DE102012219788B4

DE102012219788B4 - Reibfläche

Info

Publication number: DE102012219788B4
Application number: DE102012219788.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Kühnle; Toros Güllük
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2023-04-13
Anticipated expiration: 2032-10-31
Also published as: DE102012219788A1

Abstract

Reibfläche mit Erhöhungen und Durchlassvertiefungen (8,9), die eine Fluidströmung zwischen den Erhöhungen (5-7) hindurch ermöglichen, wobei in mindestens einer der, in mehreren oder in allen Durchlassvertiefungen (8,9) Mittel (14;61-63) zum Beeinflussen der Fluidströmung zwischen den Erhöhungen (5-7) hindurch vorgesehen sind, wobei die Mittel (14;61-63) zum Beeinflussen der Fluidströmung mindestens einen Verwirbelungskörper, einen Turbulator und/oder eine Verwirbelungsstruktur umfassen, wobei der Verwirbelungskörper, der Turbulator und/oder die Verwirbelungsstruktur so gestaltet sind/ist, dass in den Durchlassvertiefungen (8,9) aus der Fluidströmung mehrere Fluidwalzen (41) erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Verwirbelungskörper, der Turbulator und/oder die Verwirbelungsstruktur in einer Kleberschicht ausgebildet ist, wobei die Mittel (14;61-63) zum Beeinflussen der Fluidströmung Strömungsleitelemente (31-36) umfassen, die in den Durchlassvertiefungen (8,9) im Wesentlichen quer zu der Fluidströmung angeordnet sind, wobei die Strömungsleitelemente (31-36) parallel zueinander im Wesentlichen in einer radialen Richtung angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibfläche mit Erhöhungen und Durchlassvertiefungen, die eine Fluidströmung zwischen den Erhöhungen hindurch ermöglichen.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 196 26 686 A1 ist eine Kupplungsscheibe mit Reibelementen bekannt, die als so genannte Pads ausgeführt und auf einen Träger aufgeklebt sind. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 061 414 A1 ist ein Synchronring für eine Sychronisiereinrichtung eines Kraftfahrzeuggetriebes mit einem Ringkörper bekannt, der mehrere Ausnehmungen aufweist, in denen Reibelemente angeordnet sind, die Strukturflächen aufweisen.
Die gattungsgemäße Offenlegungsschrift DE 10 2006 031 035 A1 offenbart eine Reibscheibe für eine nasslaufende Kupplung für ein Fahrzeug.
DE 1 219 345 A offenbart eine Reibungsbremse für Kraftfahrzeuge.
WO 2007/ 012 312 A1 offenbart eine Drehmomentübertragungsvorrrichtung.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Reibfläche mit Erhöhungen und Durchlassvertiefungen, die eine Fluidströmung zwischen den Erhöhungen hindurch ermöglichen, insbesondere hinsichtlich Kühlung, zu optimieren.
Die Aufgabe ist bei einer Reibfläche mit Erhöhungen und Durchlassvertiefungen, die eine Fluidströmung zwischen den Erhöhungen hindurch ermöglichen, dadurch gelöst, dass in mindestens einer der, in mehreren oder in allen Durchlassvertiefungen Mittel zum Beeinflussen der Fluidströmung zwischen den Erhöhungen hindurch vorgesehen sind. Dadurch kann die Fluidströmung auf einfache Art und Weise so beeinflusst werden, dass der Wärmeübergang in das Fluid verbessert wird. Die erfindungsgemäße Reibfläche ist vorteilhaft an einer Kupplungslamelle vorgesehen, die im Betrieb relativ zu einer Gegenlamelle verdreht wird beziehungsweise reibschlüssig mit dieser verbunden wird. Die Kupplungslamelle gehört zu einer nasslaufenden Lamellenkupplung. Nasslaufend bedeutet, dass die Kupplungslamelle im Betrieb zu Kühlzwecken mit Fluid, wie Öl, umströmt wird. Aufgrund einer im Betrieb auftretenden Ölbeschleunigung können bei hohen Schlupfdrehzahlen große hydrodynamische Kräfte auftreten. Durch die Mittel zur Strömungsbeeinflussung wird die Ausbildung eines ausgeprägten Schmierkeils zwischen der Reibfläche und einer Gegenreibfläche verbessert. Dadurch kann die Grenzschicht an der Reibfläche verbessert werden, insbesondere tritt vermehrt Ölscherung auf, wobei gleichzeitig Mischreibung vermindert wird. Die Mittel zur Strömungsbeeinflussung führen insbesondere dazu, dass das Öl beziehungsweise die Flüssigkeit mehr Wärme aufnehmen kann, wodurch die Kühlung verbessert wird. Dabei sorgen die Mittel zur Strömungsbeeinflussung im Schmierkeil für einen erhöhten Durchfluss durch die Durchlassvertiefungen.
Die Reibfläche ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Beeinflussen der Fluidströmung mindestens einen Verwirbelungskörper, einen Turbulator und/oder eine Verwirbelungsstruktur umfassen. Der Verwirbelungskörper, der Turbulator, und/oder die Verwirbelungsstruktur sind/ist erfindungsgemäß so gestaltet, dass in den Durchlassvertiefungen aus der Fluidströmung mehrere Fluidwalzen erzeugt werden.
Die Reibfläche ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Verwirbelungskörper, der Turbulator und/oder die Verwirbelungsstruktur in einer Kleberschicht ausgebildet ist. Bei der Kleberschicht handelt es sich vorzugsweise um eine bereits vorhandene Kleberschicht, die dazu dient, Reibbelagkörper auf einem Reibbelagträger zu befestigen. Die Nutzung der bereits vorhandenen Kleberschicht liefert den Vorteil, dass keine zusätzlichen Materialien benötigt werden, um die erfindungsgemäßen Mittel zum Beeinflussen der Fluidströmung darzustellen.
Die Reibfläche ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Beeinflussen der Fluidströmung Strömungsleitelemente umfassen, die in den Durchlassvertiefungen im Wesentlichen quer zu der Fluidströmung angeordnet sind. Die Fluidströmung verläuft normalerweise in Umfangsrichtung der Reibfläche, die im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringfläche aufweist. Die Strömungsleitelemente sind erfindungsgemäß parallel zueinander im Wesentlichen in einer radialen Richtung angeordnet. Es können verschiedene Strömungsleitelemente kombiniert werden, um nahezu beliebige Verwirbelungskörper, Turbulatoren und/oder Verwirbelungsstrukturen darzustellen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibfläche ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitelemente geradlinig oder wellenförmig ausgeführt sind. Dabei können die Strömungsleitelemente durchgehend oder unterbrochen ausgeführt sein. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Strömungsleitelemente in einem Rautenmuster angeordnet sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibfläche ist dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhungen der Reibfläche von Reibbelagkörpern gebildet werden, die auf einem Reibbelagträger befestigt sind. Die Reibbelagkörper werden auch als Reibbelagpads bezeichnet und sind vorzugsweise auf den Reibbelagträger aufgeklebt. Der Rebbelagträger ist vorzugsweise aus Stahlblech gebildet und hat im Wesentlichen die Gestalt eines Kreisrings mit einem rechteckigen Kreisringquerschnitt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibfläche ist dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassvertiefungen jeweils zwischen zwei Reibbelagkörpern von dem Reibbelagträger begrenzt werden. Alternativ können die Reibbelagkörper in einem Reibbelagelement einstückig miteinander verbunden sein.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kupplungslamelle mit einer vorab beschriebenen Reibfläche. Die Erfindung wird vorzugsweise für nasslaufende Kupplungen im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen genutzt.
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:

