-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reibscheibe, insbesondere eine Kupplungs- oder Bremsscheibe.
-
Eine Reibscheibe wie eine Kupplungs- oder Bremsscheibe kann einen inneren Metallkern umfassen, wobei ein Reibmaterial an einer oder beiden Seiten des Kerns angeordnet ist. Das Reibmaterial kann ein Muster von Vertiefungen umfassen, das einer Schmier- oder Kühlflüssigkeit erlaubt, über das Reibmaterial in dem Muster von Vertiefungen zu fließen. Die Flüssigkeit kann von dem Innendurchmesser der Kupplungs- oder Bremsscheibe zu dem Außendurchmesser fließen und dabei Hitze von dem Reibmaterial ableiten.
-
Es bedarf einer Reibscheibe mit einem verbesserten Vertiefungsmuster, das die Ventilation oder Reibung zwischen der Reibscheibe und der Schmier- oder Kühlflüssigkeit reduziert, eine hohe Energiekapazität bietet, die Oberfläche oder den zugewandten Bereich des Reibmaterials maximiert und bei Verwendung in einer Kupplung eine Trennkraft zwischen Reibscheiben und Kupplungslamellen erzeugt.
-
Diese und andere Ziele werden durch die vorliegende Erfindung erreicht, wobei eine Reibscheibe, insbesondere eine Kupplungs- oder Bremsscheibe bereitgestellt wird. Die Reibscheibe umfasst eine Scheibe und ein Reibmaterial, das auf einer ersten Seite der Scheibe angeordnet ist. Das Reibmaterial umfasst eine erste Vielzahl von Vertiefungen, die sich über die Breite des Reibmaterials erstrecken und/oder sich von einem Innendurchmesser des Reibmaterials zu einem Außendurchmesser des Reibmaterials erstrecken, und umfasst eine zweite Vielzahl von Vertiefungen, die sich in eine radiale Richtung über eine Länge erstrecken, die kleiner ist als die Breite des Reibmaterials, und/oder sich von dem Innendurchmesser erstrecken und vor dem Außendurchmesser enden. Die zweite Vielzahl von Vertiefungen hat eine im Wesentlichen einheitliche Breite. Die zweite Vielzahl von Vertiefungen ist tiefer und breiter als die erste Vielzahl von Vertiefungen. Die erste und die zweite Vielzahl von Vertiefungen sind miteinander verbunden, sodass Flüssigkeit von der zweiten Vielzahl von Vertiefungen in die erste Vielzahl von Vertiefungen fließen kann.
-
Zum vollständigen Verständnis der Aufgaben, der Techniken und der Struktur der Erfindung soll auf die folgende ausführliche Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen werden, wobei in den verschiedenen Zeichnungen gleiche Elemente mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet werden:
-
1 ist eine Abbildung eines Getriebes für ein Fahrzeug oder eine Arbeitsmaschine,
-
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Kupplung, die Teil des Getriebes von 1 ist,
-
3 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Reibscheibe, zum Beispiel einer Kupplungs- oder Bremsscheibe, die Teil der Kupplung von 2 ist,
-
3A ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht der Reibscheibe von 3,
-
4 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Reibscheibe, zum Beispiel einer Kupplungs- oder Bremsscheibe, die Teil der Kupplung von 2 ist,
-
5 eine Querschnittsansicht der Reibscheibe von 3, und
-
6 ist ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Positionieren von Vertiefungen in einem Reibmaterial für die Reibscheibe der 3 oder 4.
-
1 zeigt ein Getriebe 100 für ein Fahrzeug oder eine Arbeitsmaschine, wie zum Beispiel einen Traktor. Die vorliegende Offenbarung betrifft auch andere angetriebene oder motorisierte Fahrzeuge, Maschinen oder Geräte. Das Getriebe 100 kann eine oder mehrere Kupplungen 102 umfassen. Zum Beispiel kann das Getriebe 100 Eingangskupplungen L, H, R; Gangkupplungen S1, S2, S3 und S4; und Bereichskupplungen R1, R2 und R3 nach einer Ausführungsform umfassen.
-
2 zeigt die Kupplung 102, die eine Kupplungstrommel 104, eine oder mehrere Reibscheiben 106 und eine oder mehrere Kupplungslamellen 108 umfassen kann. Die Kupplungsscheiben 106 und Kupplungslamellen 108 können sich abwechseln und ein Kupplungspaket 110 bilden. Die Kupplungsscheiben 106 und Kupplungslamellen 108 können Metall- oder Stahlplatten sein. Die Kupplungsscheiben 106 können Reibmaterial 120 auf einer oder beiden Seiten der Scheibe 106 umfassen. Die Kupplungsscheiben 106 können Keile 112 an dem Innendurchmesser umfassen, um in entsprechende Keile oder Zähne an einer angrenzenden Nabe oder einem angrenzenden Zahnrad einzugreifen. Die Kupplungslamellen 108 können Keile 114 an dem Außendurchmesser umfassen, um in entsprechende Keile in der Kupplungstrommel 104 einzugreifen. Wenn die Kupplung 102 eingerückt oder teilweise eingerückt ist, fließt Flüssigkeit durch ein Vertiefungsmuster in dem Reibmaterial 120 und kühlt dadurch das Reibmaterial 120. Wenn die Kupplung 102 ausgerückt ist, findet eine relative Bewegung zwischen den Kupplungsscheiben 106 und Kupplungslamellen 108 statt. Diese relative Bewegung erzeugt Ventilation oder Reibung zwischen den Kupplungsscheiben 106 und der Flüssigkeit, die durch das Vertiefungsmuster in dem Reibmaterial 120 reduziert oder minimiert werden kann.
-
Die 3 und 3A zeigen eine Reibscheibe 106, zum Beispiel eine Kupplungs- oder Bremsscheibe, die das Reibmaterial 120 auf einer oder beiden Seiten der Scheibe umfassen kann. Das Reibmaterial 120 kann vielerlei verschiedene Reibmaterialien sein, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, relativ weiche Reibmaterialien. Das Reibmaterial 120 umfasst einen Innendurchmesser 122, einen Außendurchmesser 124 und eine Breite 126. Das Reibmaterial 120 kann eine erste Vielzahl von Vertiefungen 130 und eine zweite Vielzahl von Vertiefungen 140 umfassen. Die erste Vielzahl von Vertiefungen 130 kann ein beliebiges Muster von Vertiefungen umfassen, das sich über die Stirnfläche oder Oberfläche 121 des Reibmaterials 120 erstrecken, wobei das Muster von Vertiefungen einen oder mehrere Kanäle bildet, die sich von dem Innendurchmesser 122 zu dem Außendurchmesser 124 des Reibmaterials 120 erstrecken. Die erste Vielzahl von Vertiefungen 130 kann ein Waffelmuster umfassen. Die erste Vielzahl von Vertiefungen 130 kann zwei Gruppen oder Sets von parallelen Vertiefungen 132, 134 umfassen, die sich in rechten Winkeln oder in anderen Winkeln schneiden. Die erste Gruppe von parallelen Vertiefungen 132 hat eine erste Breite und eine erste Tiefe, und die zweite Gruppe von parallelen Vertiefungen 134 hat eine zweite Breite und eine zweite Tiefe. Die erste und die zweite Breite können im Wesentlichen identisch oder verschieden sein; und die erste und die zweite Tiefe können im Wesentlichen identisch oder verschieden sein. Alternativ kann die erste Vielzahl von parallelen Vertiefungen 132 ein Sunburst-Muster umfassen, in dem sich die Vertiefungen in der radialen Richtung von dem Innendurchmesser 122 zu dem Außendurchmesser 124 erstrecken, wie zum Beispiel in 4 gezeigt. Die erste Vielzahl von Vertiefungen 130 kann in die Oberfläche 121 des Reibmaterials 120 eingepresst oder eingeprägt sein. Eingepresste oder eingeprägte Vertiefungen können im Vergleich zu eingeschnittenen Vertiefungen die Ventilation reduzieren. Das Reduzieren der Ventilation verringert Energieverluste und erhöht die Effizienz.
-
Die zweite Vielzahl von Vertiefungen 140 kann radiale Vertiefungen umfassen, die sich in der radialen Richtung von dem Innendurchmesser 122 des Reibmaterials 120 zu dem Außendurchmesser 124 erstrecken, wie zum Beispiel in den 3 und 3A gezeigt. Die zweite Vielzahl von Vertiefungen 140 kann den Innendurchmesser 122 des Reibmaterials 120 schneiden und sich über eine Länge 142 erstrecken, die kleiner ist als die Breite 126 des Reibmaterials 120. Die zweite Vielzahl von Vertiefungen 140 kann vor dem Außendurchmesser 124 enden oder aufhören. Die zweite Vielzahl von Vertiefungen 140 kann identische Längen haben oder sie können verschiedene Längen haben. Die Länge 142 der zweiten Vielzahl von Vertiefungen 140 kann sich zwischen 10–90 %, 20–90 %, 30–90 %, 40–90 %, 45–85 %, 50–80 %, 55–75 %, 60–70 % oder 60–65 % der Breite 126 des Reibmaterials 120 erstrecken. Die zweite Vielzahl von Vertiefungen 140 kann eine im Wesentlichen einheitliche oder konstante Breite 144 entlang der Länge jeder Vertiefung haben. Die zweite Vielzahl von Vertiefungen 140 kann breiter sein als die erste Vielzahl von Vertiefungen 130.
-
Die zweite Vielzahl von Vertiefungen 140 kann sich in einem Winkel 148 zu der radialen Richtung von dem Innendurchmesser 122 des Reibmaterials 120 zu dem Außendurchmesser 124 erstrecken, wie zum Beispiel in 4 gezeigt. Der Winkel 148 zu der radialen Richtung kann ein beliebiger Winkel oder Winkelbereich von 0° bis 90° auf beiden Seiten der radialen Linie 116 sein, entweder in oder entgegen der Drehrichtung der Reibscheibe 106. Der Winkel 148 zu der radialen Richtung oder radialen Linie 116 kann einen oder mehrere Bereiche von 0° bis 90° umfassen. Der Winkel 148 kann größer oder gleich 1°, 2°, 5° oder 10° sein. Alternativ kann sich die zweite Vielzahl von Vertiefungen 140 in der radialen Richtung in einem Winkel 148 innerhalb von 1°, 2°, 5° oder 10° der radialen Richtung oder radialen Linie 116 erstrecken. Jegliche Kombination der ersten und zweiten Vielzahl von Vertiefungen 130, 140 kann verwendet werden.
-
Die erste und zweite Vielzahl von Vertiefungen 130, 140 verbinden sich miteinander, sodass Flüssigkeit zwischen der ersten und zweiten Vielzahl von Vertiefungen 130, 140 fließen kann. Zum Beispiel kann Flüssigkeit in die erste Vielzahl von Vertiefungen 130 oder die zweite Vielzahl von Vertiefungen 140 an dem oder in der Nähe des Innendurchmessers 122 des Reibmaterials 120 fließen. Von der ersten Vielzahl von Vertiefungen 130 kann die Flüssigkeit in die zweite Vielzahl von Vertiefungen 140 fließen oder die Flüssigkeit kann weiterhin in der ersten Vielzahl von Vertiefungen 130 zu dem Außendurchmesser 124 des Reibmaterials 120 fließen. Von der zweiten Vielzahl von Vertiefungen 140 kann die Flüssigkeit in die erste Vielzahl von Vertiefungen 130 zu dem Außendurchmesser 124 des Reibmaterials 120 fließen. Von der ersten Vielzahl von Vertiefungen 130 kann die Flüssigkeit die Stirnfläche oder Oberfläche 121 des Reibmaterials 120 an dem oder in der Nähe des Außendurchmessers 124 des Reibmaterials 120 verlassen. Die Einbeziehung der zweiten Vielzahl von Vertiefungen 140 in die erste Vielzahl von Vertiefungen 130 erhöht den Durchfluss von Flüssigkeit durch die Vertiefungen, was die Energiekapazität des Reibmaterials 120 erhöht. Die Länge, die Breite, die Tiefe und die Anzahl der radialen Vertiefungen 140 können variiert werden, um das Volumen der durch die Vertiefungen fließenden Flüssigkeit zu regulieren, was die Energiekapazität des Reibmaterials 120 beeinflusst. Das Erhöhen des Durchflusses von Flüssigkeit erhöht die Energiekapazität des Reibmaterials 120; und das Verringern des Durchflusses von Flüssigkeit verringert die Energiekapazität des Reibmaterials 120.
-
5 zeigt eine Querschnittsansicht der in 3 gezeigten Reibscheibe 106. Das Reibmaterial 120 kann sich auf einer oder beiden Seiten der Scheibe befinden. Die erste Vielzahl von Vertiefungen 130 in dem Reibmaterial 120 kann eine Tiefe 136 umfassen. Die zweite Vielzahl von Vertiefungen 140 in dem Reibmaterial 120 kann eine Tiefe 146 umfassen. Die Tiefe 136 der ersten Vielzahl von Vertiefungen 130 kann konstant oder einheitlich sein. Die Tiefe 146 der zweiten Vielzahl von Vertiefungen 140 in dem Reibmaterial 120 kann konstant oder einheitlich sein. Die Tiefe 146 der zweiten Vielzahl von Vertiefungen 140 kann größer sein als die Tiefe 136 der ersten Vielzahl von Vertiefungen 130. Die Tiefe 146 der zweiten Vielzahl von Vertiefungen 140 kann sich durch die Dicke 128 des Reibmaterials 120 zu der Reibscheibe 106 erstrecken. In dieser Ausführungsform kontaktiert die Flüssigkeit in der zweiten Vielzahl von Vertiefungen 140 die Reibscheibe 106, was die Wärmeübertragung zwischen der Flüssigkeit und der Reibscheibe 106 erhöht. Die Tiefe 146 der zweiten Vielzahl von Vertiefungen 140 kann entlang der Länge 142 der Vertiefung variieren. Die Tiefe 146 der zweiten Vielzahl von Vertiefungen 140 kann entlang der Länge 142 zunehmen oder abnehmen, sodass die Tiefe 146 an einem Ende der Vertiefung geringer ist als an dem anderen Ende. Die Flüssigkeit in der zweiten Vielzahl von Vertiefungen 140 kann aufgrund der Flüssigkeitsmenge in der zweiten Vielzahl von Vertiefungen 140 eine Trennkraft erzeugen, wenn die Kupplung ausgerückt oder die Bremse gelöst ist. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Positionieren von Vertiefungen in dem Reibmaterial 120 für die Reibscheibe 106 nach einer Ausführungsform, das in einer oder mehreren der hierin beschriebenen Ausführungsformen angewendet werden kann. Das Verfahren beginnt bei Schritt 200.
-
Bei Schritt 202 wird ein Ring mit einem Innendurchmesser 122 und einem Außendurchmesser 124 aus einem Blatt Reibmaterial gestanzt.
-
Bei Schritt 204 wird der Ring von Reibmaterial 120 mit einem Klebstoff getränkt, zum Beispiel Leim.
-
Bei Schritt 206 werden radiale Vertiefungen, welche die zweite Vielzahl von Vertiefungen 140 bilden, in den Innendurchmesser 122 des Rings von Reibmaterial 120 gestanzt, die sich teilweise zu dem Außendurchmesser 124 erstrecken. Die radialen Vertiefungen können sich durch die Dicke 128 des Reibmaterials 120 erstrecken. Die radialen Vertiefungen können eine im Wesentlichen einheitliche Breite haben.
-
Bei Schritt 208 wird der Ring von Reibmaterial 120 an den Metallkern der Reibscheibe 106 geklebt.
-
Bei Schritt 210 wird ein Muster von Vertiefungen, welche die erste Vielzahl von Vertiefungen 130 bilden, in die Oberfläche des Reibmaterials 120 eingepresst oder eingeprägt. Dieses Muster von Vertiefungen erstreckt sich über die Stirnfläche des Reibmaterials 120 und kann flacher sein als die radialen Vertiefungen, welche die zweite Vielzahl von Vertiefungen 140 bilden.
-
Bei Schritt 212 endet das Verfahren nach einer Ausführungsform. In anderen Ausführungsformen können ein oder mehrere Schritte oder Vorgänge weggelassen, wiederholt oder erneut angeordnet werden und dennoch die gewünschten Ergebnisse erzielen.
