WO2017144045A1 - Reibteil - Google Patents

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WO2017144045A1
WO2017144045A1 PCT/DE2017/100054 DE2017100054W WO2017144045A1 WO 2017144045 A1 WO2017144045 A1 WO 2017144045A1 DE 2017100054 W DE2017100054 W DE 2017100054W WO 2017144045 A1 WO2017144045 A1 WO 2017144045A1
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wet
groove
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Johannes Bernhardt
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • F16D2300/0214—Oil or fluid cooling

Definitions

  • the invention relates to a friction part for a wet-running friction-locking device, with at least one friction surface, which has at least one flow path for the passage of a fluid.
  • the invention further relates to a coupling with at least one such friction part.
  • a friction member for a frictionally-operating device with an annular friction surface which has an inner edge and an outer edge, wherein in the friction surface an inner circumferential groove, an outer circumferential groove and at least one in Radial direction between the inner and the outer circumferential groove arranged intermediate circumferential groove is provided, each extending zigzag or wavy between inner and outer deflection points, and a flow connection between the inner edge and the inner circumferential groove, between the adjacent circumferential Grooves and between the outer circumferential groove and the outer edge is provided, wherein the friction part has a Reibbelaglini, wherein the friction surface of a force applied to the Reibbelagieri friction lining,
  • DE 101 57 483 C2 discloses a shaped body of fiber-reinforced ceramic composites comprising a core zone and at least one cover layer having a higher coefficient of thermal expansion than the core zone, wherein the cover layer is a silicon-carbon-rich cover layer with a mass fraction of silicon carbon of at least thirty percent and made up of segments composed of cover layer material-free areas in the form of joints o- or by webs of a material other than the material of the cover layer are separated from each other. From the German patent application
  • DE 10 2006 009 565 A1 discloses a brake disk with at least one, preferably provided on both outer sides, annular friction surface to which a brake pad is pressed for braking, wherein the friction surface consists of a plurality of expansion joints at least partially materially separated sub-segments, wherein the depth of the expansion joints is greater than the permissible wear amount of the friction surface.
  • German Patent DE 103 42 271 B4 discloses a friction lining lamella for a wet-running friction-shifting element, having at least one annular disk-like friction surface serving for frictional engagement, which has grooves through which coolant flows from the friction surface inside diameter, the grooves overlapping two Form groove sets, the friction lining lamella is rotatable in the installed state without preferred direction of rotation, and the friction surface has no perpendicular to the direction of rotation aligned groove edges.
  • a friction member for a wet-running Reib MUST with at least one friction surface having at least one flow path for carrying a fluid, characterized in that the friction member has at least one fluidic resistance, through which a flow velocity of the fluid along the flow path is reduced in that a cooling capacity is increased in the operation of the friction part during the passage of the fluid along the flow path.
  • the fluid is preferably a cooling and / or lubricating medium, such as oil.
  • frictional heat is generated.
  • the frictional heat is dissipated, at least in part, via the fluid.
  • the fluidic resistance reduces the flow rate of the fluid along the flow path. Thereby, a heat transfer between the friction surface and the fluid can be improved. Since the cooling effect depends not only on a heat transfer coefficient but also on a residence time of the fluid at the friction surface, it is advantageously possible to increase the cooling capacity by reducing the flow speed of the fluid. Care should be taken that the reduction of the heat transfer coefficient is overcompensated due to a reduction of a so-called Nusselt number.
  • the heat transfer coefficient with respect to the convective heat transfer is determined both by the flow conditions and by the fluid properties, in particular oil properties.
  • a higher flow rate leads to an increase in the Nusselt number and thus to an increase in the heat transfer coefficient.
  • conventional clutch systems and the friction parts or lining disks installed therein are usually constructed in such a way that that a high flow rate of the fluid, in particular of the oil, is achieved in corresponding grooves.
  • the high flow rate of the fluid, in particular oil, in the groove in combination with large groove cross sections results in low groove fill levels for conventional oil volume flows. That is, the groove sections are partially filled with fluid, especially oil, and to a considerable extent with air.
  • the flow rate of the fluid, in particular oil is reduced according to one aspect of the invention. As a result, the groove filling can be advantageously increased. This in turn improves the heat transfer.
  • the cooling depends not only on heat transfer coefficients, but also on the residence time of the fluid, in particular oil, on the surface of the coupling components
  • an increase in the cooling capacity can be achieved, provided the reduction of the heat transfer coefficient is overcompensated due to the reduction of the Nusselt number.
  • a relatively small groove cross-section in the outer region of the friction part, in particular the lining plate to ensure a throttling of the oil flow.
  • the groove cross section from the inside to the outside continuously and / or discontinuously decrease.
  • a preferred exemplary embodiment of the friction part is characterized in that the friction surface essentially has the shape of a circular disk with an inner radius at which the fluid enters and with an outer radius at which the fluid emerges.
  • the friction surface essentially has the shape of a circular disk with an inner radius at which the fluid enters and with an outer radius at which the fluid emerges.
  • a further preferred embodiment of the friction part is characterized in that the fluidic resistance is arranged in an outer region of the friction surface.
  • the fluidic resistance may, for example, be embodied as an obstacle in the flow path of the fluid.
  • a further preferred exemplary embodiment of the friction part is characterized in that the flow path is delimited by a groove which has at least one region with a reduced groove cross-section in order to represent the fluidic resistance.
  • the groove has a throat to provide fluidic resistance.
  • the groove with the area with the reduced groove cross-section is simple and inexpensive to produce.
  • a further preferred embodiment of the friction part is characterized in that the groove cross-section decreases along the flow path.
  • the groove cross-section along the flow path can decrease continuously or discontinuously. It mainly depends on the fact that the groove cross-section from the inlet of the fluid, so preferably radially inward, to the outlet of the fluid, ie radially outside, decreases.