1 eine erfindungsgemäße Reibfläche, die an einer Kupplungslamelle ausgebildet ist, in der Draufsicht;
2 eine vereinfachte Darstellung eines Strömungskanals bei Schlupf;
3 einen Ausschnitt eines Reibbelagträgers mit Mitteln zur Beeinflussung einer Fluidströmung in der Seitenansicht;
4 eine vereinfachte Darstellung von mehreren Strömungswalzen, die mit Hilfe der in 3 dargestellten Mittel zur Strömungsbeeinflussung erzeugt werden und die
5 bis 8 verschiedene Ausführungsbeispiele für die Mittel zur Strömungsbeeinflussung in der Draufsicht.

In 1 ist eine Kupplungslamelle 1 mit einer erfindungsgemäßen Reibfläche in der Draufsicht dargestellt. Die Kupplungslamelle 1 umfasst einen Reibbelagträger 4 aus Stahlblech. Der Reibbelagträger 4 hat die Gestalt einer Kreisringscheibe mit einem rechteckigen Querschnitt. Radial außen oder radial innen kann an dem Reibbelagträger 4 eine Verzahnung ausgebildet sein, die dazu dient, den Reibbelagträger 4 in einen Lamellenkorb einer Lamellenkupplung einzuhängen.
Auf den Reibbelagträger 4 sind insgesamt dreizehn Reibbelagkörper 5, 6, 7 aufgeklebt. Die Reibbelagkörper 5 bis 7 werden auch als Reibbelagpads bezeichnet und stellen Erhöhungen auf dem Reibbelagträger 4 dar. Die in 1 sichtbaren Oberflächen der Reibbelagkörper 5 bis 7 sind Teile der Reibfläche, die durch Durchlassvertiefungen 8, 9 unterbrochen ist. Die Durchlassvertiefungen 8, 9 werden seitlich jeweils von zwei Reibbelagkörpern 6, 7; 5, 6 begrenzt. In der Zeichenebene der 1 werden die Durchlassvertiefungen 8 von dem Reibbelagträger 4 begrenzt.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung sind in den Durchlassvertiefungen, wie in der 1 in der Durchlassvertiefung 9 angedeutet ist, Mittel 14 angeordnet, die dazu dienen, die Fluidströmung zwischen den Erhöhungen beziehungsweise Reibbelagkörpern 5, 6 hindurch zu beeinflussen. Die Mittel 14 dienen der besseren Verwirbelung beziehungsweise Ausbildung von Fluidwalzen in der Fluidströmung. Dadurch kann der Wärmeübergang beziehungsweise die Kühlleistung an der Kupplungslamelle 1 verbessert beziehungsweise erhöht werden.
In 2 ist die Kupplungslamelle 1 in einer Seitenansicht der Durchlassvertiefung 8 dargestellt. Eine Stahllamelle 20 befindet sich teilweise in Reibeingriff mit der an den Reibbelagkörpern 6, 7 ausgebildeten Reibfläche. Die Vertiefung 8 wird unten von dem Reibbelagträger 4 und oben von der Stahllamelle 20 begrenzt. Seitlich wird die Durchlassvertiefung 8 von den beiden Reibbelagkörpern 6, 7 begrenzt. Durch einen Pfeil 21 ist angedeutet, dass sich die Kupplungslamelle 1 mit den Reibbelagkörpern 6, 7 relativ zu der Stahllamelle 20 bewegt. Durch diese Relativbewegung kommt es in der Durchlassvertiefung 8 zur Ausbildung einer Strömungswalze, die durch Pfeile 22 und 23 angedeutet ist.
In 3 ist die Kupplungslamelle 1 in einer Seitenansicht der Durchlassvertiefung 9 dargestellt. In dieser Darstellung sieht man, dass die Mittel 14 zur Beeinflussung der Fluidströmung 6 Strömungsleitelemente 31 bis 36 umfassen.
In 4 sieht man in einer der 3 vergleichbaren Darstellung, dass im Betrieb der Kupplungslamelle 1 im Zusammenwirken mit der Stahllamelle 20 durch die Strömungsleitelemente 31 bis 36 insgesamt sieben Strömungswalzen 41 in der Durchlassvertiefung 9 erzeugt werden.
