrschichtigen Reibbelags ist dadurch

gekennzeichnet, dass die radiale Erweiterung der Trägerschicht einen größeren Außendurchmesser als die Reibschicht aufweist. Mit der radialen Erweiterung ragt die Trägerschicht radial außen über die Reibschicht hinaus.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mehrschichtigen Reibbelags ist dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Erweiterung der Trägerschicht einen kleineren Innendurch- messer als die Reibschicht aufweist. Mit der radialen Erweiterung ragt die Trägerschicht radial innen über die Reibschicht hinaus.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mehrschichtigen Reibbelags ist dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Erweiterung der Trägerschicht als umlaufender Absatz ausgeführt ist. Der Begriff umlaufender Absatz bezieht sich auf den mehrschichtigen Reibbelag mit der Trägerschicht und der Reibschicht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mehrschichtigen Reibbelags ist dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Erweiterung etwa die gleiche Dicke wie die Trägerschicht aufweist. Die Trägerschicht und die Reibschicht haben jeweils im Wesentlichen die Gestalt von Kreisringscheiben mit einem vorzugsweise rechteckigen Ringquerschnitt. Allerdings hat die Trägerschicht eine größere Ausdehnung in radialer Richtung.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mehrschichtigen Reibbelags ist dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Erweiterung eine etwas geringere Dicke als die Trägerschicht aufweist. Dadurch kann bei einem Vollverschleiß der Reibschicht auf einfache Art und Weise erreicht werden, dass eine Anpressplatte nicht den Kontakt mit der Trägerschicht, insbesondere mit der radialen Erweiterung der Trägerschicht, kommt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mehrschichtigen Reibbelags ist dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht eine radiale Erweiterung nach innen und eine radiale Erweiterung nach außen aufweist. Dadurch wird die Trägerschicht also sowohl radial nach außen als auch radial nach innen gegenüber der Reibschicht erweitert.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kupplungsscheibe mit einer Mitnehmerscheibe, an welcher Federsegmente befestigt sind, an denen wiederum ein vorab beschriebener mehrschichtiger Reibbelag, insbesondere ein zweischichtiger Kupplungsbelag, befestigt ist. Die Mitnehmerscheibe dient zur Darstellung einer drehfesten Verbindung mit einer Welle, zum Beispiel einer Getriebewelle. Die Federsegmente dienen vorteilhaft dazu, den Reibbelag in axialer Richtung vorzuspannen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kupplungsscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass an den Federsegmenten zwei mehrschichtige Reibbeläge, insbesondere zwei zweischichtige Kupplungsbeläge, wie sie vorab beschrieben sind, befestigt sind. Durch die Federsegmente werden die beiden Reibbeläge voneinander weg vorgespannt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kupplungsscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden mehrschichtigen Reibbeläge symmetrisch ausgeführt sind und mit ihren radialen Erweiterungen an den Federsegmenten anliegen. Durch die symmetrische Ausführung der Reibbeläge wird deren Herstellung und Montage vereinfacht.

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 eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Reibbelags im Querschnitt mit einer radial inneren Erweiterung;

Figur 2 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 1 mit einer radial äußeren Erweiterung;

Figur 3 eine ähnliche Darstellung wie in den Figuren 1 und 2 mit einer radial inneren und einer radial äußeren Erweiterung;

Figur 4 eine vereinfachte Darstellung einer Kupplungsscheibe mit zwei Reibbelägen, die dem Reibbelag aus Figur 1 entsprechen;

Figur 5 die Kupplungsscheibe aus Figur 4 mit einer verschlissenen Reibschicht und

Figur 6 eine vergrößerte Darstellung einer Einzelheit VI aus Figur 5.

Die Erfindung beschäftigt sich mit der Anpassung der Belaggeometrie von Reibbelägen, um die Berstfestigkeit der Reibbeläge zu erhöhen. Die Reibbeläge haben im Wesentlichen die Gestalt von Kreisringen mit rechteckigen Ringquerschnitten.

Die Reibbeläge haben einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser. Bei zu geringen Querschnittsverhältnissen zwischen dem Außendurchmesser und dem Innendurch- messer der Reibbeläge ist unter Umständen eine gewünschte Berstfestigkeit nicht mehr gegeben.

Bei zu geringen Querschnittsverhältnissen können die im Reibbelag auftretenden Spannungen so hoch werden, dass es zu einem unerwünschten Bersten des Reibbelags kommt. Dadurch kann die Gesamtfunktion einer mit dem Reibbelag ausgestatteten Kupplungsscheibe erheblich beeinträchtigt werden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung bleibt die Reibschicht in ihren Abmessungen gleich. Zum Erhöhen der Berstfestigkeit wird gemäß der vorliegenden Erfindung nur eine Trägerschicht erweitert. Die Erweiterung der Trägerschicht kann radial nach innen und/oder radial nach außen erfolgen.

Des Weiteren wird zur Erhöhung der Berstfestigkeit in axialer Richtung ein Absatz beziehungsweise ein zusätzliches Belagvolumen eingearbeitet. Der Absatz beziehungsweise das zusätzliche Belagvolumen dient zur Darstellung einer Verschleißreserve. Durch die Verschleißreserve soll sichergestellt werden, dass es nicht zu einem Verklemmen beziehungsweise Anhaften einer Anpressplatte kommen kann.

In den Figuren 1 bis 3 sind drei Ausführungsbeispiele von Reibbelägen 1 ; 20; 30 vereinfacht dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Im Folgenden wird zunächst auf die Gemeinsamkeiten der Reibbeläge 1 ; 20; 30 eingegangen. Anschließend werden die Unterschiede zwischen den Reibbelägen 1 ; 20; 30 erläutert.

Die Reibbeläge 1 ; 20; 30 umfassen jeweils eine Trägerschicht 3 und eine Reibschicht 4. Die Reibschicht 4 stellt mit ihrer der Trägerschicht 3 abgewandten Seite eine Reibungsfläche 5 dar.

Durch Pfeile 6 ist eine Dicke der Trägerschicht 3 angedeutet. Durch Pfeile 7 ist eine Dicke der Reibschicht 4 angedeutet. Die Dicke 7 der Reibschicht 4 stellt gleichzeitig eine mögliche Verschleißschichtdicke dar. Durch Pfeile 8 ist ein maximal möglicher Verschleiß inklusive sämtlicher Toleranzen bezeichnet. Durch eine strichpunktierte Linie 10 ist eine Drehachse beziehungsweise Mittelachse oder Längsachse der Reibbeläge 1 ; 20; 30 angedeutet. Der Innendurchmesser und der Außendurchmesser der Reibungsfläche 5 bleiben, gegenüber herkömmlichen Reibflächen, unverändert. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein gegebenenfalls vorhandener Bauraum radial innerhalb des Innendurchmessers und/oder radial außerhalb des Außendurchmessers der Reibungsfläche 5 zur radialen Erweiterung der Trägerschicht 3 genutzt.

Daraus ergibt sich mindestens ein umlaufender Absatz in der Reibschicht 4. Die Höhe oder Tiefe des Absatzes sollte unter Einbeziehung aller Toleranzen vorteilhaft größer als eine erforderliche Verschleißreserve pro Reibbelag sein. Der umlaufende Absatz kann radial innerhalb und/oder radial außerhalb der Reibschicht 4 angeordnet sein.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Reibbelag 1 weist die Trägerschicht 3 eine radiale Erweiterung 1 1 auf. Die radiale Erweiterung 1 1 der Trägerschicht 3 erstreckt sich radial nach innen. Durch einen Doppelpfeil 12 ist angedeutet, wie groß die radiale Erweiterung gegenüber einem herkömmlichen Reibbelag ist.

Die radiale Erweiterung 1 1 hat die gleiche Dicke oder Höhe wie die Trägerschicht 3. Als Dicke oder Höhe wird die Ausdehnung der Trägerschicht 3 in axialer Richtung bezeichnet. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse oder Längsachse 10.

Durch einen Pfeil 13 ist der Innendurchmesser der Trägerschicht 3 mit der radialen Erweiterung 1 1 angedeutet. Durch einen Pfeil 14 ist ein herkömmlicher Innendurchmesser der Trägerschicht 3 angedeutet. Durch einen Pfeil 15 ist ein Außendurchmesser des Reibbelags 1 angedeutet, der unverändert ist. Die Reibschicht 4 und die Trägerschicht 3 haben den gleichen Außendurchmesser 15.