  • a further preferred embodiment of the friction part is characterized in that the flow path for the passage of the fluid has at least one branch.
  • the flow path can advantageously be divided or branched. Such a division or branching results, for example, advantageously by an obstacle in the flow path, which is surrounded by fluid.
  • a further preferred embodiment of the friction part is characterized in that the flow path for passing the fluid is delimited by a groove in a friction lining.
  • the friction lining is, for example, a paper coating.
  • the groove can be produced in the friction lining, for example by embossing.
  • a further preferred embodiment of the friction part is characterized in that the flow path for the passage of the fluid is limited by friction lining pieces.
  • the grooves arise in a simple manner between two or more friction lining pieces, which are spaced apart.
  • Another preferred exemplary embodiment of the friction part is characterized in that at least one friction lining piece has a greater circumferential extent radially outward than radially inward. As circumferential extent, a dimension of the Reibbelags Swisss is referred to in the circumferential direction. Due to the greater circumferential extent radially outward, an effective fluidic resistance in the sense of the invention is created in a simple manner.
  • a further preferred embodiment of the friction part is characterized in that the friction lining piece is concavely curved along the flow path.
  • a further preferred embodiment of the friction part is characterized in that the friction lining piece is formed like a boot, wherein a boot tip is arranged radially outside and extends substantially in a circumferential direction. As a result, a bottleneck between two friction lining pieces is created in a simple manner, which represents the fluidic resistance.
  • a further preferred exemplary embodiment of the friction part is characterized in that the friction lining pieces essentially have the shape of polygons, in particular of rectangles. The friction lining pieces may alternatively also have substantially the shape of circles.
  • a further preferred embodiment of the friction part is characterized in that radially outside a small friction lining piece is arranged between two large friction lining pieces, which extend from radially inward to radially outward.
  • the friction lining pieces are designed, for example, as rectangles.
  • a further preferred embodiment of the friction part is characterized in that radially outwardly a small friction lining piece is arranged between two rows of small friction lining pieces, which extend from radially inward to radially outward.
  • the small friction lining pieces are preferably all made the same, in particular designed as rectangles.
  • a further preferred embodiment of the friction part is characterized in that a circumferentially long friction lining piece is arranged radially outside of at least two rows of small friction lining pieces, which are arranged radially.
  • the long friction lining piece and the small friction lining pieces are designed, for example, as rectangles.
  • a further preferred embodiment of the friction part is characterized in that at least one friction lining piece is substantially mushroom-shaped, with a mushroom head of the substantially mushroom-shaped friction lining piece being arranged radially outside.
  • the invention further relates to a coupling with at least one previously described friction part.
  • the coupling is preferably a wet-running multi-plate clutch.
  • the friction part described above is in the wet-running multi-plate clutch is a friction plate.
  • the wet-running multi-plate clutch is preferably used in the automotive sector.
  • Figure 1 is a greatly simplified representation of an inventive
  • Figure 2 shows an arrangement of the lining carrier with the wet-running friction linings
  • Figure 3 is a simplified illustration of a plate pack with wet-running
  • FIG. 1 shows a wet-run coupling part 1 with a lining carrier 3 in greatly simplified cross-section.
  • the lining carrier 3 comprises a main body 5, which essentially has the shape of a circular disk with a rectangular ring cross section. On the main body 5, two wet-running friction linings 6, 7 are attached.
  • the wet-running friction linings 6, 7 also have the shape of circular disks with a rectangular ring cross-section.
  • the wet-running friction linings 6, 7 have the same outer diameter as the main body 5 of the lining carrier 3.
  • the lining carrier 3 has a smaller inner diameter than the wet-running friction linings 6, 7.
  • the wet-running coupling part 1 is, for example, an inner plate of a multi-plate clutch.
  • the brake disc carrier 3 has an inner toothing radially inward, for example.
  • the wet-running coupling part 1 of Figure 1 between two wet-running counter-coupling parts 1 1, 12 is arranged.
  • the two counter-coupling parts 1 1, 12 each have a base body 15, 16 in the form of a circular disk with a rectangular ring cross-section.
  • An inner diameter of the base body 15, 16 of the counter-coupling parts 1 1, 12 is the same size as the inner diameter of the wet-running friction linings 6, 7 in the lining carrier 3.
  • the counter-coupling parts 1 1, 12 have a larger outer diameter than the lining carrier 3 the wet-running friction linings 6, 7.
  • the counter-coupling parts 1 1, 12 are, for example, outer plates of the previously described multi-plate clutch.
  • the counter-coupling parts 1 1, 12 radially outwardly advantageously equipped with an outer toothing.
  • the wet-running friction linings 6, 7 on the lining carrier 3 are formed from a wet-running friction lining material.
  • the lining carrier 3 is formed of a steel material.
  • the counter-coupling parts 1 1, 12 are also formed of a steel material.
  • FIG. 3 shows in simplified form a disk pack 20 of a multi-disk clutch.
  • the disk pack 20 includes, in addition to the wet-running coupling part 1, three other wet-running coupling parts 22, 23 and 24.
  • the wet-running coupling parts 22 to 24 are designed exactly like the wet-running coupling part 1.
  • the wet-running clutch parts 1, 22 to 24 represent in the disk pack 20 inner disks.
  • the disk set 20 further comprises, in addition to the counter-coupling parts 1 1, 12 of Figure 2, three other wet-running counter-coupling parts 33, 34, 35.
  • the wet-running coupling parts 1, 22 to 24 are in alternation with the wet-running counter-coupling parts 1 1st , 12, 33-35.
  • the counter-coupling parts 1 1, 12 and 33 to 35 constitute outer disks of the disk set 20.
  • the counter-coupling part 1 1 represents a left end disk of the disk set 20 in FIG. 3.
  • the counter-coupling part 35 arranged on the right in FIG a second end plate of the disk set 20.
  • the wet-running coupling parts 1, 22 to 24 are each between two counter-coupling parts 1 1, 12; 33, 34; 34, 35 arranged.
  • friction parts 41; 71; 91 according to various embodiments in a plan view of a friction surface 42; 72; 92 shown.
  • the friction parts 41; 71; 91 preferably represent wet-running coupling parts (1; 22 to 24 in FIGS. 1 to 3) of a wet running multi-plate clutch.
  • flow paths for a fluid are illustrated in three peripheral sections by arrows 43 to 45.
  • the fluid enters radially inward in the region of an internal toothing. Then, the fluid flows along the friction surface 42 radially outward, where it exits.
  • the flow path 43 is delimited on the friction surface 42 by two friction lining pieces 46, 47.
  • the friction lining pieces 46, 47 have the shape of boots with boot tips 52, 53.
  • the boot tips 52, 53 of the friction lining pieces 46, 47 are arranged radially outwardly and extend in the circumferential direction, in Figure 4 in a clockwise direction. This results in a simple manner, a fluidic resistance 61, through which the flow velocity of the fluid along the flow path 43 is reduced.
  • the flow path 43 is delimited on the friction surface 42 by two friction lining pieces 48, 49.
  • the friction lining pieces 48, 49 have radially outward extensions 54, 55 which extend in the circumferential direction in the clockwise direction.
  • a fluidic resistance 62 between the friction lining pieces 48, 49 is created in a simple manner.
  • the fluidic resistance 62 is represented by a cross-sectional constriction in a groove between the friction lining pieces 48, 49.
  • the flow path 45 is bounded by two Reibbelag Cultureen 50, 51, the radially outer extensions 56, 57; 58, 59.
  • the mutually facing extensions 57, 58 of the friction lining pieces 50, 51 create a constriction or a fluidic resistance 63 in the flow path 45 between the friction lining pieces 50, 51.
  • flow paths from radially inward to radially outward are provided with bottlenecks by different configurations and arrangements of substantially rectangular friction lining pieces to represent fluidic resistances or bottlenecks.
  • a first flow path is bounded by a Reibbelag- piece 74, which is disposed radially outward and has the shape of a relatively small rectangle.
  • the friction lining piece 74 is arranged between two friction lining pieces 75 and 76.
  • the friction lining pieces 75, 76 also have the shape of rectangles, which, however, extend from radially inward to radially outward beyond the friction surface 72. Between the friction lining pieces 75, 76 results in a relatively wide groove for the fluid.
  • This groove is bounded by the friction pad 74, which is an obstacle in the flow path.
  • the friction lining 74 By the friction lining 74, the flow path in a divided first flow path between the friction lining piece 74 and the friction lining piece 75 and in a second flow path between the friction lining piece 74 and the friction lining piece 76.
  • Another fluidic resistance in FIG. 5 is represented by a friction lining piece 80.
  • the friction lining 80 has the shape of a rectangle and is disposed between two rows 78, 79 of friction lining pieces, which also have the shape of rectangles. In the rows 78, 79 three friction lining pieces are arranged, which have the same shape and size as the friction lining piece 80.
  • the friction lining piece 80 is arranged radially outside between the two rows 78, 79.
  • FIG. 6 The friction part 91 in FIG. 6 comprises a groove 93 in the friction surface 92.
  • the groove 93 is delimited by two friction lining pieces 94, 95, which are essentially mushroom-shaped.
  • the mushroom-shaped friction lining pieces 94, 95 have radially outward a head 96, 97.
  • the heads 96, 97 of the friction lining pieces 94, 95 create a constriction 100 in the groove 93.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Reibteil (41) für eine nasslaufende Reibschlusseinrichtung, mit mindestens einer Reibfläche (42), die mindestens einen Strömungsweg (43-45) zum Durchführen, eines Fluids aufweist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Reibteil (41) mindestens einen fluidischen Widerstand (61-63) aufweist, durch den eine Fließgeschwindigkeit des Fluids entlang des Strömungswegs (43-45) so reduziert wird, dass eine Kühlleistung im Betrieb des Reibteils beim Durchführen des Fluids entlang des Strömungswegs gesteigert wird.

