DE2340239A1

DE2340239A1 - Reibelement

Info

Publication number: DE2340239A1
Application number: DE19732340239
Authority: DE
Inventors: Wilfried Augustin
Original assignee: Jurid Werke GmbH
Current assignee: Federal Mogul Bremsbelag GmbH
Priority date: 1973-08-09
Filing date: 1973-08-09
Publication date: 1975-06-26
Also published as: JPS5070761A; GB1451864A; FR2240383A1

Description

ι. Dr. H. Meys

Patentanwältin - ² Hamburg 52

GlesestraSe S Postfach 520580 Ruf 892803

Neuanmeldung

Aninelderin: Jurid Werke GnibH

2057 Reinheit Bez. Hamburg

Jurid-Äkte: Jü 243 DT
meine Akte: 89 3/73

Reib element

Die Erfindung betrifft ein Reibelement zur Kraftübertragung zwischen beweglichen Teilen, wie Kupplungen und automatischen Getrieben.

Es ist bekannt, dass trotz der zahlreichen auf dem Markt vorhandenen Reibbeläge dann Schwierigkeiten auftreten, wenn Reibelemente erforderlich sind, die unter hoher, insbesondere thermischer Belastung langzeitig zufriedenstellen Reibwerte garantieren sollen.

Die bekannten Reibelemente aus Metallträgern mit organisch gebundener Reibschicht, wie zum Beispiel Kork oder Asbest, zeigen ebenso wie die aus organischen Preßmassen bestehenden organischen Reibelemente relativ hohen Verschleiß, der insbesondere unter dem Einfluß von Erhitzungserscheinungen infolge mindestens stellenweise Kohlung oder Verkohlung des organischen Materials zur Zersetzung der. Beläge führen kann.

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Man hat versucht, diese Verschleißerscheinungen dadurch zu verringern, dass man in die Reibbelagmassen festen Kohlenstoff eingearbeitet hat. So ist zum Beispiel aus der DT-PS 1 525 334 ein Reibbelag bekannt, der aus Kohlenstoff in einer Menge von über 50 Gew.-%, zum Beispiel in Form von Graphit oder Petrolkoks, gebunden mit einem organischen Bindestoff, wie beispielsweise einem Furfurolharz oder einem Phenol-Forrnaldehyd-Harz oder einen sonstigen durch Wärme aushärtbaren Harz, besteht, eine poröse Struktur hat und auf einem Metallträger aufgeklebt ist. Dieser Reibbelag ist nur beschränkt einsatzfähig, denn er ist ausschliesslich für Druckölschmierung bestimmt. Für Trockenlauf eignet er sich nicht, da das organische Material infolge der bei hoher Belastung auftretenden Reibungswärme zersetzt wird. Sin weiterer Nachteil dieses bekannten Reibbelags besteht darin, dass auch bei öllauf infolge des ständigen unter Druck erfolgenden Öldurchsatzes durch das poröse Material Quellerscheinungen bei dem ausgehärteten Bindeharz auftreten können, wodurch der Bindestoff erweichen und der feste Verbund der Kohlenstoff-Teilchen gelockert werden kann, was zum Auseinanderfallen und zur Zerstörung des Belags führen kann.

iöinliche Schwierigkeiten treten auf bei den bekannten festen Kohlenstoff enthaltenden Reibbelägen, deren Matrix aus Sintermetall besteht. Diese aus Sintermetall mit Kohlenstoff-Einlagerungen gebildeten Reibbeläge neigen bei Trockenlauf zum Gegenmaterialangriff und können bei starker Belastung und starker Wärmeentwicklung an den Reibflächen erweichen, wodurch hier Verschleißerscheinungen verursacht werden.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisherigen Nachteile zu beheben und ein Reibelement in Vorschlag zu bringen, das sich bei hohar Belastung chemisch nicht zersetzt, die mechanischen Eigenschaften über der Temperatur kaum ändert, das Gegenreibmaterial nicht angreift und einen ausreichend hohen Reibwert liefert.

Diese Aufgabe wird gelöst mittels eines Reibelements der eingangs beschriebenen Art zur Kraftübertragung zwischen beweglichen Teilen mit poröser Struktur, das erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass mindstens die Reibschicht aus Kunstkohle besteht. Das erfindungsgemässe Reibelement kann insbesondere insgesamt aus Kunstkohle gebildet sein. Es kann jedoch auch aus einer Oberflächenschicht aus Kunstkohle und einem Trägermaterial, zweckmässig einer Metallplatte, auf der die Kunstkohle-Schicht befestigkt ist, bestehen.

Bei Kunstkohle-Erzeugnissen handelt es sich um im Handel erhältliche oder nach bekannten Verfahren herstellbare,in der Regel als Formkörper in Form von Platten, Steinen, Rohren, Zylinderkörpern oder auch Profilstäben erhältliche Produkte, die ein mehr oder weniger hohes Porenvolumen besitzen. Bei der Fertigung von Kunstkohle-Erzeugnissen werden als Rohstoffe Kokse, Antrazithe, Ruße und andere Formen des Kohlenstoffs verwendet, die zunächst beispielsweise durch Erhitzen auf etwa 1OOO°C unter Luftabschluß von flüchtigen Bestandteilen befreit werden. Die Feststoffe werden dann durch Mahlen und Sieben aufbereitet, nach Kornfraktionen klassiert, die aus Kornfraktionen zusammenge-

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stellte Mischung bestimmter Kornabstufung wird unter Zusatz von geschmolzenem Steinkohlenteerpech zu einer heißen plastischen Mischung verknetet; diese Masse wird zum Beispiel durch Stampfen oder Rütteln, mit Hilfe einer Strang- oder Schneckenpresse oder auch im Block- oder Gesenkpreßverfahren der Formgebung unterzogen, und dann werden die geformten Rohlinge einem Brennprozess bei Temperaturen von etwa 1000 bis 1400⁰C unterworfen. Während das Brandes v/erden die Formkörper in Kohlegries eingebettet, so dass das Material vor Oxydation und Verformung geschützt ist und durch gleichmässige Wärmeverteilung ein gleichmässiger sich über mehrere Wochen erstreckender Brennprozess fahren lässt. Das abgenommene anfallende Produkt ist die sogenannte Hartbrandkohle, die durch einen weiteren Brennprozess bis zu einer Endtemperatur von etwa 2700 bis 280O⁰C gegebenenfalls in Elektrographit"übergeführt werden kann. Diese Kunstkohlen, die Härtbrandkohlen und Elektrographite, haben infolge ihrer hohen Härte eine sehr hohe Verschleißfestigkeit; sie besitzen gute Temperaturwechselheständigkeit und Unempfindlichkeit gegenüber Temperaturschocks und eine ausreichend gute Wärmeleitfähigkeit. Elektrographite sind dabei vergleichsweise weicher als Hartbrandkohlen. Kunstköhlen unterliegen, wenn sie als Reibschicht in den erfindung-sgemässen Reibbalägen vorhanden sind, selbst bei hoher thermischer Belastung keiner chemischen und mechanischen Änderung mehr, da die Pyrolyse der Matrix bereits während des Herstellungsverfahrens der Kunstkohlen stattgefunden hat. Sie besitzen infolge ihrer durch das Herstellungverfahren bedingten Porosität eine

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gute Aufnahmefähigkeit für flüssige Medien, zum Beispiel öl', so dass damit gefertigte Reibelemente als öllauf-LameIlen brauchbar sind. Andererseits können sie jedoch ohne Gefahr eines Gegenmaterial-Angriffs für Trockenlauf eingesetzt werden, da sie ausschliesslieh aus Kohlenstoff gebildet sind und keinen Verschleiß der Gegenreibfläche bedingenden anorganischen weiteren Bestandteil enthalten.

Die erfindungsgemässan Reibelemente können vollständig aus Kunstkohle bestehen und dann aus im Handel erhältlich Kunstkohle-Steinen oder -platten geschnitten oder gesägt oder mit sonstigen Schneidwerkzeugen herausgearbeitet werden. Es ist jedoch auch möglich, ein erfindungsgemässes Reibelement aus einem Metallträger mit einer darauf befestigten Reibschicht aus Kunstkohle zu fertigen. Eine solche Reibschicht lässt sich ebenfalls aus einem Kunstkohle-Pormkörper, beispielsT^eise einem Kunstkohle-Block oder Kunstkohle-Rohr, herausarbeiten. Zweckmassig wird diese Kunstkohleschicht als Reibschicht auf den Träger, vorzugsweise Metallträger, aufgeklebt oder aufgenietet.

Man kann die erfindungsgemässen REibelemente für öllauf oder Trockenlauf einsetzen. In beiden Fällen erreicht man ohne Gegenreibmaterialangriff einen ausreichend hohen Reibwert, auch bei hoher Belastung.

In der beiliegenden Zeichnung sind erfindungsgemässe Reibelemente beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen:

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Fig.l eine Draufsicht auf ein erfindungsgemässes Reib

element für Trockenlauf,

Fig. 2 eine andere Ausfuhrungsform eines erfindungsge-

mässen Reibelementes für öllauf, im Schnitt, und

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform

eines erfindungsgemässen Reibelernentes.

Das in Fig. 1 dargestellte Reibelement besteht aus einem ringförmigen Formkörper 1 aus Kunstkohle, der Nietlöcher 2 aufweist, die zum Aufnieten dieses Reibelemente auf eine Kupplungsscheibe vorhanden sind. Dieses Reibelement ist für Trockenlauf ausgelegt. Das in Fig. 2 im Schnitt dargestellte Reibelement für öllauf weist eine aus Kunstkohle bestehende ringförmige Reibschicht 3 auf, die über eine Klebefuge 4 auf einem ebenfalls ringförmigen Metallträger 5 aufgeklebt ist. Auch das in Fig. 3 dargestellte Reibelement besteht aus einem ringförmigen Metallträger 7, auf dem die Reibschicht in Form von aus Kunstkohle bestehenden Segmenten 6 aufgeklebt ist.

Beispiel 1

Von einem im Handel erhältlichen oder nach bekannten Verfahren hergestellten aus Kunstkohle, bestehendem Rohr mit einem Innendurchmesser von 125 mm und einem Aussendurchmesser von 185 mm wurde, eine Scheibe von 5 mm Stärke abgedreht, genutet und mit Nietlöchern versehen. Anschliessend wurde die Scheibe plangeschliffen.

Ein derartiges Reibelement diente als Belag in Trockenlaufkupplungen .

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Beispiel 2

Von einem Rohr aus Kunstkohle, wie in Beispiel 1 beschrieben, wurden zwei 2 mm starke Scheiben abgedreht, und es wurde ein Metallträger mit einem Innendurchmesser von 125 mm und einem Aussendurchmesser von 185 mm beidseitig damit beklebt. Anschliessend wurden die Reibschichten genutet und plangeschliffen. Ein derartiges Reibelement diente als Lamelle für öllauf.

Beispiel 3

Es wurden von einem im Handel erhältlichen oder nach bekannten Verfahren hergestellten Kunstkohle-Stab mit einem Durchmesser von 20 mm 2 mm starke Scheiben abgedreht und beidseitig auf einen ringförmigen Metallträger mit dem Innendurchmesser 105 mm und dem Aussendurchmesser 145 mm so aufgeklebt, dass die Kunstkohlen-Flächen symmetrisch auf dem Kreisring verteilt waren. Anschliessend wurde das Reibelement plangeschliffen. Ein derartiges Reibelement diente als Reibmaterial für öllaufkupplungen.

Das verwendete Kunstkohle-Material hatte folgende Eigenschaften:

Kunstkohlerohr- Kunstkohlestabmaterial material

Dichte g/cm

Härte (Shore)

2 Biegefestigkeit kp/cm Druckfestigkeit kp/cm Wärmeleitzahl cal/cm sec ⁰C

Rsibwert _u

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1,6	80	30	1,4	40
70 -			-
450			100
1400			300
0,01	0,1	0	0,01	0,1
0,05 -		,05 -

Claims

Ά. nsprüche

1. ^eibelercent zur Kraftübertragung zwischen beweglichen Teilen .mit poröser Struktur, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Reibschicht aus Kunstkohle besteht.

2., Reibelement nach Anspruch l_f dadurch gekennzeichnet, dass das gesarate Reibelement. aus der Kunstkohle besteht.

3. Reibelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer Oberflächenschicht aus Kunstkohle und einem Trägermaterial, zv/eckinässig siner Trägerplatte, auf der die Kunstkohleschicht befestigt ist, besteht.

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