Zwischenschicht

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bauelement, bestehend aus Reibbelägen mit einer elastischen Zwischenschicht auf Elastomerbasis nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE-C2-38 31 197 ist ein mehrschichtiges Bauelement zur Übertragung einer Reibungskraft, insbesondere für Kupp¬ lungen oder Bremsen bekannt. Die Zwischenschicht befestigt eine Reibschicht auf einer Trägerschicht. Die Zwischen¬ schicht besteht aus einer hochreaktiven Elastomer-Haftmi- schung im wesentlichen aus hydriertem Nitrilkautschuk (HNBR) und/oder einem Fluorelastomer (FPM) . Sie ist über ein zusammengesetztes Bindemittel mittels Chemosorption mit den angrenzenden Schichten verbunden. Das Bindemittel liegt auf der Basis von modifizierten Phenolharzen und/oder modi- fizierten Kresolharzen bzw. Synthesekautschuk und enthält in einer Lösungsmitteldispersion aktive Füllstoffe.

Bei einer derartigen Zwischenschicht liegen in Bezug auf

Kupplungen folgende Nachteile vor:

Unzureichende Temperaturbeständigkeit von HNBR und damit eine ungenügende Beständigkeit bei dynamischen Belastungen und Langzeitbelastungen.

Das FPM wirkt aufgrund seiner hohen Dichte von 1,6 negativ auf das Massenträgheismoment des Bauelementes.

ERSATZBLAπ(REGEL26)

Aus der EP-A1-0 552 387 ist eine Kraftfahrzeug-Kupplungs- Mitnehmerscheibe bekannt, bei der auf einem Trägerblech Elastomerblöcke mit freiem Zwischenraum angeordnet sind, wobei diese Elastomerblöcke Kupplungsbeläge tragen. Die Elastomerblöcke sind mit einem Z-Profil versehen und er¬ strecken sich in radialer Richtung. Dadurch wird eine ge¬ zielte und definierte, nicht lineare Federcharakteristik erreicht. Eine derartige Ausbildung einer Mitnehmerscheibe ist aufgrund des Trägerbleches und der speziellen Ausbildung der Elastomerblöcke kostenaufwendig in der Herstellung und Montage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement bestehend aus Reibbelägen mit einer elastischen Zwischen¬ schicht auf Elastomerbasis, insbesondere für Kupplungen oder Bremsen vorzuschlagen, das die erforderliche Bestän¬ digkeit bei dynamischen Belastungen und Langzeitbelastungen aufweist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe entsprechend den kenn¬ zeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Un¬ teransprüchen zu entnehmen.

Nach dem Anspruch 1 besteht der Vorteil, daß durch den Weg¬ fall eines Trägerwerkstoffes aus Metall oder aus einem nicht metallischen Werkstoff ein bisher übliches Bauteil, wie Biegefeder, entfällt. Dies stellt einen erheblichen Ko¬ stenvorteil dar. Gleichzeitig wird durch diese Konstruktion das axiale Massenträgheismoment der Belageinheit und damit das des gesamten Bauteils durch Massenreduzierung stark verringert, was vornehmlich beim Einbau in Kupplungs¬ scheiben sehr vorteilhaft ist. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Planizität der Reibbeläge nur noch von der Fertigungsqualität der Reibbeläge selbst abhängt. Denn die bisherige eventuelle Unebenheit des Trägerwerk- Stoffes, also mangelnde Planizität, entfällt.

Das Herstellungsverfahren ist durch den im wesentlichen drei-schichtigen Aufbau, nämlich wenigstens zwei Reibbeläge und eine elastische Zwischenschicht vereinfacht und ermög¬ licht große Stückzahlen in einer Zeiteinheit.

Durch den Anspruch 2 liegt aufgrund der von der planparal¬ lelen Innenseite geometrisch abweichenden Innenseite des Reibbelages und aufgrund des größeren Volumens der elasti¬ schen Zwischenschicht in bestimmten Bereichen bei gleichem Bauraum eine weichere Federsteifigkeit des Gesamtsystems vor. Bei Verwendung dieser Ausführung bei einer Kupplungs¬ scheibe wird derselbe Bedienungskomfort erreicht, wie bei einer Kupplungsscheibe mit Trägerblech und Federpaketen aus Metall nach dem heutigen Stand der Technik.

Ein derartig geformter Reibbelag ist andererseits in der Zwischenschicht schwimmend gelagert. Dadurch besteht ein hoher Grad der Anpassung an geometrisch abweichende Formge¬ bungen der benachbarten, separat gelagerten Reibscheibe. Ein sogenanntes "Rupfen" der Kupplung ist sicher gemindert, da schon zu Beginn des Einkuppeins ein großer Flächentrag- anteil der gegeneinander anzudrückenden Reibscheiben vor- liegt.

Nach dem Anspruch 3 ist die elastische Zwischenschicht ein¬ schichtig homogen oder einschichtig durch freie Zwischen¬ räume unterbrochen in der Form von mehreren Ringen oder auch Spiralen ausgebildet. Die Zwischenschicht kann auch mehrschichtig sein, siehe Anspruch 7.

Entsprechend dem Anspruch 4 eignen sich als Zwischenschicht eine Vielzahl von Elastomeren. Die Auswahl dieser Elasto- mere erfolgt entsprechend den Leistungsdaten bei Kupplungen oder Bremsen oder anderen Funktionsteilen.

Bei HTV-Silikon ist die Verbindung zu den Reibbelägen standfest auch in dem Temperaturbereich von - 40° C bis + 275° C.

Die Formgebung der Zwischenschicht wird entsprechend den Ansprüchen 5 und 6 in Abhängigkeit der Einsatzproblematik und Beanspruchungen der Beläge ausgewählt. Eine durchge¬ hende Zwischenschicht ermöglicht maximale Bindekräfte zwi¬ schen den Reibbelägen.

Eine segmentierte Schicht ergibt je nach Anordnung der Seg¬ mente erhöhte Elastizität und auch zusätzliche Relativbewe- gungen der Reibscheiben gegeneinander.

Mit der nach dem Anspruch 7 verstärkten Zwischenschicht liegt ein extrem hoch beanspruchbares Bauelement vor.

Gemäß dem Anspruch 8 können die Segmente der Zwischen¬ schicht eine unterschiedliche Elastomerbasis aufweisen. Da¬ mit ist ebenfalls das Einfederungsverhalten der Reibbeläge bei Kupplungen oder Bremsen einstellbar.

Nach dem Anspruch 9 können die Reibbeläge aus unterschied¬ lichen Materialqualitäten bestehen. Damit ist das Reib- und Verschleißverhalten der Reibbeläge an die unterschiedlichen radialen Gleitgeschwindigkeiten anzupassen. Die Standzeit der Reibbeläge insgesamt erhöht sich dadurch.

Gemäß den Ansprüchen 10 bis 12 ist wenigstens eine Innen¬ seite der Reibbeläge geometrisch abweichend von der Plan¬ parallelität ausgebildet. Bei einer damit ausgerüsteten Kraftfahrzeugkupplung liegt der geforderte Bedienungskom- fort aufgrund eines weichen Aus- und Einkuppeins vor.

Mit Hilfe der konischen, bzw. konisch/planparallelen oder gewölbten Innenseite der Reibbeläge ist die Federkennung des Verbundes bzw. des Bauelementes in einfacher und ko¬ stengünstiger Weise festlegbar.

Entsprechend dem Anspruch 13 liegt eine konzeptionelle An¬ weisung für die konstruktive Gestaltung eines Bauelementes vor, um bei einer Kupplung ein weiches Einkuppeln zu ermög¬ lichen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.

In vereinfachter Darstellung zeigen:

Fig. 1 ein Bauelement für eine Kupplung,

Fig. 2 - 4 eine elastische Zwischenschicht entsprechend dem Schnitt II - II nach Fig. 1 in verschie- denen Ausführungsformen,

Fig. 5 eine weitere Zwischenschicht im Teilquer¬ schnitt,

Fig. 6 - 15 weitere Bauelemente im Querschnitt und

Fig. 16 ein Diagramm mit Federkennlinien einer gemäß Fig. 7 aufgebauten Kupplungsscheibe.

Nach Figur 1 sind zwei kreisringförmige Reibbeläge 1 eines Bauelementes 2 über eine elastische Zwischenschicht 3 mit¬ einander verbunden.

Nach Figur 2 ist die Zwischenschicht 3 als durchgehender Kreisring 3.1 ausgebildet. Die Rotationsachse des Bauele¬ mentes 2 ist mit 5 bezeichnet.

Nach Figur 3 liegt eine radial segmentierte Zwischenschicht 3.2 vor. Zwischen den Segmenten 3.3 liegen etwa gleichgroße Freiräume 3.4.

Nach Figur 4 ist eine Zwischenschicht 3.5 in einzelne Ringe 3.6 mit ringförmigen Freiräumen 3.7 unterteilt.

Nach Figur 5 weist die nur prinzipiell gezeichnete, kombi¬ nierte Zwischenschicht 3.8 Zwischenbleche 4 aus einem ge¬ eigneten Material, wie Stahl oder Kunststoff auf. Die ela¬ stische Zwischenschicht 3.8 ist entsprechend den Zwischen¬ blechen 4 in drei Teilschichten 3.9 unterteilt. Durch die Zwischenbleche 4 wird die Einfederung des Bauelementes 2 in einer nicht dargestellten Kupplung oder Bremse beeinflußt.

Die Einfederung und die Ausfederung ist definierter bzw. sehr präzise. Ein derartiges Bauelement 2 eignet sich daher für besonders hoch beanspruchte Kupplungen und Bremsen. Die Zwischenbleche 4 und die Schichten 3.9 sind in der Lage, sehr hohe Beanspruchungen der Reibbeläge 1 aufzunehmen.

Nach Figur 6 trägt die vergrößert gezeichnete Zwischen- schicht 3 eines Bauelementes 20 auf jeder Seite zwei ring¬ förmige Reibbeläge 7, 8. Die Zwischenschicht 3 erstreckt sich auch über eine Schicht 9 in dem Spalt 10 zwischen den Reibbelägen 7, 8.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 7 bis 15 ist für die geometrische Darstellung der Reibbeläge und da¬ mit der elastischen Zwischenschichten folgende Forderung maßgebend:

Bei Verwendung der Bauelemente 21 bis 29 in einer nicht dargestellten Kupplungsscheibe ist derselbe Be¬ dienungskomfort zu gewährleisten, wie bei einer her¬ kömmlichen Kupplungsscheibe mit Trägerblech und Feder¬ paketen aus Metall.

Diese Forderung wird bei den genannten Bauelementen 21 bis 29 erreicht.

Dies geht aus dem Weg/Kraft-Diagram nach Fig. 16 hervor, wonach auf der Achse 12 die Kraft in kN und auf der Achse 13 der Einfederungsweg in mm aufgetragen ist. Die Kurve 14 beruht auf dem geometrischen Aufbau des Bauelementes 21 nach Figur 7 und zwar bei einer Gummiqualität von 35° Shore. Es wird der maximale Federweg entsprechend der Achse 13 erreicht.

Der Kurve 15 liegt ebenfalls das Bauelement 21 nach Figur 7 zugrunde jedoch mit einer Gummiqualität von 40° Shore. Mit dieser Gummiqualität ist der Federweg entsprechend der Achse 13 geringer und erfüllt daher nicht die Forderung.

Ein sehr geringer Federweg - also eine sehr hartes Einkup¬ peln - liegt gemäß der Kurve 16 vor. Diese Kurve 16 liegt dem Bauelement 2 nach Figur 1 zugrunde, wobei die Gummiqua¬ lität 40° Shore beträgt.

Nach Figur 7 weist ein Reibbelag 30 einen trapezförmigen Querschnitt mit Konusflächen 31 und einer planparallelen Fläche 32 auf. Zwischen dem trapezförmigen Reibbelag 30 und einem planparallelen Reibbelag 35 befindet sich eine ela¬ stische Zwischenschicht 36. Diese verbindet die vorgenann¬ ten Flächen 31, 32 und eine planparallele Fläche 34 des Be¬ lages 35. Die Querschnittsflächen der Reibbeläge 30, 35 und der Zwischenschicht 36 betragen am Gesamtquerschnitt:

Reibbelag 30 = 34%

Zwischenschicht 36 = 37%

Reibbelag 35 = 29%

Die Breite der Innenseite 32 beträgt 60% der Gesamtbreite 33. Der Winkel 17 ist 45°, der Winkel 18 ist 37°. Die Dicke 19 beträgt 57% der Gesamtbreite 33.

Nach den Figuren 8 und 9 sind beide Reibbeläge 37 bis 39 trapezförmig mit Konusflächen 31 ausgebildet.

Nach Figur 8 sind die beiden Reibbeläge 37, 38 in ihrer

Höhe 40 gleich groß.

Demgegenüber ist nach Figur 9 der Reibbelag 39 entsprechend seiner Dicke 41 größer als der gegenüberliegende Reibbelag

38. Die Zwischenschichten sind mit 42 bezeichnet.

Nach den Figuren 10 und 11 sind die beiden gegenüberliegen¬ den Reibbeläge 43 und 44 zueinander symmetrisch ausgebil- det.

Nach Figur 10 sind bei dem Bauelement 24 Konusflächen 45, 46 sowie eine sehr kurze planparallele Fläche 47 vorgese¬ hen. Nach Figur 11 sind die Reibbeläge 48, 49 aufgrund von Ko¬ nusflächen 50 , 51 prismenförmig ausgebildet. Elastische

Zwischenschichten 65, 66 verbinden jeweils die beiden Reib¬ beläge 45, 46 beziehungsweise 48, 49.

Nach Fig.12 ist bei einem Bauelement 26 eine Konusfläche 65 eines Reibbelages 64 durchgehend gerade und liegt in einem Winkel 66 von 84° zur Drehachse 5. Eine elastische Zwi¬ schenschicht 67 verbindet die Reibbeläge 35, 64.

Nach Fig. 13 weist ein Reibbelag 70 eines Bauelementes 27 nur umfangseitig eine Konusfläche 71 neben einer Zwischen¬ schicht 72 und dem Reibbelag 35 auf.

Nach Fig. 14 sind bei einem Bauelement 28 zwei Kounsflächen 75 mit einem Winkel 76 von 72° versehen. Die Zwischen¬ schicht ist mit 77 bezeichnet.

Nach Fig. 15 weist ein Reibbelag 80 eines Bauelementes 29 an der Innenseite eine Wölbung 81 auf. Diese liegt zen¬ trisch zur Symetrieachse 82. Die Wölbung 81 kann in Pfeil¬ richtung 83 verschoben sein.

Als Elastomer eignen sich für die Zwischenschicht 3 Elasto- mere beispielsweise auf der Basis von NBR, HNBR, FPM, EPDM, EPM, ECO und HTV-Silikon. Es bedeuten:

NBR = Nitrile Butadien Rubber (Nitrilkautschuk) HNBR = Hydrierter Nitrilkautschuk FPM = Fluorelastomer

EPDM = Ethylen-Propylen Kautschuk mit dritter Komponente

= Terpolymer EPM = Ethylen-Propylen-Kautschuk ECO = Epichlorhydrin-Kautεchuk HTV - Silikon = High temperature vulcanised (HTV) Silikon¬ kautschuk

Die Zusammenfassung ist Teil der Beschreibung.

ERSATZBUTT(REGEL26)