Description

Reibteil
Die Erfindung betrifft ein Reibteil für eine nasslaufende Reibschlusseinrichtung, mit mindestens einer Reibfläche, die mindestens einen Strömungsweg zum Durchführen eines Fluids aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kupplung mit mindestens einem derartigen Reibteil. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2012 014 81 1 A1 ist ein Reibteil für eine reibschlüssig arbeitende Einrichtung mit einer ringförmigen Reibfläche bekannt, die einen Innenrand und einen Außenrand aufweist, wobei in der Reibfläche eine innenliegende umlaufende Nut, eine außenliegende umlaufende Nut und mindestens eine in radialer Richtung zwischen der innenliegenden und der außenliegenden umlaufen- den Nut angeordnete zwischenliegende umlaufende Nut vorgesehen ist, die sich jeweils Zickzack- oder wellenförmig zwischen innenliegenden und außenliegenden Umlenkpunkten erstrecken, und eine Strömungsverbindung zwischen dem Innenrand und der innenliegenden umlaufenden Nut, zwischen den einander benachbarten umlaufenden Nuten und zwischen der außenliegenden umlaufenden Nut und dem Außen- rand vorgesehen ist, wobei das Reibteil einen Reibbelagträger aufweist, wobei die Reibfläche von einem auf den Reibbelagträger aufgebrachten Reibbelag, vorzugsweise Papierreibbelag, aus mehreren voneinander beabstandeten Reibbelagssegmenten gebildet ist, zwischen denen die umlaufenden Nuten und die Innen- oder/und Außen- randnuten, gegebenenfalls auch die Zwischennuten, ausgebildet sind. Ein ähnliches Reibteil ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2012 014 804 A1 bekannt, wobei sich Verbindungsnuten entlang einer Radialen erstrecken oder/und die Verbindungsnuten geradlinig ausgebildet sind. Aus der deutschen Patentschrift
DE 101 57 483 C2 ist ein Formkörper aus faserverstärkten keramischen Verbundwerkstoffen bekannt, umfassend eine Kernzone und mindestens eine Deckschicht, die einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als die Kernzone aufweist, wobei die Deckschicht eine Siliziumkohlenstoff-reiche Deckschicht mit einem Massenanteil an Siliziumkohlenstoff von mindestens dreißig Prozent ist und sich aus Segmenten zusammensetzt, die durch Deckschichtmaterial-freie Bereiche in Form von Fugen o- der durch Stege aus einem anderen Material als dem Material der Deckschicht voneinander getrennt sind. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2006 009 565 A1 ist eine Bremsscheibe mit mindestens einer, vorzugsweise an beiden Außenseiten vorgesehenen, ringförmigen Reibfläche bekannt, an die zum Bremsen ein Bremsbelag andrückbar ist, wobei die Reibfläche aus einer Vielzahl von durch Dehnungsfugen zumindest teilweise stofflich voneinander getrennten Teilsegmenten besteht, wobei die Tiefe der Dehnungsfugen größer ist als das zulässige Verschleißmaß der Reibfläche. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 2 353 133 ist eine Friktionsscheibe, insbesondere für die Verwendung von Kupplungen und Scheibenbremsen, bekannt, wobei die Scheibe aus fünf Schichten gebildet ist, wobei die erste Schicht aus Reibmaterial, die zweite Schicht aus einem Material mit einem niedrigen Elastizitätsmodul für Druck, die dritte Schicht aus einem Kern hoher Festigkeit, die vierte Schicht aus einem Material mit einem niedrigen Elastizitätsmodul für Druck und die fünfte Schicht aus Reibmaterial bestehen, wobei das Reibmaterial der ersten und fünften Schicht aus einer großen Anzahl einzelner Stückchen besteht. Aus der deutschen Patentschrift DE 103 42 271 B4 ist eine Reibbelag-Lamelle für ein nasslaufendes Reibschaltelement, mit mindestens einer ringscheibenartigen, zum Reibeingriff dienenden Reibfläche bekannt, die vom Reibflächen-Innendurchmesser her mit Kühl- mittel durchströmte Nuten aufweist, wobei die Nuten zwei sich überlagernde Nutensätze bilden, die Reibbelag-Lamelle im eingebauten Zustand ohne Vorzugsdrehrichtung rotierbar ist, und die Reibfläche keine senkrecht zur Drehrichtung ausgerichteten Nutkanten aufweist. Aus der deutschen Patentschrift DE 44 20 959 B4 ist ein hydrodynamischer Strömungswandler mit Reibflächen bekannt, die auch bei axialer Anlage einen Ölfluss über die Kanäle radial nach innen ermöglichen, wobei ein über Kanäle fließendes Ölvolumen über wenigstens ein Ventil in Abhängigkeit wenigstens eines Betriebsparameters des Strömungswandlers und/oder der diesen antreibenden Maschine oder des vom Strömungswandler angetriebenen Getriebes einstellbar ist. Aus der internationalen Offenlegungsschrift WO 2008/055457 A2 ist eine Kupplungsan- Ordnung mit einer Gehäuseanordnung bekannt, in der ein Fluidstrom zur Kühlung von Reibflächenanordnungen erzeugbar ist, wobei Mittel zur Erzeugung wenigstens eines zumindest ein reibflächentragendes Element der Reibanordnung wiederholt durchströmenden dem Fluidstrom führenden Kreislaufes vor dem Austritt des Fluidstroms aus der Kupplungsanordnung vorgesehen sind, wobei ein einzelner Kühlkanal als an der Oberfläche der Reibfläche des reibflächentragenden Elements eingearbeitete Nut ausgeführt ist, wobei der einzelne Kühlkanal in Strömungsrichtung mit sich verringernder Querschnittsfläche ausgeführt ist. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Reibteil für eine nasslaufende Reibschlusseinrichtung, mit mindestens einer Reibfläche, die mindestens einen Strömungsweg zum Durchführen eines Fluids aufweist, insbesondere im Hinblick auf seine Funktionalität, zu verbessern. Die Aufgabe ist bei einem Reibteil für eine nasslaufende Reibschlusseinrichtung, mit mindestens einer Reibfläche, die mindestens einen Strömungsweg zum Durchführen eines Fluids aufweist, dadurch gelöst, dass das Reibteil mindestens einen fluidischen Widerstand aufweist, durch den eine Fließgeschwindigkeit des Fluids entlang des Strömungswegs so reduziert wird, dass eine Kühlleistung im Betrieb des Reibteils beim Durchführen des Fluids entlang des Strömungswegs gesteigert wird. Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um ein Kühl- und/oder Schmiermedium, wie Öl. Im Betrieb einer mit dem Reibteil ausgestatteten Kupplung entsteht Reibungswärme. Die Reibungswärme wird, zumindest teilweise, über das Fluid abgeführt. Zu diesem Zweck dient vorteilhaft eine Vielzahl von Strömungswegen, die von dem Fluid durch- strömt werden. Durch den fluidischen Widerstand wird die Fließgeschwindigkeit des Fluids entlang dem Strömungsweg reduziert. Dadurch kann eine Wärmeübertragung zwischen der Reibfläche und dem Fluid verbessert werden. Nachdem die Kühlwirkung nicht nur von einem Wärmeübergangskoeffizient sondern auch von einer Verweildauer des Fluids an der Reibfläche abhängt, kann durch die Reduzierung der Fließge- schwindigkeit des Fluids vorteilhaft eine Steigerung der Kühlleistung erreicht werden. Dabei ist darauf zu achten, dass die Reduzierung des Wärmeübergangskoeffizienten aufgrund einer Reduzierung einer sogenannten Nusselt-Zahl überkompensiert wird.
Der Wärmeübergangskoeffizient bezüglich der konvektiven Wärmeübertragung wird sowohl durch die Strömungsverhältnisse als auch durch die Fluideigenschaften, insbesondere Öleigenschaften, bestimmt. Eine höhere Fließgeschwindigkeit führt zu einer Zunahme der Nusselt-Zahl und damit auch zu einer Zunahme des Wärmeübergangskoeffizienten. Dementsprechend sind herkömmliche Kupplungssysteme und die darin verbauten Reibteile beziehungsweise Belaglamellen in der Regel so konstruiert, dass eine hohe Fließgeschwindigkeit des Fluids, insbesondere des Öls, in entsprechenden Nuten erreicht wird. Aus der hohen Fließgeschwindigkeit des Fluids, insbesondere Öls, in der Nut in Kombination mit großen Nutquerschnitten ergeben sich bei üblichen Ölvolumenströmen geringe Nutfüllungsgrade. Das heißt, die Nutquerschnitte sind teilweise mit Fluid, insbesondere Öl, und zu einem erheblichen Teil mit Luft gefüllt. Durch eine geeignete Nutgestaltung wird gemäß einem Aspekt der Erfindung die Fließgeschwindigkeit des Fluids, insbesondere Öls, reduziert. Dadurch kann die Nutfüllung vorteilhaft erhöht werden. Dadurch wird wiederum die Wärmeübertragung verbessert.
Im Hinblick darauf, dass die Kühlung nicht nur von Wärmeübergangskoeffizienten, sondern auch von der Verweildauer des Fluids, insbesondere Öls, an der Oberfläche der Kupplungskomponenten abhängt, kann durch eine Reduzierung der Fließgeschwindigkeit des Fluids, insbesondere Öls, eine Steigerung der Kühlleistung erreicht werden, sofern die Reduzierung des Wärmeübergangskoeffizienten aufgrund der Reduzierung der Nusselt-Zahl überkompensiert wird. Wichtig dabei ist ein relativ geringer Nutquerschnitt im äußeren Bereich des Reibteils, insbesondere der Belaglamelle, um eine Drosselung des Ölflusses sicherzustellen. Dabei kann der Nutquerschnitt von innen nach außen kontinuierlich und/oder diskontinuierlich abnehmen. Ebenfalls mög- lieh sind Nutgeometrien mit Querschnittszunahmen und/oder Querschnittsabnahmen im inneren und mittleren Bereich des Reibteils, insbesondere der Belaglamelle.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Reibteils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe mit einem Innenra- dius, an dem das Fluid eintritt, und mit einem Außenradius aufweist, an dem das Fluid austritt. Durch eine entsprechende Gestaltung der Reibfläche wird eine Vielzahl von Strömungswegen bereitgestellt, die im Wesentlichen in radialen Richtungen verlaufen. Die Strömungswege werden zum Beispiel von Kanälen und/oder länglichen Vertiefungen, wie Rillen oder Nuten, begrenzt, die in der Reibfläche vorgesehen sind.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Reibteils ist dadurch gekennzeichnet, dass der fluidische Widerstand in einem äußeren Bereich der Reibfläche angeordnet ist. Dadurch wird die Verweildauer des Fluids im Bereich der Reibfläche auf einfache Art und Weise verlängert. Der fluidische Widerstand kann zum Beispiel als Hindernis in dem Strömungsweg des Fluids ausgeführt sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Reibteils ist dadurch gekennzeich- net, dass der Strömungsweg von einer Nut begrenzt wird, die mindestens einen Bereich mit einem verringerten Nutquerschnitt aufweist, um den fluidischen Widerstand darzustellen. Die Nut weist zum Beispiel eine Engstelle auf, um den fluidischen Widerstand dazustellen. Die Nut mit dem Bereich mit dem verringerten Nutquerschnitt ist einfach und kostengünstig herstellbar.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Reibteils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Nutquerschnitt entlang des Strömungswegs abnimmt. Je nach Ausführung kann der Nutquerschnitt entlang des Strömungswegs kontinuierlich oder diskontinuierlich abnehmen. Dabei kommt es hauptsächlich nur darauf an, dass der Nut- querschnitt vom Eintritt des Fluids, also vorzugsweise radial innen, zum Austritt des Fluids, also radial außen, abnimmt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Reibteils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg zum Durchführen des Fluids mindestens eine Verzwei- gung aufweist. Der Strömungsweg kann vorteilhaft aufgeteilt beziehungsweise verzweigt werden. Eine solche Aufteilung oder Verzweigung ergibt sich zum Beispiel vorteilhaft durch ein Hindernis im Strömungsweg, das von Fluid umströmt wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Reibteils ist dadurch gekennzeich- net, dass der Strömungsweg zum Durchführen des Fluids von einer Nut in einem Reibbelag begrenzt wird. Bei dem Reibbelag handelt es sich zum Beispiel um einen Papierbelag. Die Nut kann in dem Reibbelag zum Beispiel durch Prägen erzeugt werden. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Reibteils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg zum Durchführen des Fluids von Reibbelagstücken begrenzt wird. Die Nuten ergeben sich auf einfache Art und Weise zwischen zwei oder mehr Reibbelagstücken, die voneinander beabstandet sind. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Reibteils ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Reibbelagstück radial außen eine größere Umfangsausdehnung als radial innen aufweist. Als Umfangsausdehnung wird eine Abmessung des Reibbelagsstücks in Umfangsrichtung bezeichnet. Durch die größere Umfangsaus- dehnung radial außen wird auf einfache Art und Weise ein im Sinne der Erfindung wirksamer fluidischer Widerstand geschaffen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Reibteils ist dadurch gekennzeichnet, dass das Reibbelagstück entlang dem Strömungsweg konkav gekrümmt ist.
Durch die konkave Krümmung des Reibbelagstücks entlang dem Strömungsweg wird auf einfache Art und Weise eine Engstelle zwischen zwei Reibbelagstücken geschaffen, die den fluidischen Widerstand darstellt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Reibteils ist dadurch gekennzeich- net, dass das Reibbelagstück stiefelartig ausgebildet ist, wobei eine Stiefelspitze radial außen angeordnet ist und sich im Wesentlichen in einer Umfangsrichtung erstreckt. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine Engstelle zwischen zwei Reibbelagstücken geschaffen, die den fluidischen Widerstand darstellt. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Reibteils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reibbelagstücke im Wesentlichen die Gestalt von Vielecken, insbesondere von Rechtecken, aufweisen. Die Reibbelagstücke können alternativ auch im Wesentlichen die Gestalt von Kreisen aufweisen. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Reibteils ist dadurch gekennzeichnet, dass radial außen ein kleines Reibbelagstück zwischen zwei großen Reibbelagstücken angeordnet ist, die sich von radial innen bis nach radial außen erstrecken. Die Reibbelagstücke sind zum Beispiel als Rechtecke ausgeführt. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Reibteils ist dadurch gekennzeichnet, dass radial außen ein kleines Reibbelagstück zwischen zwei Reihen von kleinen Reibbelagstücken angeordnet ist, die sich von radial innen bis nach radial außen erstrecken. Die kleinen Reibbelagstücke sind vorzugsweise alle gleich ausgeführt, insbesondere als Rechtecke ausgeführt. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Reibteils ist dadurch gekennzeichnet, dass ein in Umfangsrichtung langes Reibbelagstück radial außerhalb von mindestens zwei Reihen von kleinen Reibbelagstücken angeordnet ist, die radial angeordnet sind. Das lange Reibbelagstück und die kleinen Reibbelagstücke sind zum Beispiel als Rechtecke ausgeführt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Reibteils ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Reibbelagstück im Wesentlichen pilzförmig ausgeführt ist, wobei ein Pilzkopf des im Wesentlichen pilzförmig ausgeführten Reibbelagstücks ra- dial außen angeordnet ist. Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine Engstelle zwischen zwei Reibbelagstücken dargestellt werden.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kupplung mit mindestens einem vorab beschriebenen Reibteil. Bei der Kupplung handelt es sich vorzugsweise um eine nass- laufende Lamellenkupplung. Das vorab beschriebene Reibteil stellt in der nasslaufenden Lamellenkupplung eine Reiblamelle dar. Die nasslaufende Lamellenkupplung wird vorzugsweise im Automobilbereich eingesetzt.
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 stark vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen
Belagträgers mit zwei Nasslauf-Reibbelägen im Querschnitt;
Figur 2 eine Anordnung des Belagträgers mit den Nasslauf-Reibbelägen aus
Figur 1 zwischen zwei Gegen-Kupplungsteilen aus einem Stahlmaterial;
Figur 3 eine vereinfachte Darstellung eines Lamellenpakets mit nasslaufenden
Kupplungsteilen und mit nasslaufenden Gegen-Kupplungsteilen aus einem Stahlmaterial, und die
Figuren 4 bis 6 verschiedene Reibteile in der Draufsicht mit fluidischen
Widerständen, durch welche eine Fließgeschwindigkeit eines Fluids entlang eines Strömungswegs so reduziert wird, dass eine Kühlleistung im Betrieb des Reibteils beim Durchführen des Fluids entlang des Strömungswegs gesteigert wird. In Figur 1 ist ein Nasslauf-Kupplungsteil 1 mit einem Belagträger 3 stark vereinfacht im Querschnitt dargestellt. Der Belagträger 3 umfasst einen Grundkörper 5, der im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe mit einem rechteckigen Ringquerschnitt aufweist. An dem Grundkörper 5 sind zwei Nasslauf-Reibbeläge 6, 7 befestigt. Die Nasslauf- Reibbeläge 6, 7 haben ebenfalls die Gestalt von Kreisringscheiben mit einem rechteckigen Ringquerschnitt. Die Nasslauf-Reibbeläge 6, 7 haben den gleichen Außendurchmesser wie der Grundkörper 5 des Belagträgers 3. Der Belagträger 3 hat einen kleineren Innendurchmesser als die Nasslauf-Reibbeläge 6, 7.
Bei dem Nasslauf-Kupplungsteil 1 handelt es sich zum Beispiel um eine Innenlamelle einer Lamellenkupplung. Zur Darstellung einer drehfesten Verbindung mit einem In- nenlamellenträger der Lamellenkupplung weist der Belagträger 3 radial innen zum Beispiel eine Innenverzahnung auf.
In Figur 2 ist das Nasslauf-Kupplungsteil 1 aus Figur 1 zwischen zwei nasslaufenden Gegen-Kupplungsteilen 1 1 , 12 angeordnet. Die beiden Gegen-Kupplungsteile 1 1 , 12 haben jeweils einen Grundkörper 15, 16 in Gestalt einer Kreisringscheibe mit einem rechteckigen Ringquerschnitt.
Ein Innendurchmesser der Grundkörper 15, 16 der Gegen-Kupplungsteile 1 1 , 12 ist genauso groß wie der Innendurchmesser der Nasslauf-Reibbeläge 6, 7 im Belagträger 3. Allerdings haben die Gegen-Kupplungsteile 1 1 , 12 einen größeren Außendurchmesser als der Belagträger 3 mit den Nasslauf-Reibbelägen 6, 7.
Bei den Gegen-Kupplungsteilen 1 1 , 12 handelt es sich zum Beispiel um Außenlamellen der vorab beschriebenen Lamellenkupplung. Zur Darstellung einer drehfesten Verbindung mit einem Außenlamellenträger sind die Gegen-Kupplungsteile 1 1 , 12 radial außen vorteilhaft mit einer Außenverzahnung ausgestattet. Die Nasslauf-Reibbeläge 6, 7 an dem Belagträger 3 sind aus einem Nasslauf- Reibbelagmaterial gebildet. Der Belagträger 3 ist aus einem Stahlmaterial gebildet. Die Gegen-Kupplungsteile 1 1 , 12 sind ebenfalls aus einem Stahlmaterial gebildet.
In Figur 3 ist vereinfacht ein Lamellenpaket 20 einer Lamellenkupplung dargestellt. Das Lamellenpaket 20 umfasst zusätzlich zu dem Nasslauf-Kupplungsteil 1 drei weitere Nasslauf-Kupplungsteile 22, 23 und 24. Die Nasslauf-Kupplungsteile 22 bis 24 sind genauso ausgeführt wie das Nasslauf-Kupplungsteil 1 . Die Nasslauf-Kupplungsteile 1 , 22 bis 24 stellen in dem Lamellenpaket 20 Innenlamellen dar.
Das Lamellenpaket 20 umfasst darüber hinaus zusätzlich zu den Gegen- Kupplungsteilen 1 1 , 12 aus Figur 2 drei weitere nasslaufende Gegen-Kupplungsteile 33, 34, 35. Die nasslaufenden Kupplungsteile 1 , 22 bis 24 sind im Wechsel mit den nasslaufenden Gegen-Kupplungsteilen 1 1 , 12, 33 bis 35 angeordnet.
Die Gegen-Kupplungsteile 1 1 , 12 und 33 bis 35 stellen Außenlamellen des Lamellenpakets 20 dar. Dabei stellt das Gegen-Kupplungsteil 1 1 eine in Figur 3 linke Endlamelle des Lamellenpakets 20 dar. Analog stellt das in Figur 3 rechts angeordnete Gegen- Kupplungsteil 35 eine zweite Endlamelle des Lamellenpakets 20 dar. Die nasslaufenden Kupplungsteile 1 , 22 bis 24 sind jeweils zwischen zwei Gegen-Kupplungsteilen 1 1 , 12; 33, 34; 34, 35 angeordnet.
In den Figuren 4 bis 6 sind Reibteile 41 ; 71 ; 91 gemäß verschiedenen Ausführungs- beispielen in einer Draufsicht auf eine Reibfläche 42; 72; 92 dargestellt. Die Reibteile 41 ; 71 ; 91 stellen vorzugsweise Nasslauf-Kupplungsteile (1 ; 22 bis 24 in den Figuren 1 bis 3) einer nasslaufenden Lamellenkupplung dar.
Bei dem in Figur 4 dargestellten Reibteil 41 sind in drei Umfangsabschnitten durch Pfeile 43 bis 45 Strömungswege für ein Fluid, insbesondere Kühlöl, veranschaulicht. Das Fluid tritt radial innen im Bereich einer Innenverzahnung ein. Dann strömt das Fluid an der Reibfläche 42 entlang radial nach außen, wo es austritt. Der Strömungsweg 43 wird auf der Reibfläche 42 von zwei Reibbelagstücken 46, 47 begrenzt. Die Reibbelagstücke 46, 47 haben die Gestalt von Stiefeln mit Stiefelspitzen 52, 53. Die Stiefelspitzen 52, 53 der Reibbelagstücke 46, 47 sind radial außen angeordnet und erstrecken sich in Umfangsrichtung, in Figur 4 im Uhrzeigersinn. Dadurch ergibt sich auf einfache Art und Weise ein fluidischer Widerstand 61 , durch den die Fließgeschwindigkeit des Fluids entlang dem Strömungsweg 43 reduziert wird.
Der Strömungsweg 43 wird auf der Reibfläche 42 von zwei Reibbelagstücken 48, 49 begrenzt. Die Reibbelagstücke 48, 49 weisen radial außen Erweiterungen 54, 55 auf, die sich in Umfangsrichtung im Uhrzeigersinn erstrecken. Durch die Erweiterung 54 wird auf einfache Art und Weise ein fluidischer Widerstand 62 zwischen den Reibbelagstücken 48, 49 geschaffen. Der fluidische Widerstand 62 wird durch eine Querschnittverengung in einer Nut zwischen den Reibbelagstücken 48, 49 dargestellt. Der Strömungsweg 45 wird von zwei Reibbelagstücken 50, 51 begrenzt, die radial außen Erweiterungen 56, 57; 58, 59 aufweisen. Die einander zugewandten Erweiterungen 57, 58 der Reibbelagstücke 50, 51 schaffen eine Engstelle beziehungsweise einen fluidischen Widerstand 63 im Strömungsweg 45 zwischen den Reibbelagstücken 50, 51 .
Bei dem Reibteil 71 in Figur 5 sind Strömungswege von radial innen nach radial außen durch unterschiedliche Gestaltungen und Anordnungen von im Wesentlichen rechteckigen Reibbelagstücken mit Engstellen versehen, um fluidische Widerstände oder Engstellen darzustellen. Ein erster Strömungsweg wird von einem Reibbelag- stück 74 begrenzt, das radial außen angeordnet ist und die Gestalt eines relativ kleinen Rechtecks aufweist.
Das Reibbelagstück 74 ist zwischen zwei Reibbelagstücken 75 und 76 angeordnet. Die Reibbelagstücke 75, 76 haben ebenfalls die Gestalt von Rechtecken, die sich je- doch von radial innen nach radial außen über die Reibfläche 72 erstrecken. Zwischen den Reibbelagstücken 75, 76 ergibt sich eine relativ breite Nut für das Fluid.
Diese Nut wird von dem Reibbelagstück 74 begrenzt, was ein Hindernis im Strömungsweg darstellt. Durch das Reibbelagstück 74 wird der Strömungsweg in einen ersten Strömungspfad zwischen dem Reibbelagstück 74 und dem Reibbelagstück 75 und in einen zweiten Strömungspfad zwischen dem Reibbelagstück 74 und dem Reibbelagstück 76 unterteilt. Ein weiterer fluidischer Widerstand in Figur 5 wird von einem Reibbelagstück 80 dargestellt. Das Reibbelagstück 80 hat die Gestalt eines Rechtecks und ist zwischen zwei Reihen 78, 79 von Reibbelagstücken angeordnet, die ebenfalls die Gestalt von Rechtecken aufweisen. In den Reihen 78, 79 sind jeweils drei Reibbelagstücke angeordnet, welche die gleiche Gestalt und Größe wie das Reibbelagstück 80 aufweisen. Das Reibbelagstück 80 ist radial außen zwischen den beiden Reihen 78, 79 angeordnet.
Weitere Strömungswege ergeben sich durch vier Reihen 81 bis 84. In den Reihen 81 und 84 sind insgesamt vier Reibbelagstücke von radial innen nach radial außen angeordnet. In den Reihen 82 und 83 sind jeweils nur drei Reibbelagstücke angeordnet. Ein in Umfangsrichtung längliches Reibbelagstück 85 ist radial außerhalb der Reihen 82, 83 und in Umfangsrichtung zwischen den Reihen 81 und 84 angeordnet. Durch das Reibbelagstück 85 wird auf einfache Art und Weise ein fluidischer Widerstand für mehrere Strömungswege von radial innen nach radial außen geschaffen. Das Reibteil 91 in Figur 6 umfasst eine Nut 93 in der Reibfläche 92. Die Nut 93 wird von zwei Reibbelagstücken 94, 95 begrenzt, die im Wesentlichen pilzförmig gestaltet sind. Die pilzförmigen Reibbelagstücke 94, 95 weisen radial außen einen Kopf 96, 97 auf. Die Köpfe 96, 97 der Reibbelagstücke 94, 95 schaffen eine Engstelle 100 in der Nut 93. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein fluidischer Widerstand im Strö- mungsweg für das Fluid von radial innen nach radial außen geschaffen.
Bezuqszeichenliste
I Nasslauf-Kupplungsteil
3 Belagträger
5 Grundkörper
6 Nasslauf-Reibbelag
7 Nasslauf-Reibbelag
I I Gegen-Kupplungsteil
12 Gegen-Kupplungsteil
15 Grundkörper
16 Grundkörper
20 Lamellenpaket
22 Nasslauf-Kupplungsteil
23 Nasslauf-Kupplungsteil
24 Nasslauf-Kupplungsteil
33 Gegen-Kupplungsteil
34 Gegen-Kupplungsteil
35 Gegen-Kupplungsteil
41 Reibteil
42 Reibfläche
43 Strömungsweg
44 Strömungsweg
45 Strömungsweg
46 Reibbelagstück
47 Reibbelagstück
48 Reibbelagstück
49 Reibbelagstück
50 Reibbelagstück
51 Reibbelagstück
52 Stiefelspitze
53 Stiefelspitze
54 Erweiterung „
- 13 - Erweiterung
Erweiterung
Erweiterung
Erweiterung
Erweiterung
fluidscher Widerstand
fluidischer Widerstand
fluidischer Widerstand
Reibteil
Reibfläche
Reibbelagstück
Reibbelagstück
Reibbelagstück
Reihe
Reihe
Reibbelagstück
Reihe
Reihe
Reihe
Reihe
Reibbelagstück
Reibteil
Reibfläche
Nut
Reibbelagstück
Reibbelagstück
Kopf
Kopf
0 Engstelle

Claims

Patentansprüche
1 . Reibteil (41 ;71 ,91 ) für eine nasslaufende Reibschlusseinrichtung, mit mindestens einer Reibfläche (42;72;92), die mindestens einen Strömungsweg (43-45) zum Durchführen eines Fluids aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibteil (41 ;71 ;91 ) mindestens einen fluidischen Widerstand (61 -63) aufweist, durch den eine Fließgeschwindigkeit des Fluids entlang des Strömungswegs (43,45) so reduziert wird, dass eine Kühlleistung im Betrieb des Reibteils
(41 ;71 ;91 ) beim Durchführen des Fluids entlang des Strömungswegs (43-45) gesteigert wird.
2. Reibteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche
(42;72;92) im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe mit einem Innenradius, an dem das Fluid eintritt, und mit einem Außenradius aufweist, an dem das Fluid austritt.
3. Reibteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der fluidischen Widerstand (61 -63) in einem äußeren Bereich der Reibfläche (42;72;92) angeordnet ist.
4. Reibteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg (43-45) von einer Nut begrenzt wird, die mindestens einen Bereich mit einem verringerten Nutquerschnitt aufweist, um den fluidischen Widerstand (61 -63) darzustellen.
5. Reibteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutquerschnitt entlang des Strömungswegs (43-45) abnimmt.
6. Reibteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg (43-45) zum Durchführen des Fluids mindestens eine Verzweigung aufweist.
Reibteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg (43-45) zum Durchführen des Fluids von einer Nut in einem Reibbelag begrenzt wird.
Reibteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg (43-45) zum Durchführen des Fluids von Reibbelagstücken (46-51 ;74-76;80;85) begrenzt wird.
Reibteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Reibbelagstück (46-51 ;74-76;80;85) radial außen eine größere Umfangsausdehnung als radial innen aufweist.
0. Kupplung mit mindestens einem Reibteil (41 ;71 ;91 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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