DE102021129006B3 - Process for manufacturing a friction lining and a friction clutch with impregnated friction linings - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit einer Kupplungsscheibe mit Reibbelägen, welche mittels einer Imprägnierlösung behandelt sind sowie ein Verfahren zur Herstellung von Reibbelägen und eine Verwendung der Imprägnierlösung für Reibbeläge. Um ein Festsitzen der Reibbeläge an der Gegendruckplatte beziehungsweise der Anpressplatte vor der Erstinbetriebnahme nach längerem Stehen eines Kraftfahrzeugs mit einer derartigen Reibungskupplung zu vermeiden, werden die Reibbeläge mit einer Ethanolamin enthaltenden Imprägnierlösung behandelt.The invention relates to a friction clutch with a clutch disk with friction linings, which are treated by means of an impregnation solution, as well as a method for producing friction linings and a use of the impregnation solution for friction linings. In order to prevent the friction linings from sticking to the counter-pressure plate or the pressure plate before the first start-up after a motor vehicle with such a friction clutch has been standing still for a long time, the friction linings are treated with an impregnating solution containing ethanolamine.
Description
Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit einer Kupplungsscheibe mit Reibbelägen, welche mittels einer Imprägnierlösung behandelt sind sowie ein Verfahren zur Herstellung von Reibbelägen.The invention relates to a friction clutch with a clutch disk with friction linings, which are treated with an impregnation solution, and a method for producing friction linings.
Reibungskupplungen mit einer Gegendruckplatte mit einer ersten Reibfläche, einer drehfest und axial gegenüber dieser vorspannbar angeordneten Anpressplatte mit einer zweiten Reibfläche sowie einer Kupplungsscheibe mit gegeneinander angeordneten, mittels Reibflächen einen Reibeingriff mit den Reibflächen der Gegendruckplatte und der Anpressplatte bildenden Reibbelägen sind beispielsweise aus der Druckschrift
Sind derartige Reibungskupplungen in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen verbaut, kann infolge einer Korrosion der mit den Reibbelägen in Kontakt stehenden Anpressplatte beziehungsweise Gegendruckplatte insbesondere bei hohen Luftfeuchtigkeiten und längeren Standzeiten des Kraftfahrzeugs vor der Erstinbetriebnahme ein Festsitzen der Reibbeläge an den Reibflächen der Gegendruckplatte und/oder der Anpressplatte eintreten, so dass infolge der festsitzenden Reibbeläge die Reibungskupplung bei der Erstinbetriebnahme des Kraftfahrzeugs schlecht oder nicht geöffnet werden kann.If such friction clutches are installed in the drive trains of motor vehicles, the friction linings can become stuck on the friction surfaces of the counter-pressure plate and/or the pressure plate as a result of corrosion of the pressure plate or counter-pressure plate that is in contact with the friction linings, particularly in the case of high humidity and longer periods of inactivity of the motor vehicle before it is started up for the first time , So that as a result of the stuck friction linings, the friction clutch can be opened poorly or not at all when the motor vehicle is started up for the first time.
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer Reibungskupplung, deren Reibbeläge trotz längerer Standzeit vor der Erstinbetriebnahme nicht festsitzen. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, entsprechend vor der Erstinbetriebnahme nicht festsitzende Reibbeläge und ein Verfahren zur Herstellung dieser vorzuschlagen.The object of the invention is the further development of a friction clutch, the friction linings of which do not become stuck despite a longer service life before the initial start-up. It is also the object of the invention to propose friction linings that are not stuck before the initial start-up and a method for producing them.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 6 gelöst. Die von den Ansprüchen 1 und 6 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen der Gegenstände der Ansprüche 1 und 6 wieder.The object is solved by the subject matter of claims 1 and 6. The claims dependent on claims 1 and 6 present advantageous embodiments of the subject matter of claims 1 and 6.
Beispielsweise wird eine Reibungskupplung vorgeschlagen, die für einen Antriebsstrang beziehungsweise Hybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und beispielsweise zwischen einer Brennkraftmaschine und einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes, zwischen einer Brennkraftmaschine und einer Rotorwelle einer Elektromaschine oder zwischen zwei Rotorwellen zweier Elektromaschinen, als Wandlerüberbrückungskupplung vorgesehen oder in einer anderen Weise wirksam angeordnet ist. Die Reibungskupplung weist eine um eine Drehachse verdrehbar angeordnete, beispielsweise direkt an einem Einmassenschwungrad oder an einer Sekundärschwungmasse eines Zweimassenschwungrads oder dergleichen angeordnete Gegendruckplatte auf. Die Gegendruckplatte ist beispielsweise aus Guss wie beispielsweise Grauguss, aus Schmiedeeisen oder aus umgeformtem Stahl hergestellt und weist eine erste ringförmige Reibfläche auf. Beispielsweise ist mit der Gegendruckplatte ein Kupplungsgehäuse verbunden, beispielsweise verschraubt, an dem beispielsweise mittels über den Umfang verteilt angeordneter Blattfedern eine Anpressplatte drehfest und axial gegenüber der Gegendruckplatte beispielsweise mittels einer Hebeleinrichtung wie beispielsweise Tellerfeder oder Hebelfeder verlagerbar und vorspannbar aufgenommen ist. Die Hebeleinrichtung wird radial innen beispielsweise mittels eines Aus- oder Einrückers von einem Aktor automatisiert oder mittels eines Kupplungspedals betätigt. Die Anpressplatte weist eine zweite ringförmig ausgebildete Reibfläche auf.For example, a friction clutch is proposed, which is provided for a drive train or hybrid drive train of a motor vehicle and, for example, between an internal combustion engine and a transmission input shaft of a transmission, between an internal combustion engine and a rotor shaft of an electric machine or between two rotor shafts of two electric machines, provided as a converter lockup clutch or effective in another way is arranged. The friction clutch has a counter-pressure plate which is arranged such that it can rotate about an axis of rotation, for example arranged directly on a single-mass flywheel or on a secondary flywheel mass of a dual-mass flywheel or the like. The reaction plate is made, for example, from cast iron such as cast iron, wrought iron or forged steel and has a first annular friction surface. For example, a clutch housing is connected to the counter-pressure plate, for example screwed, on which a pressure plate is held, for example by means of leaf springs distributed over the circumference, in a rotationally fixed manner and axially relative to the counter-pressure plate, for example by means of a lever device such as a plate spring or lever spring, so that it can be displaced and prestressed. The lever device is automated radially on the inside, for example by means of a disengagement or engagement by an actuator or actuated by means of a clutch pedal. The pressure plate has a second ring-shaped friction surface.
Axial zwischen den beiden Reibflächen sind zwei ringförmige oder ringsegmentförmige, eine ringförmige Reibfläche bildende Reibbeläge einer Kupplungsscheibe vorgesehen. Die Reibflächen der Reibbeläge können segmentiert ausgebildet sein, das heißt, können Nuten oder Rillen aufweisen. Die Reibbeläge sind gegebenenfalls unter zwischen diesen angeordneten Belagträgern, Belagfederungen und dergleichen gegeneinander angeordnet, so dass jeweils eine Reibfläche eines Reibbelags mit der Reibfläche der Gegendruckplatte beziehungsweise Anpressplatte einen Reibeingriff bildet. Die Kupplungsscheibe überträgt mittels eines Nabenteils bei geschlossener Reibungskupplung das anstehende Drehmoment von der Gegendruckplatte auf eine nachgeschaltete Getriebeeingangswelle oder dergleichen.Two ring-shaped or ring-segment-shaped friction linings of a clutch disk, forming a ring-shaped friction surface, are provided axially between the two friction surfaces. The friction surfaces of the friction linings can be segmented, that is, can have grooves or grooves. The friction linings are optionally arranged opposite one another under lining carriers, lining springs and the like arranged between them, so that one friction surface of a friction lining forms frictional engagement with the friction surface of the counter-pressure plate or pressure plate. When the friction clutch is closed, the clutch disc transmits the torque that is present from the counter-pressure plate to a downstream transmission input shaft or the like by means of a hub part.
Um ein Festsitzen der Reibbeläge an der Gegendruckplatte beziehungsweise Anpressplatte bei einem neuen Kraftfahrzeug vor dessen Inbetriebnahme zu vermeiden, ist zwischen den Reibflächen der Reibbeläge und den Reibflächen der Gegendruckplatte und der Anpressplatte auf die Reibflächen der Reibbeläge eine Schicht aus Ethanolamin aufgebracht. Die Schicht zeichnet sich in Dicke und chemischer Beständigkeit dadurch aus, dass diese nach einer Erstinbetriebnahme der Reibungskupplung innerhalb weniger Betätigungen der Reibungskupplung abgetragen ist.In order to prevent the friction linings from sticking to the counter-pressure plate or pressure plate in a new motor vehicle before it is put into operation, a layer of ethanolamine is applied to the friction surfaces of the friction linings between the friction surfaces of the friction linings and the friction surfaces of the counter-pressure plate and the pressure plate. The layer is characterized in terms of thickness and chemical resistance in that it is worn away within a few actuations of the friction clutch after the friction clutch has been put into operation for the first time.
Erfindungsgemäß wird hierbei Ethanolamin als Schichtmaterial verwendet, da sich dieses sowohl als Korrosionsschutz beziehungsweise als die Haftung der Reibbeläge auf den metallischen Reibflächen der Gegendruck- beziehungsweise Antriebsplatte vermindertes Mittel eignet als auch eine begrenzte Wärmbeständigkeit im Bereich der Betriebstemperatur der Reibungskupplung aufweist, so dass es sich nach wenigen Kupplungsbetätigungen zersetzt oder verdampft und die weitere Funktion der Reibungskupplung nicht beeinträchtigt.According to the invention, ethanolamine is used as the layer material here, since this is suitable both as corrosion protection or as a means of reducing the adhesion of the friction linings on the metallic friction surfaces of the counter-pressure or drive plate and also has limited heat resistance in the range of the operating temperature of the friction clutch, so that it decomposes or evaporates after a few clutch actuations and does not impair the further function of the friction clutch.
Die vorgeschlagene Schicht wird während der Herstellung der Reibbeläge auf die Reibbeläge mittels einer Imprägnierlösung aufgebracht. Die vorgeschlagene Imprägnierlösung enthält eine wässrige Lösung aus einem vorgegebenen Gehalt an Polyvinylalkohol und einem vorgegebenen Gehalt an Ethanolamin. Beispielsweise kann der Gehalt an Polyvinylalkohol zwischen einem Gewichtsprozent und 10 Gewichtsprozent betragen, wobei die vorgeschlagene Imprägnierlösung bevorzugt 2,5 Gewichtsprozent enthält.The proposed layer is applied to the friction linings by means of an impregnation solution during the manufacture of the friction linings. The proposed impregnation solution contains an aqueous solution with a specified content of polyvinyl alcohol and a specified content of ethanolamine. For example, the content of polyvinyl alcohol can be between one percent by weight and 10 percent by weight, with the proposed impregnating solution preferably containing 2.5 percent by weight.
Der Gehalt an Ethanolamin der vorgeschlagenen Imprägnierlösung beträgt zwischen 0,1 Gewichtsprozent bis 20 Gewichtsprozent, beispielsweise bevorzugt ebenfalls 2,5 Gewichtsprozent. Die Imprägnierlösung kann jeweils ein einziges Ethylamin, beispielsweise Monoethanolamin, Diethanolamin oder Triethanolamin enthalten. Unter Ethanolamin ist ein Derivat des Ammoniaks zu verstehen, bei dem ein, zwei oder alle Wasserstoffe des Ammoniaks durch 2-Hydroxyethylgruppen ersetzt sind.The ethanolamine content of the proposed impregnation solution is between 0.1 percent by weight and 20 percent by weight, for example also preferably 2.5 percent by weight. The impregnation solution can each contain a single ethylamine, for example monoethanolamine, diethanolamine or triethanolamine. Ethanolamine is a derivative of ammonia in which one, two or all of the hydrogens in the ammonia have been replaced by 2-hydroxyethyl groups.
Bei einer Verwendung einer einzigen Spezies von Ethanolamin können Schichten erhalten werden, deren chemische beziehungsweise physikalische Eigenschaften in einem engen Bereich einstellbar sind. Beispielsweise können ein enger Zersetzungsbeziehungsweise Verdampfungsbereich der Schicht bei einer Betätigung der Reibungskupplung, eine vorgegebene Korrosionsbeständigkeit und/oder dergleichen vorgesehen werden. Alternativ kann zur Kostenminimierung und Einstellung breit gestreuter Eigenschaften ein Gemisch aus zwei oder drei der Ethylamine vorgesehen werden, die unverändert aus deren Herstellungsverfahren übernommen werden. Beispielsweise können bei vorgegebenen Herstellbedingungen, beispielsweise Stoffverhältnis zwischen Ammoniak und Ethanol, Temperatur, Druck und dergleichen vorgegebene Ethanolamingemische mit vorgegebenen Eigenschaften hergestellt werden, die ohne weitere Änderung der Gehalte der einzelnen Spezies und gegebenenfalls nur unter Einstellung des Wasseranteils verändert werden.When using a single species of ethanolamine, layers can be obtained whose chemical or physical properties can be adjusted within a narrow range. For example, a narrow decomposition or evaporation range of the layer when the friction clutch is actuated, a predetermined corrosion resistance and/or the like can be provided. Alternatively, to minimize costs and set a wide range of properties, a mixture of two or three of the ethylamines can be provided, which are taken over unchanged from their production process. For example, given production conditions, for example the substance ratio between ammonia and ethanol, temperature, pressure and the like, given ethanolamine mixtures with given properties can be produced which can be changed without further changing the contents of the individual species and possibly only by adjusting the water content.
Es ist bekannt, Ethanolamine beziehungsweise deren Gemische zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit von Metallen einzusetzen. Es wird daher zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen, eine Verwendung einer wässrigen Lösung aus Ethanolaminen insbesondere in Verbindung mit Polyvinylalkohol als Imprägnierlösung für im Wesentlichen metallfreie oder lediglich mit geringen Metallanteilen versehene Reibbeläge zu verwenden. Es hat sich beispielsweise in einem Test zur Beständigkeit von Beschichtungen unter Einfluss von Feuchte (beispielsweise entsprechend der Vorschrift ASTM D2247) gezeigt, dass eine Verhinderung des Festsitzens der mittels der vorgeschlagenen Imprägnierlösung mit Ethanolamin beschichteten Reibbeläge an der Gegendruckplatte und/oder Anpressplatte vergleichbaren oder identischen vorgesehenen Reibflächen gegenüber nur mit Polyvinylalkohol behandelten Reibbelägen um ein Vielfaches verbessert wurde.It is known that ethanolamines or mixtures thereof can be used to increase the corrosion resistance of metals. In order to solve the problem, it is therefore proposed to use an aqueous solution of ethanolamines, in particular in conjunction with polyvinyl alcohol, as an impregnation solution for friction linings that are essentially metal-free or have only a small proportion of metal. It has been shown, for example, in a test of the resistance of coatings under the influence of moisture (e.g. according to the specification ASTM D2247) that a prevention of the sticking of the friction linings coated with ethanolamine using the proposed impregnation solution on the counter-pressure plate and/or pressure plate is provided in a comparable or identical manner Friction surfaces have been improved many times over compared to friction linings treated only with polyvinyl alcohol.
Neben einer Reibungskupplung mit mit der vorgeschlagenen Imprägnierlösung beschichteten Reibbelägen und der vorgeschlagenen Imprägnierlösung löst auch ein Reibbelag für eine trocken betriebene Reibungskupplung die einheitliche Aufgabe, ein Festsitzen der Reibungskupplung zu verhindern. Der Reibbelag enthält eine Mischung aus eine Reibfläche bildenden Reibkomponenten. Beispielsweise kann der Reibbelag Binder, Mineral- und/oder organische Fasern, Füllmaterial enthalten. Die Reibfläche ist dabei mit der vorgeschlagenen Imprägnierlösung zur Bildung einer Ethanolamin enthaltenden Schicht behandelt. Hierbei bildet die Schicht aus Ethanolamin einen Korrosionsschutz an der metallischen Reibfläche der Anpressplatte beziehungsweise der Gegendruckplatte zumindest im Flächenbereich des Reibeingriffs zwischen Reibbelägen und Reibflächen der Anpress- und Gegendruckplatte, so dass ein Festsitzen der Reibungskupplung auch bei längeren Stehzeiten des neuen Kraftfahrzeugs unterbleibt.In addition to a friction clutch with friction linings coated with the proposed impregnation solution and the proposed impregnation solution, a friction lining for a dry-operated friction clutch also solves the uniform task of preventing the friction clutch from sticking. The friction lining contains a mixture of friction components forming a friction surface. For example, the friction lining can contain binders, mineral and/or organic fibers, and filler material. The friction surface is treated with the proposed impregnation solution to form a layer containing ethanolamine. The layer of ethanolamine forms a corrosion protection on the metallic friction surface of the pressure plate or the counter-pressure plate, at least in the surface area of the frictional engagement between the friction linings and friction surfaces of the pressure and counter-pressure plate, so that the friction clutch does not become stuck even if the new motor vehicle is idle for long periods.
Von dem erfinderischen Gedanken ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Reibbelags erfasst, wobei Reibkomponenten massegepresst werden, einer Wärmebehandlung unterzogen werden, anschließend mit der vorgeschlagenen Imprägnierlösung getränkt werden und der Wasseranteil der Imprägnierlösung zur Bildung einer Schicht aus Ethanolamin entfernt wird. Hierbei kann bereits ein ringförmiger Belag vorgeformt und gegebenenfalls warm endgeformt werden, bevor dieser mit der Imprägnierlösung kalt oder warm behandelt wird. Alternativ kann aus einer massegepressten und wärmebehandelten Platte ein ringförmiger Reibbelag ausgeschnitten und anschließend in der Imprägnierlösung getränkt werden.The inventive concept also includes a method for producing a friction lining, in which friction components are mass-pressed, subjected to heat treatment, then impregnated with the proposed impregnation solution and the water content of the impregnation solution is removed to form a layer of ethanolamine. In this case, a ring-shaped covering can already be preformed and, if necessary, finally shaped hot, before it is treated cold or hot with the impregnation solution. Alternatively, a ring-shaped friction lining can be cut out of a mass-pressed and heat-treated plate and then soaked in the impregnation solution.
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