Durch die Strömungsleitelemente 31 bis 36 wird die in 2 dargestellte Strömungswalze 22, 23, die sich unter Differenzdrehzahl aufgrund der entgegen gesetzten Bewegungsrichtungen in der Durchlassvertiefung 8, 9 ausbildet, in mehrere kleinere Strömungswalzen 41 unterteilt.
Durch die Ausbildung der Strömungswalzen 41 in der Durchlassvertiefung 9 kommt mehr Oberfläche der gegenüberliegenden Stahllamelle oder Gegenlamelle 20 mit einer schnelleren Fluidströmung, insbesondere Ölströmung, in Berührung. Dadurch verbessert sich der Wärmeübergang von der Stahlreibfläche der Stahllamelle 20 in das Fluid.
In den 5 bis 8 sind verschiedene Beispiele für Mittel oder Strukturen zur Strömungsbeeinflussung in der Durchlassvertiefung 9 jeweils in der Draufsicht dargestellt.
In 5 sieht man, dass die Strömungsleitelemente 31 bis 36 der Mittel zur Strömungsbeeinflussung 14 als geradlinige Strömungsleitrippen ausgeführt sind. Die Strömungsleitrippen sind parallel zueinander angeordnet und im Wesentlichen gleichmäßig voneinander beabstandet.
In 6 sind Mittel 61 zur Strömungsbeeinflussung dargestellt, die mehrere wellenförmige Strömungsleitrippen umfassen. Die wellenförmigen Strömungsleitrippen der Mittel 61 zur Strömungsbeeinflussung erstrecken sich, wie in 5, parallel zueinander im Wesentlichen quer zur Fluidströmung.
In 7 sind Mittel 62 zur Strömungsbeeinflussung dargestellt, die ein rautenförmiges Muster umfassen, das von einer Vielzahl geradliniger Strömungsleitrippen gebildet wird. Dabei erstrecken sich die Strömungsleitrippen im Wesentlichen in einem Winkel von 45 Grad zur Fluidströmung.
In 8 sind Mittel 63 zur Strömungsbeeinflussung dargestellt, die ähnliche Strömungsleitrippen wie bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel umfassen. Allerdings sind die Strömungsleitrippen bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel nicht durchgehend ausgeführt, wie bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel, sondern unterbrochen. Durch die unterbrochene Ausführung kann die Verwirbelung der Fluidströmung in der Durchlassvertiefung 9 noch vergrößert werden.
Die in den 5 bis 8 dargestellten Mittel 14; 61; 62; 63 zur Strömungsbeeinflussung können in dem Reibbelagträger 4 selbst ausgebildet werden. Besonders vorteilhaft können die Mittel zur Strömungsbeeinflussung jedoch in einer Kleberschicht realisiert werden, die dazu dient, die Reibbelagkörper 5, 6 auf den Reibbelagträger 4 zu kleben. Dabei handelt es sich um eine Kleberschicht, die vor dem Anbringen der Reibbelagkörper 5, 6 auf den Reibbelagträger 4 aufgebracht wird.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungslamelle
4: Reibbelagträger
5: Reibbelagkörper
6: Reibbelagkörper
7: Reibbelagkörper
8: Durchlassvertiefung
9: Durchlassvertiefung
14: Mittel zur Strömungsbeeinflussung
20: Stahllamelle
21: Pfeil
22: Pfeil
23: Pfeil
31: Strömungsleitelement
32: Strömungsleitelement
33: Strömungsleitelement
34: Strömungsleitelement
35: Strömungsleitelement
36: Strömungsleitelement
41: Strömungswalze
61: Mittel zur Strömungsbeeinflussung
62: Mittel zur Strömungsbeeinflussung
63: Mittel zur Strömungsbeeinflussung

