DE3049325C2

DE3049325C2 - Reibkörper für Kupplungen/Bremsen

Info

Publication number: DE3049325C2
Application number: DE19803049325
Authority: DE
Inventors: Karl Ing.(grad.) 7980 Ravensburg Jauch
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1980-12-29
Filing date: 1980-12-29
Publication date: 1982-12-23
Also published as: DE3049325A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Reibkörper, wie Lamellen für Kupplungen/Bremsen oder Synchronteile (Synchronringe, Kupplungskörper o. ä.), mit in ihren Reibflächen eingearbeiteten Nuten, insbesondere auf rotationssymmetrische Reibkörper (Synchronring, Lamelle) und auf eine Vorrichtung zum Herstellen der Lamellen mit eingearbeiteten Nuten.

Zum Zwecke einer besseren Kühlung der Reiblamellen an Kupplungen bzw. Bremsen ist es bekannt, in den Planflächen (Stirnflächen) der Lamellen Nuten einzubringen, welche es ermöglichen, daß das Kühl-Schmiermittel nahe an die Reibstelle gelangt bzw. wieder schnell abgeleitet wird, wodurch eine gute Wärmeabfuhr gewährleistet wird. Die Einbringung der Nuten in die Planflächen der Lamellen ist erschwert durch besondere Anforderungen wie die Werkzeugstandzeit, die Konturenpräzision und -form, die Werkstückgeometrie, die Stückzeiten und, wenn erforderlich, durch das Beidseitsfertigen. Ein weiteres Problem der Nuteneinbringung stellt die Tatsache dar, daß die Reiblamellen mit einem Spritzbelag, beispielsweise mit Molybdän-Spritzbelag, beschichtet sind.

Es ist bekannt, die Nuten für das Kühlmittel spanabhebend, z. B. durch Schleifen, in die Planflächen der Lamellen einzubringen, was insbesondere bei der Beidseitsfertigung, also der Einbringung der Nuten in beiden Planflächen einer Lamelle, sehr zeit- und kostenaufwendig ist. Auch ist das Schleifen von Lamellennuten mit auf Grundmaterial aufgetragener Reibschicht problematisch. Dies ist besonders bei Nuten der Fall, die in die Reibschicht und das Grundmaterial eingearbeitet werden müssen, da hier durch die unterschiedlichen Materialien Schleifprobleme entstehen.

Es sind auch Überlegungen angestellt worden, durch Prägen Kühlnuten in die Lamellen einzubringen. Das Prägen erfordert jedoch hohe Werkzeugkosten und erschwert die notwendige Konturenpräzision und Konturmöglichkeiten.

Ein anderes nichtspanendes Einbringen von Nuten in Reibflächen von Lamellen ist aus der Zeitschrift »Werkstatt und Betrieb«, 104 (1971), Seiten 213 bis 216 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden die Nuten bzw. Rillierungen Bereits beim Pressen des den Reibbelag bildenden Sintermaterials erzeugt. Die so eingebrachten Nuten sind jedoch nur im Sinterbelag enthalten und können nicht bis in das Basismaterial hineinreichen. Auch können mit diesem Verfahren keine Nuten in einfachen Stahllamellen gefertigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es. Reibkörper anzugeben, auf deren Reibflächen Kühlnuten in einfacher, produktiver und eine hohe Genauigkeit sichernden Weise eingebracht werden, wobei gleichzeitig die Möglichkeit gegeben sein soll, die Nuten, insbesondere in Lamellen, mit niedrigen Stückzeiten, präzise und mit hoher Werkzeugstandzeit bei noch so komplizierten Werkstückgeometrien und auch bei Beidseitsfertigung zu ermöglichen. Auch soll die Nuteneinbringung gleich unproblematisch sein sowohl bei beschichteten als auch bei unbeschichteten Reibflächen, wobei die erwünschte Konturenpräzision gleich sicher erreicht werden soll. Bei beschichteten Reibteilen ist weiter darauf zu achten, daß keine Schichtseperation mit dem Grundmaterial sowie keine Schichtbeschädigung auftritt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem Reibkörper mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Herstellung solcher Reibkörper ist Gegenstand des Patentanspruchs 4.

Der Reibkörper (Lamelle, Synchronteil, Kupplungskörper) nach der Erfindung weist dabei in seinen Reibflächen Kühlnuten auf, welche durch nicht-spanende Materialabtragung eingebracht werden. Hierzu können die Nuten elektrochemisch oder auch elektroerosiv in die Reibflächen eingearbeitet werden. Zwar ist eine Materialabtragung auf elektro-chemischem oder auf elektro-erosivem Wege, ζ U. bei der Herstellung von Bits, an sich bekannt, jedoch wird bei der Anwendung bei Reibkörpern auf diese Weise ein völlig neuer Weg beschritten; denn bei der Einbringung von Nuten in Reiblamellen kommt es in erster Linie auf die Konturtreue an, die auf andere Weise nicht herstellbar ist. Insbesondere die oberen Kanten der Nuten müssen möglichst scharfkantig sein, um gleichzeitig einen Reinigungseffekt zu erreichen, so daß zwischen die Reibflächen der Lamellen keine in der Kühlflüssigkeit enthaltenen Verunreinigungen eindringen und dabei die Reibflächen beschädigen bzw. die Reibkraft mindern können.

Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist es besonders vorteilhaft zur elektro-chemischen Einbringung der Nuten in die Reibflächen, insbesondere der Lamellen, eine Vorrichtung zu verwenden, in welcher die mit einem positiven Kontakt verbundene Lamelle im Falle der Einarbeitung der Nuten mit der zu profilierenden Planfläche auf eine das negative Profil der ■ inzubringenden Nuten aufweisenden Formkathode aufliegt, während sie auf ihrer anderen Stirnseite über eine Isolierplatte festgehalten wird. Hierbei wird die Lamelle über ihren Innendurchmesser auf einem Zapfen zentriert, derart, daß zwischen dem Zentrierzapfen und der Formkathode ein Ringkanal bestehen bleibt, welcher das Profil der Formkathode mit den den

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Elektrolyten zuführenden Kanälen verbindet, so daß der Elektrolyt optimal das Profil erreichen und durchfließen kann.

Zur beidseitigen Einarbeitung von Nuten in die Lamellen ist die Vorrichtung derart ausgebildet, daß die die Lamellen tragende Formkathode die Lamelle an ihren äußeren Durchmesser über Zentrierungen, wie beispielsweise Ringsegmente, ausrichtet, wobei die zweite Planfläche der Lamelle ebenfalls von einer profilierten Formkathode gehalten wird. Durch einen im wesentlichen mittig in der Vorrichtung angeordneten Zapfen sind die beiden profilierten Formkathoden über ihre jeweiligen Aufnahmeplatten zueinander konzentrisch ausgerichtet

Die elektro-chemische Einarbeitung der Nuten in die Lamellenplanflächen gemäß der Erfindung bringt den Vorteil, daß unabhängig von der Härte des Werkstoffes, also bei beschichtetem oder unbeschichtetem Reibkörper, in der gleichen Vorrichtung mit gleicher Genauigkeit und gleicher Bearbeitungszeit ohne Werkzeugverschleiß Nuten mit gleichmäßig scharfen Konturen eingearbeitet werden können. Ein weiterer großer Vorteil besteht darin, daß unabhängig davon, ob nur eine Planfläche oder beide Planflächen der Lamelle mit Nuten versehen werden sollen, die Bearbeitungszeit der Lamelle gleich groß ist.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß, soll ein anderes Profil oder eine Lamelle größerer Abmessung bearbeitet werden, lediglich die Formkathoden und die Zentrierzapfen baukastenmäßig einfach und leicht ausgetauscht werden können, was eine sehr niedrige Umrüstzeit bzw. die Einsparung einer großen Vielzahl unterschiedlicher Vorrichtungen bedeutet. In dieser Weise ist auch eine schnelle und einfache Umrüstung einer beidseitig einarbeitenden Vorrichtung in eine einseitig einarbeitende Vorrichtung bzw. umgekehrt möglich.

Die elektro-chemische oder elektro-erosive Einbringung der Nuten in den Lamellenplanflächen bringt noch den weiteren Vorteil, daß die Dicke der aufgespritzten Reibschicht reduzierbar ist, weil hier ein Überschuß wie beim Prägen unnötig ist. Dabei kann erfindungsgemäß das Profil nur in der Reibschicht vorgesehen sein, oder nach Bedarf bis in das Grundmaterial der Lamellen eindringen.

Alle Vorteile, welche für die Lamellen aufgeführt wurden, treffen gleichermaßen für alle anderen Reibkörper (Synchronteile) zu, wobei z. B. bei den Synchronringen die Nuten in deren Mantelfläche innen- oder außenseitig eingearbeitet sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch für die Serienfertigung der Lamellen »per tandem« denkbar.

Die Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit den in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zur einseitigen Einarbeitung der Kühlnuten in die Planfläche einer Lamelle,

F i g. 2 eine Vorrichtung zur beidseitigen elektrochemischen Einarbeitung von Nuten in Lamellen,

F i g. 3 einen Ausschnitt aus einer Stirnansicht auf eine Lamelle mit erfindungsgemäß eingearbeiteten Nuten,

F i g. 4 bis 6 einen teilweisen axialen Schnitt durch Lamellen mit erfindungsgemäß eingearbeiteten Nuten, wobei in F i g. 4 eine unbeschichtete Lamelle, in F i g. 5 eine beschichtete Lamelle mit der Nut nur in der Reibschicht, in F i g. 6 eine beschichtete Lamelle mit der Nut bis in das Grundmaterial hineinreichend, dargestellt

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Die Vorrichtung zum Herstellen der Reiblamellen mit einseitig eingearbeiteten Kühlnuten gemäß Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einer Grundplatte 2, auf welcher eine Aufnahmeplatte 4 befestigt ist Die Aufnahmeplatte 4 trägt an ihrer Oberseite eine Formkathode 5, weiche an ihrer Oberseite ein Profil 6, welches das Negativ der in eine Reibfläche 44 einer Lamelle 40 einzuarbeitenden Kanäle besitzt, aufweist In geschlossenem Zustand der Vorrichtung liegt auf der nicht zu profilierenden Planfläche der Lamelle 40 eine Isolierplatte 9 auf, welche ihrerseits von einer oberen Aufnahmeplatte 10 getragen wird. In der Vorrichtung wird axial ein mehrstufiger Zentrierzapfen 12 vorgesehen, welcher mit seinem unteren Zapfenteil in der Aufnahmeplatte 4 und der Grundplatte 2 festgehalten wird. Der obere Rand des Zapfens 12 dient der Zentrierung der Lamelle 40 über deren Innendurchmesser 43, während der Mittelteil des Zapfens 12 gemeinsam mit der Formkathode 5 einen Ringkanal 13 bildet, welcher oberhalb des Profiles 6 abgeschlossen ist Für die Zufuhr des Elektrolyten werden in der Grundplatte 2 und in der Aufnahmeplatte 4 Kanäle 1 vorgesehen, während in der Unterseite der Formkathode 5 ein Ringkanal 14 eingebracht wird. Der Elektrolyt strömt in Richtung des Pfeiles 3 durch die Kanäle 1,14, 13 hindurchfließend radial durch das Profil 6 hindurch und verläßt scnließlich entsprechend Pfeil 7 das Profil 6.

Die Vorrichtung zum beidseitigen elektrochemischen Einarbeiten der Kühlnuten gemäß F i g. 2 besteht im wesentlichen aus einer Grundplatte 22, auf deren Oberseite eine Aufnahmeplatte 24 befestigt ist, welche ihrerseits eine untere Formkathode 25 trägt, an deren Oberseite ein Profil 26 vorgesehen wird, welches das Negativ der einzuarbeitenden Lamellenkanäle aufweist. An ihrem äußeren Rand besitzt die untere Formkathode 25 Zentrierungen 28, über welche die Lamellen 40 mit ihrem Außendurchmesser 42 zentrisch ausgerichtet sind. Im geschlossenen Zustand der Vorrichtung liegt auf der zweiten Planseite (Reibfläche 44) der Lamelle 40 eine obere Formkathode 30 mit ihrem Profil 29 satt auf. Die obere Formkathode 30 ist ihrerseits an einer oberen Aufnahmeplatte 31 befestigt und gleichzeitig zentrisch ausgerichtet. Durch die obere Aufnahmeplatte 31 und die obere Formkathode 30 ist hindurchgeführt ein Kontakt 32 für die Lamelle 40, welcher zur positiven Aufladung der Lamelle dient. Mittig in der Vorrichtung wird ein Zapfen 36 angeordnet, welcher bis in die Grundplatte 22 hineinreicht und die Aufnahmeplatte 24 und somit die untere Formkathode 25 mit der oberen Aufnahmeplatte 31 und somit mit der oberen Formkathode 30, in geschlossenem Zustand der Vorrichtung, konzentrisch zueinander ausrichtet. Um eine bereits bearbeitete Lamelle 40 der Vorrichtung zu entnehmen und eine unbearbeitete Lamelle 40 einlegen zu können, wird die Aufnahmeplatte 31 mit daran befestigter oberer Formkathode 30 aufgehoben. Nach erfolgtem Lamellenwechsel wird die Aufnahmeplatte 31 mit der oberen Formkathode 30 wieder abgesenkt, wodurch die obere Aufnahmeplatte mit einer Zentrierbohrung 34 über eine Einlaufschräge 35 des Zapfens 36 auf den Zapfen aufgeschoben wird, somit eine konzentrische Ausrichtung der Profile 26 und 29 gewährleistend. In der Grundplatte 22 und der Aufnahmeplatte 24 werden Kanäk 21, in der unteren Formkathode 25 ein Ringkanal 39 und zwischen unteren Formkathode 25 und Zapfen 36 ein Ringkanal 38 vorgesehen, wodurch ein entsprechend dem Pfeil 23 eingeführter Elektrolyt

die Kanäle 21, 39, 38 durchfließt, um schließlich die
Profile 26 und 29 radial von innen nach außen zu
durchfließen und entsprechend dem Pfeil 27 die
Vorrichtung wieder zu verlassen.

Selbstverständlich könnte der Elektrolyt auch in
umgekehrter Pfeilrichtung eingebracht werden, also
radial von außen nach innen in Bezug auf die Lamellen,
was jedoch bedeutend aufwendiger wäre.

Im Falle der Vorrichtung zur einseitigen Einarbeitung
der Nuten wird der Kontakt 32 für die positive
Aufladung der Lamelle in gleicher Weise wie bei der
Vorrichtung für die beidseitige Einarbeitung eingebracht, also durch die obere Aufnahmeplatte 10 und die
Isolierplatte 9 hindurchgeführt

Wie aus den F i g. 3 bis 6 ersichtlich wird, weist die
Lamelle 40 an ihren beiden Flanschen (Reibflächen 44)
Nuten 41 auf, welche elektrochemisch oder elektroerosiv eingebracht werden. Dabei besteht die Lamelle
gemäß Fig.4 nur aus Basismaterial 38, während die
Lamelle gemäß F i g. 5 und 6 über dem Basismaterial 38
jeweils Reibschichten 39 aufweisen. Die Nut 41 wird bei
der Lamelle gemäß Fig.5 nur in der Reibschicht 39
vorgesehen, während sie bei der Lamelle gemäß F i g. 6
bis in das Basismaterial 38 hineinreicht.

Wie auch aus den Fig. 1 und 2 der Zeichnung
ersichtlich wird, werden die Teile der Vorrichtung in der
Oberzahl aus Kunststoff (PVC) gefertigt, um ein
Ableiten des Stromes zu vermeiden. Lediglich die
Formkathode und die Zentrierungen sind aus leitendem
bzw. reibfestem Material vorgesehen.

Bezugszeichen

1 - Elektrolyt-Kanal

2 — Grundplatte

3 — Elektrolyt-Einflußrichtung

4 — Aufnahmeplatte

Kl

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 21

22 23 24 25 26

27 28 29 30 31

32

33 34 35 36

30 37 38 39 40 41

35 42 43 44

Formkathode

Profil

Elektrolyt-Ausflußrichtung

Isolierplatte

obere Aufnahmeplatte

Zentrier-Zapfen

Ringkanal

Elektrolyt-Kanal

Grundplatte

Elektrolyt-Einflußrichtung

Aufnahmeplatte

untere Formkathode

Profil

Elektrolyt-Ausfiußrichtung

Zentrierung

Profil

obere Formplatte

obere Aufnahmeplatte

Kontakt

Zentrierbohrung

Einlaufschräge

Zapfen

Basismaterial

Reibschicht

Reiblamelle

Nut

äußerer Durchmesser

innerer Durchmesser

Reibfläche

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

15 Patentansprüche:

1. Reibkörper, wie Lamellen für Kupplungen/ Bremsen oder Synchronteile (Synchronringe, Kupp-Iungskörper), mit in ihren Reibflächen eingearbeiteten Nuten, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (41) durch nicht-spanende Materialabtragung eingebracht sind.

2. Reibkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (41) elektrochemisch in die Reibflächen (39) eingearbeitet sind.

3. Reibkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (41) elektro-erosiv in die Reibflächen (39) eingearbeitet sind.

4. Vorrichtung zum Herstellen von Reibkörpern gemäß Anspruch 1 und 2, insbesondere von Lameüen für Kupplungen/Bremsen, dadurch gekennzeichnet, daß zur beidseitigen Einarbeitung von Nuten (41) in die Lamellen (40) die mit einem positiven Kontakt (32) verbundene Lamelle (40) zwischen ein Profil (26 bzw. 29) aufweisenden Formkathoden (25,30) angeordnet ist, daß die eine Formkathode (25) an dem äußeren Ende ihrer der Lamelle zugewandten Stirnseite eine Zentrierung (28) für die Lamelle aufweist und daß ein Zapfen (36) zum zueinander konzentrischen Ausrichten der die beiden Formkathoden tragenden Aufnahmeplatten (24,31) vorgesehen ist.

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