Bei dem in Figur 2 dargestellten Reibbelag 20 erstreckt sich eine radiale Erweiterung 21 radial nach außen. Hier bleibt im Unterschied zu Figur 1 der Innendurchmesser des Reibbelags 20 unverändert. Durch einen Doppelpfeil 22 ist der gewonnene Belagdurchmesser in der Trägerschicht 3 angedeutet.

Durch einen Pfeil 23 ist ein Außendurchmesser der Reibschicht 4 angedeutet, der einem Außendurchmesser einer herkömmlichen Trägerschicht entspricht. Durch einen Pfeil 24 ist der vergrößerte Außendurchmesser der Trägerschicht 3 mit der radialen Erweiterung 21 angedeutet.

Der in Figur 3 dargestellte Reibbelag 30 weist eine sich radial nach innen erstreckende Erweiterung 31 und eine sich radial nach außen erstreckende Erweiterung 32 auf. Bei dem Reibbelag 30 sind die in den Figuren 1 und 2 dargestellten radialen Erweiterungen kombiniert. Durch einen Doppelpfeil 33 ist der Gewinn beim Außendurchmesser der Trägerschicht 3 angedeutet.

Durch einen Pfeil 34 ist ein Außendurchmesser der Reibschicht 4 bezeichnet, der einen Außendurchmesser einer herkömmlichen Trägerschicht entspricht. Durch einen Pfeil 35 ist der vergrößerte Außendurchmesser der Trägerschicht 3 mit der radialen Erweiterung 32 bezeichnet.

Durch einen Pfeil 36 ist der verkleinerte Innendurchmesser der Trägerschicht 3 mit der radialen Erweiterung 31 bezeichnet. Durch einen Pfeil 37 ist ein Innendurchmesser der Reibschicht 4 bezeichnet, der dem Innendurchmesser einer herkömmlichen Trägerschicht entspricht.

In den Figuren 4 bis 6 ist eine Kupplungsscheibe 60 im eingebauten Zustand mit einer Anpressplatte 40 vereinfacht dargestellt. Die Kupplungsscheibe 60 umfasst zwei Reibbeläge 41 , 42, die auch als Reibbelaghälften bezeichnet werden. Der Reibbelag 41 entspricht dem in Figur 1 dargestellten Reibbelag 1. Der Reibbelag 42 ist, bezogen auf eine sich in radialer Richtung erstreckende Symmetrieachse zwischen den beiden Reibbelägen 41 und 42, symmetrisch zu dem Reibbelag 41.

Der eingebaute Zustand der Reibbeläge 41 , 42 wird im Folgenden nur im Hinblick auf den Reibbelag 1 in Figur 1 näher erläutert. Die Randbedingungen für die Reibbeläge 20 und 30 in den Figuren 2 und 3 sind jedoch gleich, so dass eine zusätzliche Betrachtung der Reibbeläge 20 und 30 im eingebauten Zustand entfallen kann.

Die beiden Reibbeläge 41 , 42 weisen in ihrer Trägerschicht jeweils eine sich radial nach innen erstreckende radiale Erweiterung 47, 48 auf. Durch Pfeile 43 ist die Dicke der Trägerschicht angedeutet. Durch Pfeile 44 ist die Dicke der Reibschicht angedeutet. Die Reibbeläge 41 , 42 sind mit Hilfe von Federsegmenten 45 drehfest mit einer Mitnehmerscheibe 46 verbunden. Durch die Federsegmente 45 sind die beiden Reibbeläge 41 und 42 in axialer Richtung voneinander weg vorgespannt.

Durch einen Pfeil 49 ist ein Innendurchmesser der Reibschichten der Reibbeläge oder Reib- belagshälften 41 und 42 bezeichnet. Durch einen Pfeil 50 ist der verkleinerte Innendurchmesser der Reibbeläge 41 , 42 mit den radialen Erweiterungen 47, 48 angedeutet. Durch einen Pfeil 51 ist der Außendurchmesser der Reibbeläge 41 , 42 bezeichnet.

In Figur 5 ist der Reibbelag 41 in einem vollständig verschlissenen Zustand dargestellt. Durch Pfeile 54 ist die Verschleißdicke der Reibschicht angedeutet. Bei dem vollständigen Verschleiß ist die Reibschicht nahezu vollständig verschlissen.

In Figur 6 ist in einer Einzelheit VI aus Figur 5 angedeutet, dass im vollständig verschlissenen Zustand der Reibschicht des Reibbelags 41 noch ein geringer Abstand 56 zwischen der Anpressplatte 40 und der radialen Erweiterung 47 verbleibt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Anpressplatte 40 auch bei vollständigem Verschleiß der Reibschicht nicht in Kontakt mit der radialen Erweiterung 47 der Trägerschicht kommt. Dadurch kann vorteilhaft ein unerwünschtes Verklemmen der Reibbeläge 41 , 42 relativ zu der Anpressplatte 40 vermieden werden.

Bezugszeichenliste

I Reibbelag

3 Trägerschicht

4 Reibschicht

5 Reibungsfläche

6 Pfeile

7 Pfeile

8 Pfeile

10 Drehachse

I I radiale Erweiterung

12 Doppelpfeil

13 Pfeil

14 Pfeile

15 Pfeil

20 Reibbelag

21 radiale Erweiterung

22 Doppelpfeil

23 Pfeil

24 Pfeil

30 Reibbelag

31 radiale Erweiterung

32 radiale Erweiterung

33 Doppelpfeil

34 Pfeil

35 Pfeil

36 Pfeil

37 Pfeil

40 Anpressplatte

41 Reibbelag

42 Reibbelag

43 Pfeile

44 Pfeile Federsegment Mitnehmerscheibe radiale Erweiterung radiale Erweiterung Pfeil

Pfeil

Pfeile

Abstand

Kupplungsscheibe

Claims

Patentansprüche

1 . Mehrschichtiger Reibbelag (1 ;20;30;41 ,42), insbesondere zweischichtiger Kupplungsbelag, mit einer Trägerschicht (3) und einer Reibschicht (4), die eine Reibungsfläche (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (3) mindestens eine radiale Erweiterung (1 1 ;21 ;31 ,32;47,48) aufweist.

2. Mehrschichtiger Reibbelag nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Erweiterung (21 ) der Trägerschicht (3) einen größeren Außendurchmesser als die Reibschicht (4) aufweist.

3. Mehrschichtiger Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Erweiterung (1 1 ;47,48) der Trägerschicht (3) einen kleineren Innendurchmesser als die Reibschicht (4) aufweist.

4. Mehrschichtiger Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Erweiterung (1 1 ;21 ;31 ,32;47,48) der Trägerschicht (3) als umlaufender Absatz ausgeführt ist.

5. Mehrschichtiger Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Erweiterung (1 1 ;21 ;31 ,32;47,48) etwa die gleiche Dicke wie die Trägerschicht (3) aufweist.

6. Mehrschichtiger Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Erweiterung (1 1 ;21 ;31 ,32;47,48) eine etwas geringere Dicke als die Trägerschicht (3) aufweist.

7. Mehrschichtiger Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (3) eine radiale Erweiterung (31 ) nach innen und eine radiale Erweiterung (32) nach außen aufweist.

8. Kupplungsscheibe mit einer Mitnehmerscheibe (46), an welcher Federsegmente (45) befestigt sind, an denen wiederum ein mehrschichtiger Reibbelag (1 ;20;30;41 ,42), insbesondere ein zweischichtiger Kupplungsbelag, nach einem der vorhergehenden Ansprüche befestigt ist.

9. Kupplungsscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an den Federsegmenten (45) zwei mehrschichtige Reibbeläge (41 ,42), insbesondere zwei zweischichtige Kupplungsbeläge, nach einem der Ansprüche 1 bis 7 befestigt sind.

10. Kupplungsscheibe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden mehrschichtigen Reibbeläge (41 ,42) symmetrisch ausgeführt sind und mit ihren radialen Erweiterungen (47,48) an den Federsegmenten (45) anliegen.