Claims

Reibfläche mit Erhöhungen und Durchlassvertiefungen (8,9), die eine Fluidströmung zwischen den Erhöhungen (5-7) hindurch ermöglichen, wobei in mindestens einer der, in mehreren oder in allen Durchlassvertiefungen (8,9) Mittel (14;61-63) zum Beeinflussen der Fluidströmung zwischen den Erhöhungen (5-7) hindurch vorgesehen sind, wobei die Mittel (14;61-63) zum Beeinflussen der Fluidströmung mindestens einen Verwirbelungskörper, einen Turbulator und/oder eine Verwirbelungsstruktur umfassen, wobei der Verwirbelungskörper, der Turbulator und/oder die Verwirbelungsstruktur so gestaltet sind/ist, dass in den Durchlassvertiefungen (8,9) aus der Fluidströmung mehrere Fluidwalzen (41) erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Verwirbelungskörper, der Turbulator und/oder die Verwirbelungsstruktur in einer Kleberschicht ausgebildet ist, wobei die Mittel (14;61-63) zum Beeinflussen der Fluidströmung Strömungsleitelemente (31-36) umfassen, die in den Durchlassvertiefungen (8,9) im Wesentlichen quer zu der Fluidströmung angeordnet sind, wobei die Strömungsleitelemente (31-36) parallel zueinander im Wesentlichen in einer radialen Richtung angeordnet sind.
Reibfläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitelemente (31-36) geradlinig oder wellenförmig ausgeführt sind.
Reibfläche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitelemente (31-36) durchgehend oder unterbrochen ausgeführt sind.
Reibfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitelemente (31-36) in einem Rautenmuster angeordnet sind.
Reibfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhungen (5-7) der Reibfläche von Reibbelagkörpern gebildet werden, die auf einem Reibbelagträger (4) befestigt sind.
Kupplungslamelle mit einer Reibfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche.