DE1575933B2

DE1575933B2 - Reibscheibe für Bremsen und Kupplungen

Info

Publication number: DE1575933B2
Application number: DE19661575933
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing.; Mertl Klaus; 2057 Reinbek; Fabian Heinz 2056 Glinde Völker
Original assignee: Jurid Werke GmbH
Current assignee: Federal Mogul Bremsbelag GmbH
Priority date: 1966-08-26
Filing date: 1966-08-26
Publication date: 1970-09-17
Also published as: GB1180109A; DE1575933A1; US3710071A; US3485331A

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibscheibe für Bremsen und Kupplungen, die aus einer gehärteten Trägerscheibe mit darauf fertig gesintert und im Buckelschweißverfahren aufgeschweißten Reibbelägen besteht.

Einseitig oder beidseitig mit Reibbelägen versehene Trägerlamellen werden dort verwendet, wo Drehbewegungen übertragen oder abgebremst werden sollen. Gehören die Trägerlamellen dabei zu den sich drehenden Maschinenteilen, so wird für sie die Forderung nach möglichst geringem Gewicht bei gleichzeitig hoher Festigkeit erhoben. Diese Forderung hat zu Stahllamellen mit geringer Blechstärke geführt, wobei der übliche organisch, d.h. durch Harze oder Kautschuke gebundene Reibbelag gegebenenfalls sogar aufgeklebt wird, um noch das Gewicht der Niete zu sparen. Die Stahllamellen werden üblicherweise vergütet, um einen weich federnden Eingriff der Kupplung oder Bremse und einen größeren Widerstand gegen Ermüdungserscheinungen bei Verformung der Lamelle zu erzielen. Bei großen Drehmomenten und hohen Geschwindigkeiten ist die Forderung nach annehmbaren Abmessungen nur durch den Übergang von organisch zu anorganisch gebundenen Reibbelägen zu erfüllen. Diese anorganisch gebundenen Reibbeläge werden durch Formpressen und Sintern vorwiegend aus Metall- und Metalloxydpulvern hergestellt. Die Anforderungen an die Trägerlamelle bleiben dabei dieselben wie bereits erwähnt. Es ist üblich, gepreßte oder gepreßte und vorgesinterte Reibbeläge durch Drucksintern oder fertig gesinterte in Näpfchen gefaßte Beläge auf dem Stahlträger zu befestigen.

In diesem Zusammenhang gehört es zum Stand der Technik, gesinterte Reibbeläge auf ungehärteten Trägern dadurch zu befestigen, daß auf der Rückseite des Belages befindliche, kegelstumpfförmige Ansätze nach Art von Dübelverbindungen in entsprechende Ausnehmungen des Trägers eingreifen, die einen Durchmesser geringer als derjenige der Ansätze an ihrer Grundfläche haben. Die Ansätze verkeilen sich beim Andrücken des Belages an den Träger in den Ausnehmungen und werden gegebenenfalls noch mit deren Rändern zusammengeschweißt. Diese Konstruktion setzt eine bestimmte Mindeststärke des Trägers voraus und hat außerdem den Nachteil, daß Löcher in den Träger gebohrt werden müssen, was bei dünnen Trägerlamellen besonders ungünstig ist. ■

Es ist auch bekannt, die Metallpulvermischung beispielsweise durch Aufstreuen auf den Träger zu bringen und mit diesem ohne Druck zu versintern, woran anschließend meistens noch kalt nachverdichtet wird.

Da bei diesem Verfahren der Träger während des Sinterns ausgeglüht wird, muß er hinterher wieder gehärtet werden. Dünne Trägerlamellen neigen dabei stark zum Verzug. Daher ist man gezwungen, die Trägerlamellen aus stärkeren Blechen zu fertigen, um die Verringerung der Festigkeit bei der Sinterbehandlung auszugleichen.

Es ist weiter bekannt, die Beläge auf kleinere Stahlträger aufzusintern und diese dann auf die gehärteten Lamellen im Buckelschweißverfahren aufzuschweißen oder zu nieten. Derartige Konstruktionen haben jedoch ein viel größeres Gewicht und damit größere Schwungmassen als gehärtete Scheiben, auf die der Belag direkt aufgebracht worden ist, wie dies beim Bekleben von gehärteten Scheiben mit organisch gebundenen Belägen geschieht.

Durch die Erfindung soll demgegenüber eine Reibscheibe angegeben werden, mit der ein ausgezeichnetes Festigkeits- und Elastizitätsverhalten bei geringem Gewicht erreicht wird, indem gesinterte Reibbeläge auf einer dünnen, gehärteten Trägerscheibe mittels Buckelschweißverfahren befestigt sind.

Derartige Reibscheiben sollen erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet sein, daß die Buckel auf der mit der Trägerscheibe zu verbindenden Rückseite der Reibbeläge angeordnet und als sich über die Ebene des insgesamt sintermetallischen Reibbelages erhebende, im wesentlichen in der Hauptbeanspruchungsrichtung der Reibscheibe erstreckende Wülste ausgebildet sind, wobei die Dichte des Belagmaterials in den Wülsten und unterhalb der Wülste geringer ist als im übrigen Material.

Es hat sich gezeigt, daß eine Aufbringung der Reibbeläge ohne große Beeinträchtigung der Härte mit Hilfe des Schweißverfahrens nur möglich ist, wenn kurzzeitig mit sehr hohen Schweißströmen gearbeitet wird.

Abhängig von der Zusammensetzung des aufzubringenden Reibbelages muß die Stromdichte 10 bis 25 000 A/cm² betragen; die Schweißzeit soll möglichst 1 see. nicht überschreiten.

Das übliche Schweißverfahren führt zu einer Überhitzung der Reibbeläge und damit zur Bildung von harten und spröden Ausscheidungen im Gefüge infolge lokaler Schmelzzonen. Derartige Überhitzungsgefüge bringen unerwünschte Änderungen der Reibwerte mit sich und führen außerdem zu starkem Gegenangriff. Eine Erhöhung der Schweißzeit hat außerdem ein Ausglühen des Trägerbleches zur Folge.

Um wirtschaftlich fertigen zu können und die vorerwähnten Nachteile zu vermeiden, muß daher die bindende Fläche zwischen Belag und Trägerblech möglichst gering gehalten werden; sie ist durch die wulstförmigen Erhebungen am Reibbelag festgelegt. Vorteilhafterweise beträgt der Anteil der bindenden Fläche zwischen 10 und 50% der Belagfläche. Die Bindungsfläche und damit die wulstartigen Linienzüge müssen so verteilt werden — nämlich in der Hauptbeanspruchungsrichtung —, daß die mehr gefährdeten Teile des aufgebrachten Belages gegen Abscheren und Abplatzen entsprechend mehr gesichert sind. Das gilt vor allem für den Reibbelagrand, ganz besonders jedoch für die Ecken beim Aufbringen von Reibsegmenten auf gehärtete Trägerlamellen.

Die Reibbeläge werden hergestellt aus Pulvermischungen in für anorganisch gebundene Beläge üblichen Zusammensetzungen durch Formpressen und Sintern. Hierbei weist das Preßwerkzeug im Boden der Matrize oder im Stempel die gewünschte Anordnung der Linienzüge als Vertiefung auf. Die Forderung der geringeren Dichte unter den Linienzügen führt zu besonders einfachen Preßwerkzeugen, weil eine Homogenität des Materials sich erst während des Aufschweißens einstellen soll.

Als Beanspruchung für das Reibscheibenmaterial ist hauptsächlich mit Umfangskräften zur Übertragung des Drehmomentes und mit Fliehkräften bei der Drehbewegung zu rechnen. Die Überlagerung beider Kräfte würde im Idealfall auf Kurvenstücke aus Spiralen für die Linienzüge führen, wobei jedoch die Öffnungsrichtung und Krümmung der Spirale von der jeweiligen Drehzahl und Drehrichtung der Reib-

scheibe abhängig und nur in wenigen Anwendungsfällen bereits bei der Herstellung der Reibscheibe bekannt und damit festlegbar wären. Als besonders günstige Anordnung für segmentförmige Reibbeläge haben sich daher Linienzüge erwiesen, welche im wesentlichen parallel und benachbart zum Rand des Reibsegmentes in radialer und Umfangsrichtung verlaufen, wobei die sich hierdurch ergebende, dem Reibsegment ähnliche Fläche durch weitere radial und diagonal verlaufende Linienzüge aufgeteilt ist. Die diagonal über die Fläche verlaufenden Linienzüge können auch Kurvenstücke von Spiralen sein. Die Annäherung durch Gerade genügt jedoch im allgemeinen neben den in radialer und in Umfangsrichtung sich erstreckenden Linienzügen, was eine Erleichterung bei der Anfertigung der Preßwerkzeuge bedeutet. Die Reibbeläge werden im Widerstands·^ Schweißverfahren mit Schweißpressen auf die Trägerlamelle aufgebracht. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Linienzüge wird ein größtmöglicher Bereich des gehärteten Trägers von der Erwärmung ausgeschlossen und die Schweißleistung auf ein Minimum herabgesetzt. Die Linienzüge verschmelzen beim Schweißen, wobei sich unter der Wirkung der Schweißpresse die Dichte des Reibmaterials homogenisiert. Außer in den Bereichen der Linienzüge zeigt sich kein Härteabfall an der Trägerlamelle. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 die Rückseite eines Reibbelages,

F i g. 2 den Reibbelag von F i g. 1 im Querschnitt auf einer Trägerlamelle vor dem Aufschweißen,

F i g. 3 Reibbelag und Träger in einer Schweißpresse,

F i g. 4 den aufgeschweißten Reibbelag,

F i g. 5 Ausschnitt einer Reibscheibe mit aufgeschweißtem Reibbelag auf die reibbelagfreie Seite gesehen.

Man erkennt in der Zeichnung einen segmentförmigen Reibbelag 1 mit den durch Formpressen hergestellten Linienzügen, wobei Linienzüge 11 in Umfangsrichtung, Linienzüge 12 in radialer Richtung und Linienzüge 13 und 14 in diagonaler Richtung verlaufen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform betrug der Flächenanteil der durch diese Linienzüge gebildeten, bindenden Fläche 22% der Belagfläche. Eine Trägerlamelle als Teil einer Reibscheibe ist mit 2 bezeichnet.

In F i g. 3 erkennt man Reibbelag 1 und Trägerlamelle 2 zwischen Elektroden 3 und 4 einer Schweißpresse. Der m der F i g. 4 nach dem Aufschweißen dargestellte Belag weist ein durchaus homogenes Gefüge auf. Erne Härteprüfung an der fertigen Lamelle zeigte außer an den an der Rückseite der Lamelle in Erscheinung tretenden Zonen 15 kernen Härteabfall.

Claims

Patentansprüche:

1. Reibscheibe für Bremsen und Kupplungen, die aus einer gehärteten Trägerscheibe mit darauf fertig gesintert und im Buckelschweißverfahren aufgeschweißten Reibbelägen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Buckel auf der mit der Trägerscheibe (2) zu verbindenden Rückseite der Reibbeläge (1) angeordnet und als sich über die Ebene des insgesamt sintermetallischen Reibbelages erhebende, im wesentlichen in der Hauptbeanspruchungsrichtung der Reibscheibe erstreckende Wülste (11,12,13,14) ausgebildet sind, wobei die Dichte des Belagmaterials in den Wülsten und unterhalb der Wülste geringer ist als im übrigen Material.

2. Reibscheibe nach Anspruch 1 mit segmentförmigen Reibbelägen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wülste auf den Reibsegmenten im wesentlichen parallel und benachbart zum Rand des Segmentes in radialer Richtung und in Richtung des Umfangs angeordnet sind und die eingeschlossene Fläche weitere radial und diagonal gerichtete Wülste aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen