DE2340464B1 - Reibelement fuer OEllauf - Google Patents

Description

higkeit und Wärmeabführung der Kohlefaser-Gewebe, mit deren Hilfe es gelingt, Spitzentemperaturen durch Wärmeableitung zu vermeiden.

Als Trägermaterial kann im erfindungsgemäßen Reibelement jedes für diese Zwecke gebräuchliche Flächenmaterial eingesetzt werden. Das Trägermaterial kann ein Metall sein, wie z. B. Buntmetall oder Leichtmetall; es kann auch aus keramischem Material bestehen; oder es kann sich um Folienmaterial aus einem organischen Polymer, um Leder oder Pappe-Material, gegebenenfalls mit einem Imprägniermittel getränkt und gehärtet, handeln.

Erfindungsgemäß verwendbare Kohlenstoffasergeflechte sind Handelsprodukte. Es kann sich dabei um ein orientiertes Gewebe oder um ein nicht orientiertes, filzartiges Material handeln. Vorzugsweise wird ein relativ engmaschiges Gewebe eingesetzt, das als solches einen guten Zusammenhalt und eine gewisse Dimensionsstabilität aufweist.

Als Bindemittel können die für Reibbelag-Zwecke bekannten Materialien, in der Regel organische Polymere oder Polymer-Gemische verwendet werden. Es eignen sich insbesondere Duroplaste, wie Phenol-Formaldehyd-Harze, Harnstoffharze, Melaminharze, Epoxidharze, Polyurethane, Polyester oder PoIyfluorcarbone.

Das Bindemittel zur Fixierung des Kohlenstofffaser-Geflechts kann, sofern das eingesetzte Gewebe relativ weitmaschig ist, gleichzeitig als Matrix zum Zusammenhalt des Kohlenstoffaser-Gewebes dienen.

Für bestimmte Anwendungszwecke hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Kohlenstoffaser-Reibschicht über eine Zwischenschicht aus sonstigem Fasermaterial auf das Trägermaterial aufzubringen. Eine derartige Zwischenschicht kann z. B. aus mit Phenolharz gebundenem Asbestpapier bestehen. Man erhält dann ein erfindungsgemäßes Reibelement, bei dem zwischen dem Kohlenstoff-Fasergeflecht und dem Trägermaterial eine solche Zwischenschicht aus sonstigem Fasermaterial, wie Asbestpapier, angeordnet ist.

Für einige Anwendungsfälle empfiehlt es sich ferner, die Kohlenstoffasern-Reibschicht nicht über die gesamte Fläche des Trägermaterials zu verteilen, sondern nur Teilflächen des Trägermaterials, vorzugsweise symmetrisch angeordnete Flächen, mit dem Kohlenstoff-Fasergeflecht zu belegen.

In der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Reibelementen veranschaulicht. Es zeigt.

F i g. 1 ein erfindungsgemäßes Reibelement, im Schnitt,

F i g. 2 eine abgeänderte Form eines erfindungsgemäßen Reibelements, im Schnitt,

F i g. 3 eine Draufsicht auf die Ausführungsform der Fig. 2,

F i g. 4 eine Draufsicht auf eine abgeänderte Form eines erfindungsgemäßen Reibelements, und

F i g. 5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reibelements.

In Fig. 1 besteht der Träger 1 aus einem ringförmigen Stahlblech, und dieses ist über seine gesamte Fläche beidseitig mit einer mit Phenolharz getränkten Kohlenstoff-Fasergewebe-Schicht 2 beklebt. In Fig. 2 erkennt man eine Ausführungsform, die aus einem ringförmigen Stahlträger 3, diesen vollständig bedeckende beidseitig aufgeklebte Schichten aus mit Phenolharz getränktem Asbestpapier 4 und auf diese aufgebrachte Kohlenstoff-Fasergewebe-Schichten 5, besteht. Eine Draufsicht auf diese Ausführungsform ist in Fig. 3 veranschaulicht.
In den F i g. 4 und 5 sind Ausführungsformen gezeigt, bei denen die Kohlenstoff-Fasergewebe-Schicht nicht über die gesamte Fläche des Trägermaterials verteilt ist, sondern diese nur teilweise bedeckt. F i g. 4 zeigt auf dem aus Stahlblech bestehenden

ίο ringförmigen Träger 6 symmetrisch angeordnete kreisförmige Kohlenstoffasergewebe-Segmente 7, und F i g. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Kohlenstoff-Fasergewebe in Form von symmetrisch verteilten Ringsegmenten 9 auf dem ringförmigen Trägerblech 8 aufsitzt.

Beispiel 1

Aus einem im Handel erhältlichen Kohlenstoff-Fasergeflecht (Hersteller Firma Carborundum Ltd.)

wurde ein Ring gestanzt, der einen Innendurchmesser von 105 mm und einen Außendurchmesser von 145 mm hatte. Dieser Kohlenstoffasergewebering wurde mit einer Phenolharz-Lösung (Harzgehalt 60%, Viskosität bei 25° C 460 cP, Dichte 1,09) getränkt. In noch feuchter Form wurde das getränkte Geflecht auf einen aus Stahlblech bestehenden ringförmigen Träger mit einem Außendurchmesser von 145 mm und einem Innendurchmesser von 105 mm, der gereinigt und mit Kleber imprägniert war, beid-

seitig aufgebracht. Diese Anordnung wurde zur Entfernung des Lösungsmittels 60 Minuten lang bei 80° C getrocknet und anschließend mit 101 bei 165° C 10 Minuten lang heißgepreßt.

Beispiel 2

Es wurde eine Stahllamelle mit einem Außendurchmesser von 145 mm und einem Innendurchmesser von 125 mm gereinigt und mit Kleber imprägniert. Aus einem im Handel erhältlichen Asbestpapier wurde ein Ring gestanzt mit dem gleichen Innen- und Außendurchmesser wie das Trägermaterial. Aus einem im Handel erhältlichen Kohlenstoffasergewebe wurden 20 mm Durchmesser aufweisende Kreisflächen gestanzt. Alsdann wurde zunächst das Asbestpapier mit Phenolharzlösung getränkt und noch feucht auf das Trägermaterial aufgelegt. Anschließend wurden die Kohlenstoffaser-Geflechtstückchen mit Phenolharzlösung getränkt und noch feucht auf die ebenfalls noch feuchte Asbestpapierschicht aufgelegt. Auf die gleiche Weise wurde die andere Seite des Trägermaterials beschichtet. Die gesamte Anordnung wurde 60 Minuten lang bei 80° C getrocknet und anschließend bei 165° C 10 Minuten lang mit 10 t verpreßt.

Die so hergestellten erfindungsgemäßen Reibelemente besaßen Reibschichten, die praktisch frei von thermischer Zersetzung waren und trotzdem gute mechanische Eigenschaften, wie z. B. gutes Reibwertniveau und schonendes Verhalten gegenüber dem Gegenreibmaterial aufwiesen und ein ausgezeichnetes ölaufnahmevermögen hatten.

Es wurde gefunden, daß der Reibwertverlauf bei einem Reibwert von etwa 0,11 sich nach 2000 Schales tungen nicht wesentlich geändert hatte, und kein sichtbarer Verschleiß zu erkennen war, wenn ein Reibelement, wie in Beispiel 2 beschrieben, eingesetzt wurde.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 2 144 367 der Anmelderin bekannte Reibwerkstoff, Patentansprüche: für dessen Herstellung ein anorganisches, plastisch verformbares Bindemittel mit Kohlenstoffasern und

1. Reibelement für öllauf zur Kraftübertra- gegebenenfalls Zusätzen von für Reibwerkstoff übgung zwischen beweglichen Teilen, bestehend aus 5 liehen, das Reibverhalten modifizierenden Füllstof-Trägermaterial und darauf aufgebrachter Reib- fen verarbeitet wird, so daß in dem fertigen Reibeleschicht aus organisch gebundenem Fasermaterial, ment die Kohlefasern in einer Matrix aus anorganidadurch gekennzeichnet, daß als schem Material gebunden sind; infolge seines relativ Reibschicht ein mit organischem Bindeharz ge- hohen Anteils an anorganischen Bestandteilen, instränktes Kohlenstoffasergeflecht vorhanden ist. io besondere auch Metallpulvern, ist das spezifische

2. Reibelement nach Anspruch 1, dadurch ge- Gewicht dieser bekannten Reibelemente relativ hoch, kennzeichnet, daß zwischen dem Kohlenstoff- was für manche Einsatzzwecke unerwünscht ist. Aufasergeflecht und dem Trägermaterial eine Zwi- ßerdem ist dieses Reibmaterial für Trockenlauf ausschenzeit aus sonstigem Fasermaterial, wie As- gelegt.

bestpapier, angeordnet ist. 15 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

Reibelement für Öllauf herzustellen, das auch bei starker Beanspruchung und den dabei auftretenden Spitzentemperaturen keinen erhöhten Verschleiß und

keine Änderung des Reibverhaltens über der Lauf-

ao strecke zeigt.

Diese Aufgabe wird gelöst mittels eines Reibelements der eingangs beschriebenen Art, bestehend

Die Erfindung betrifft ein Reibelement für öllauf aus Trägermaterial und darauf aufgebrachter Reibzur Kraftübertragung zwischen beweglichen Teilen, schicht aus organisch gebundenem Fasermaterial, wie in Kupplungen oder automatischen Getrieben, 35 das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, das aus Trägermaterial und darauf aufgebrachter daß als Reibschicht ein mit organischem Bindeharz Reibschicht aus organisch gebundenem Fasermaterial getränktes Kohlenstoff-Fasergeflecht vorhanden ist. besteht. Überraschend hat sich gezeigt, daß das erfindungs-Es ist bekannt, Kupplungselemente, zum Beispiel gemäße Reibelement eine wesentlich höhere thermifür automatische Getriebe aus einem Metallträger 30 sehe Belastbarkeit der Reibschicht besitzt als die bis- und einer darauf fixierten Reibschicht aufzubauen. her bekannten organischen Bindemittel in der Reib-Der Metallträger kann dabei aus Stahl, die Reib- schicht aufweisenden Reibbeläge. Dies führt die Anschiebt aus einem Asbestpapier, das mit einem Phe- melderin nicht nur darauf zurück, daß die die Reinolformaldehydharz getränkt wurde, bestehen, und bung tragenden Kohlenfasern in dem erfindungsgein der Regel ist die Reibschicht mit einem Kleber 35 mäßen Reibelement eine wesentlich größere Therauf dem Trägermaterial befestigt. Derartige Reib- mostabilität als die in bekannten faserverstärkten elemente zeigen unter Normalbelastung ausreichende Reibbelägen verwendeten Cellulosefasern, die sich Betriebseigenschaften, lassen jedoch ein Nachlassen bereits bei Temperaturen um 200° C zersetzen, und der Leistung bei höheren Belastungen erkennen. Die Asbestfasern, die bereits bei Temperaturen um Ursache liegt in den in der Reibfläche auftretenden 40 500° C zu dehydratisieren beginnen, aufweisen; sie Spitzentemperaturen, insbesondere während starker nimmt vielmehr an, daß diese überraschend hohe Beanspruchung. Es findet hier eine thermische Zer- thermische Belastbarkeit ihre Ursache in der bessesetzung der organischen Bestandteile des Reibma- ren Wärmeleitfähigkeit der Kohlefasern hat, so daß terials statt, die sich durch einen erhöhten Verschleiß es wahrscheinlich durch die Anwesenheit der wärmesowie eine Änderung des Reibverhaltens über der 45 leitfähigen Kohlefasergewebe gelingt, während des Laufstrecke äußert. Man hat versucht, diese Ver- Betriebes eine so schnelle Wärmeableitung zu erzieschleißerscheinungen dadurch zu verringern, daß len, daß das Auftreten von Spitzentemperaturen verman in die Reibbelagmassen festen Kohlenstoff ein- mieden wird. Wenn — wie dies Stand der Technik gearbeitet hat. So ist zum Beispiel aus der deutschen ist — als Fasermaterix für Cellulosefasern Phenol-Patentschrift 1 525 334 ein Reibbelag bekannt, der 50 harz verwendet wird, so hat bekanntermaßen die aus Kohlenstoff in einer Menge von über 50 Ge- Cellulosefaser ihre mechanische Festigkeit vollstänwichtsprozent, zum Beispiel in Form von Graphit dig eingebüßt, wenn Temperaturen erreicht werden, oder Petrolkoks, gebunden mit einem organischen bei denen die mechanischen Eigenschaften des Phe-Bindestoff, wie beispielsweise einem Furfurolharz, nolharzes als Matrix nicht mehr ausreichen. Auch oder einem Phenolformaldehydharz oder einem son- 55 mit Phenolharz als Matrix gebundene Asbestfasern stigen durch Wärme aushärtbaren Harz, besteht, eine erleiden Festigkeitseinbuße bei Temperaturen, bei poröse Struktur hat und auf einem Metallträger auf- denen die Phenolharz-Matrix instabil wird. Übergeklebt ist. Ein Nachteil dieses bekannten, nur für raschend wurde gefunden, daß bei dem erfindungs-Druckölschmierung bestimmten Reibbelags besteht gemäßen Reibelement die mechanische Festigkeit darin, daß infolge des ständigen unter Druck erfol- 60 der darin vorhandenen Kohlefasern bei Temperatugenden öldurchsatzes durch das poröse Materia! ren, bei denen sich normalerweise das Phenolharz Quellerscheinungen bei dem ausgehärteten Binde- zersetzt, noch keinerlei Verluste erleidet. Überharz auftreten können, wodurch der Bindestoff er- raschenderweise hat sich auch gezeigt, daß die Pheweichen und der feste Verbund der Kohlenstoff-Teil- nolharzmatrix selbst im erfindungsgemäßen Reibchen gelockert werden kann, was zum Auseinander- 65 element, in dem als Substrat Kohlenstofffasern vorfallen und zur Zerstörung des Belags führen kann. handen sind, höhere Temperaturen der Reibfläche Gute thermische Stabilität und Verschleißfestigkeit zu ertragen vermag. Auch dies hat wahrscheinlich besitzt der aus der deutschen Offenlegungsschrift seine Ursache in der besonders guten Wärmeleitfä-