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Title:
METHOD FOR PRODUCING A LAMELLA PACK OF A WET-OPERATED FRICTION CLUTCH AND FRICTION CLUTCH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/067550
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a lamella pack and a lamella pack for a wet-operated friction clutch comprising a plurality of coated lamellae forming a friction fit under a compressive load in the layer direction, namely steel lamellae and friction lamellae carrying friction linings on both sides, wherein the lamella pack is wet-operated in the presence of an operating fluid. In order to improve the friction characteristics of the lamella pack, at least a part of the lamellae is treated with at least one additive before the lamella pack is put into operation, wherein the at least one additive is formed from a polar residue associated with the plates and a non-polar residue binding the operating fluid.

Inventors:
STEINMETZ STEFAN (DE)
Application Number:
PCT/DE2016/200466
Publication Date:
April 27, 2017
Filing Date:
October 07, 2016
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
F16D13/64
Foreign References:
EP2460896A12012-06-06
EP1323942A12003-07-02
US5029686A1991-07-09
DE102012220892A12013-06-27
US20140087982A12014-03-27
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Claims:
Patentansprüche

1 . Verfahren zur Herstellung eines Lamellenpakets für eine nass betriebene Rei- bungskupplung mit einer Mehrzahl von geschichteten, unter Druckbelastung in

Schichtrichtung einen Reibschluss bildenden Lamellen, nämlich einen beidseitig aufweisenden Reibbelag tragenden Reiblamellen und Stahllamellen, wobei das Lamellenpaket nass unter Präsenz eines Betriebsfluids betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Lamellen vor der Inbe- triebnahme des Lamellenpakets mit zumindest einem Additiv behandelt wird, wobei das zumindest eine Additiv aus einem polaren, mit den Lamellen verknüpften Rest und einem unpolaren, Betriebsfluid bindenden Rest gebildet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung der Lamellen vor einem Zusammenbau des Lamellenpakets vorgenommen wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Additiv auf die Oberfläche der Lamellen aufgebracht, insbesondere mittels eines Sprühverfahrens, Aufrollverfahrens oder Tauchverfahrens aufgebracht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Additiv auf die Reiblamelle nach einem Verkleben der beidseitig an einer Trägerlamelle aufgebrachten Reibbeläge erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Stahllamellen vor dem Aufbringen des zumindest einen Additivs chemisch aktiviert werden. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen vor, während und/oder nach dem Aufbringen des zumindest einen Additivs einer Temperaturbehandlung unterzogen werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Additiv in flüssiger Form oder als Lösung auf die Lamellen aufgebracht wird.

8. Lamellenpaket für eine nass betriebene Reibungskupplung mit einer Mehrzahl von geschichteten, unter Druckbelastung in Schichtrichtung einen Reibschluss bildenden Lamellen, nämlich einen beidseitig aufweisenden Reibbelag tragenden Reiblamellen und Stahllamellen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Lamellen im Neuzustand des Lamellenpakets mit zumindest einem Additiv behandelt ist, wobei das zumindest eine Additiv aus einem polaren, mit den Lamellen verknüpften Rest und einem unpolaren, Betriebsfluid bindenden Rest gebildet ist.

9. Lamellenpaket nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der polare Rest des zumindest einen Additivs eine funktionelle Ether-, Ester-, Amin-, Amid- und/oder Thiolgruppe enthält.

10. Lamellenpaket nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Additiv zumindest Anteile einer der folgenden Substanzklassen aufweist:

- Fettsäuren, insbesondere langkettige Fettsäuren, insbesondere Fettsäuren mit einem verzweigten organischen Rest,

- Fettsäureester,

- aminische Fettsäuren,

- amidische Fettsäuren,

- imidische Fettsäuren,

- Phosphorester,

- Thiophosphorester,

- schwefelhaltige Fettsäuren, insbesondere Thiole, oder Thioether und/oder Thioester,

- metallorganische Thiophosphate.

Description:
Verfahren zur Herstellung eines Lamellenpakets einer nass betriebenen Reibungskupplung und Reibungskupplung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Lamellenpakets und ein Lamellenpaket für eine nass betriebene Reibungskupplung mit einer Mehrzahl von geschichteten, unter Druckbelastung in Schichtrichtung einen Reibschluss bildenden Lamellen, nämlich einen beidseitig aufweisenden Reibbelag tragenden Reiblamellen und Stahllamellen, wobei das Lamellenpaket nass unter Präsenz eines Betriebsfluids betrieben wird.

Nass betriebene Reibungskupplungen sind für viele Anwendungen beispielsweise in Automatgetrieben, Doppelkupplungen, Differentialen, Riemenscheiben und dergleichen bekannt. Die DE 10 2012 220 892 A1 zeigt beispielsweise eine nass betriebene Doppelkupplung mit zwei Reibungskupplungen mit jeweils einem Lamellenpaket mit eingangsseitig und ausgangsseitig wechselweise geschichteten Lamellen, die unter Druck durch Verpressen des Lamellenpakets einen Reibschluss zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite bilden. In nicht druckbelastetem Zustand weisen die ein- gangsseitigen und ausgangsseitigen Lamellen Schlupf auf, so dass der Reibschluss aufgehoben und die Reibungskupplung geöffnet ist. Hierbei wird die Art der Lamellen in Reiblamellen und Stahllamellen aufgeteilt. Die Reiblamellen tragen beidseitig Reibbeläge, beispielsweise aus Faserstoff wie Papier einschließlich Zusätzen zur Verstärkung, beispielsweise Aramidfasern. Die Reiblamellen bilden eine Reibfläche mit Stahllamellen, die beidseitig eine Gegenreibfläche zu den Reibflächen der Reiblamellen aufweisen. Das entsprechend aus wechselweise geschichteten Reib- und Stahllamel- len gebildete Lamellenpaket dient im geschlossenen Zustand der Übertragung des an der Reibungskupplung anstehenden Drehmoments. Dabei wird in der nass betriebenen Reibungskupplung das Drehmoment über ein zwischen den Lamellen befindliches Betriebsfluid, beispielsweise Öl übertragen. Die Filmdicke des Betriebsfluids be- stimmt dabei den Reibwert und das Komfortverhalten der Reibungskupplung. Um das Reibverhalten des Lamellenpakets zu verbessern, werden beispielsweise in der US 2014/0087982 A1 dem Betriebsfluid Additive beigemischt.

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Lamellenpakets mit verbesserten Reibeigenschaften, die zumindest teilweise unabhängig von dem verwendeten Be- triebsfluid sind. Insbesondere soll der dynamische und/oder statische Reibwert des Lamellenpakets erhöht werden. Insbesondere soll der Reibwertgradient optimiert werden. Insbesondere sollen Reibwert und/oder Reibwertgradient über Lebensdauer und/oder bei hohen Beanspruchungen verbessert werden.

Die Aufgabe wird durch das Verfahren des Anspruchs 1 und die Vorrichtung des An- Spruchs 8 gelöst. Die von dem Anspruch 1 und 8 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen der Gegenstände des Anspruchs 1 und 8 wieder.

Das vorgeschlagene Verfahren dient der Herstellung eines Lamellenpakets für eine nass betriebene Reibungskupplung mit einer Mehrzahl von geschichteten, unter Druckbelastung in Schichtrichtung einen Reibschluss bildenden Lamellen. Die Lamel- len sind beispielsweise aus einen beidseitig aufweisenden Reibbelag tragenden Reiblamellen und Stahllamellen gebildet, die in bevorzugter Weise abwechselnd im Lamellenpaket geschichtet sind. Reiblamellen können ausgangs- oder eingangsseitig im Lamellenpaket angeordnet sein. Stahllamellen können eingangs- oder ausgangs- seitig im Lamellenpaket angeordnet sein. Das Lamellenpaket wird nass unter Präsenz eines Bethebsfluids betrieben. Das Betriebsfluid kann Öl, beispielsweise ATM (auto- matic transmission fluid) sein. Dem Betriebsfluid können Additive zur Verbesserung der Reibeigenschaften der Reibungskupplung zugemischt sein. Die Additive können zumindest Anteile des auf den Lamellen aufgebrachten zumindest einen Additivs sein. Gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren und dem vorgeschlagenen Lamellenpaket wird zumindest ein Teil der Lamellen vor der Inbetriebnahme des Lamellenpakets mit zumindest einem Additiv behandelt, wobei das zumindest eine Additiv aus einem polaren, mit den Lamellen verknüpften Rest und einem unpolaren, Betriebsfluid bindenden Rest gebildet ist. Dies bedeutet, dass bereits im Neuzustand des Lamellenpakets eine vorkonditionierte Oberfläche der Lamellen ausgebildet wird, die eine Reibwertverbesserung weitgehend unabhängig von der Zusammensetzung des Betriebsfluids ermöglicht, wobei das Betriebsfluid mittels des zumindest einen Additivs an den Lamellen festgehalten wird und damit ein definierter, von den Eigenschaften des zumindest einen Additivs vorgegebener Film des Betriebsfluids an den Oberflächen der behandel- ten Lamellen erzielt werden kann.

Die Behandlung der Lamellen kann vor einem Zusammenbau des Lamellenpakets vorgenommen werden, so dass die den Reibschluss bildenden Oberflächen der Lamellen gezielt behandelt werden können. Das zumindest eine Additiv kann auf die Oberfläche der Lamellen beispielsweise mittels eines Sprühverfahrens, Aufrollverfah- rens, Tauchverfahrens oder dergleichen aufgebracht werden.

Bei der Behandlung von Reiblamellen kann das zumindest eine Additiv auf die

Reiblamelle nach einem Verkleben der beidseitig an einer Trägerlamelle aufgebrachten Reibbeläge aufgetragen werden. In besonderen Anwendungen kann das zumindest eine Additiv bereits während der Herstellung des Papierbelags beispielsweise aus Fasern wie beispielsweise Cellulosefasern, Aramidfasern, Füllstoffen und Harzen eingebracht werden. Beispielsweise kann das zumindest eine Additiv während oder nach der Herstellung des Reibbelags mittels Mikrokapseln in den Reibbelägen deponiert werden, wobei eine Aktivierung des zumindest einen Additivs zu einem späteren Zeitpunkt nach der Deponierung beispielsweise durch Zerstörung oder Auflösung der Mikrokapseln beispielsweise durch mechanische Belastung oder erhöhte Temperatur eingestellt wird.

Bei der Behandlung von Stahllamellen kann vor dem Aufbringen des zumindest einen Additivs zumindest die Oberfläche wie Gegenreibfläche der Stahllamellen aktiviert werden, um eine bessere Haftung des zumindest einen Additivs zu erzielen. Beispielsweise kann die Oberflächenrauigkeit wie Rautiefe werkzeugfallend oder in nachträglicher Bearbeitung zur Verbesserung der Haftung des zumindest einen Additivs eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberfläche beispielsweise durch Plasmabehandlung, Laserbehandlung oder dergleichen vorbehandelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberfläche beispielsweise mittels eines Säurebeizverfahrens, Laugenbeizverfahrens oder dergleichen chemisch aktiviert werden.

Zur verbesserten Aufbringung der Lamellen können diese vor, während und/oder nach dem Aufbringen des zumindest einen Additivs auf eine Reib- und/oder Stahllamelle einer Temperaturbehandlung unterzogen werden. Beispielsweise kann ein Tempera- turprogramm mit geringen Temperaturen, beispielsweise Raumtemperatur während des Aufbringens des zumindest einen Additivs angewendet werden. Nach dem Auftrag des Additivs kann die Temperatur beispielsweise zur Konditionierung, Bindungsbildung und dergleichen beispielsweise auf oder über die Arbeitstemperatur des Lamellenpakets erhöht werden. Das zumindest eine Additiv kann in flüssiger Form oder als Lösung auf die Lamellen aufgebracht werden. Wird das zumindest eine Additiv in Lösung aufgebracht, kann das Lösungsmittel durch Abdampfen des Lösungsmittels unter Raumbedingungen, bei erhöhter Temperatur und/oder verringertem Druck erfolgen.

Das zumindest eine Additiv kann aus einer einzigen chemischen Verbindung oder als Additivmischung aus mehreren, als Additiv wirksamen chemischen Verbindungen eingesetzt werden. Unter zumindest ein Additiv sind auch Zugaben von Zusatzstoffen, beispielsweise zur Stabilisierung des zumindest einen Additivs zu verstehen.

Das Lamellenpaket ist für eine nass betriebene Reibungskupplung, beispielsweise ei- ne einfache, zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe vorgesehene Reibungskupplung, eine Doppelkupplung mit zwei Reibungskupplungen für ein Doppelkupplungsgetriebe, eine Schaltkupplung in einem Automatgetriebe, eine Synchronkupplung zwischen den Achsen eines allradgetriebenen Fahrzeugs, eine Differentialkupplung, eine Wandlerüberbrückungskupplung, einer Hybridkupplung zwischen Brennkraftmaschine und Elektromaschine oder dergleichen vorgesehen. Das Lamellenpaket weist eine Mehrzahl von geschichteten, unter Druckbelastung in Schichtrichtung einen Reib- schluss bildenden Lamellen, nämlich einen beidseitig aufweisenden Reibbelag tragenden Reiblamellen und Stahllamellen auf. Zumindest ein Teil der Lamellen ist im Neuzustand des Lamellenpakets mit zumindest einem Additiv behandelt, wobei das zumindest eine Additiv aus einem polaren, mit den Lamellen verknüpften Rest und einem unpolaren, Betriebsfluid bindenden Rest gebildet ist.

Der polare Rest des zumindest einen Additivs kann eine funktionelle Ether-, Ester-, Amin-, Amid- und/oder Thiolgruppe enthalten. Der unpolare Rest des zumindest einen Additivs kann einen organischen Alkyl- und/oder Arylrest aufweisen. Beispielsweise können lange, gegebenenfalls verzweigte organische Reste vorgesehen sein, die beispielsweise unpolare Wechselwirkungen mit dem Betriebsfluid ausbilden.

Das zumindest eine Additiv kann zumindest Anteile einer der folgenden Substanzklassen aufweist:

- Fettsäuren, insbesondere langkettige Fettsäuren, insbesondere Fettsäuren mit einem verzweigten organischen Rest,

- Fettsäureester,

- aminische Fettsäuren,

- amidische Fettsäuren,

- imidische Fettsäuren,

- Phosphorester,

- Thiophosphorester,

- schwefelhaltige Fettsäuren, insbesondere Thiole, oder Thioether und/oder

Thioester,

- metallorganische Thiophosphate.

Mit anderen Worten wird durch eine geeignete Auswahl von Additiven die Oberfläche der Reiblamelle und/oder der Stahllamelle bereits im Neuzustand belegt. Dies bedeutet, dass durch eine entsprechende Behandlung der Reib- und/oder Stahllamelle die jeweiligen Oberflächen mit den Funktionseigenschaften des oder der Additive mittels Adsorption oder Absorption konditioniert werden können. Die Additive haben dabei die Aufgabe, sich mit dem polaren Molekülteil wie Rest an die jeweilige Reibbelagsfläche der Reiblamellen oder an die Stahllamellenoberfläche anzuheften und durch den unpolaren langkettigen Teil eine Art„molekulare Bürste" darauf zu bilden. Diese hat die Funktion, auch bei geringen Dicken des Betriebsfluids wie Ölfilmdicken einen Festkör- perkontakt der Lamellen untereinander zu vermeiden. Eine Verzweigung des unpolaren Rests kann mit dem Betriebsfluid in Wechselwirkung treten und durch die stärker verzweigte„molekulare Bürste" eine größere Menge an Betriebsfluid beispielsweise van-der-Waals-Kräfte binden. Dadurch kann die Dicke des Betriebsmittelfilms und damit der Reibwert des Lamellenpakets erhöht werden. Für die Reiblamellen können die Additive nach dem Klebeprozess der Reibbeläge auf eine Trägerlamelle durch Sprühen, Rollercoaten oder Tauchen auf- oder in das Material der Reibbeläge eingebracht werden. Die Oberfläche der Reiblamelle, also deren Belagoberfläche kann vor dem Auftragen des oder der Additive beispielsweise mittels Temperaturbehandlung bezüglich ihrer Aufnahmefähigkeit für das oder die Additive verändert werden.

Auf die Stahllamelle können die Additive ebenfalls durch die genannten Verfahren auf- oder eingebracht werden. Beispielsweise kann eine Aktivierung der Stahllamellenoberfläche, beispielsweise durch einen Säurebeizvorgang, vor dem Benetzen mit Additiven vorgesehen werden.

Ebenso kann sich eine anschließende Temperaturbehandlung der Stahl- oder

Reiblamellen nach dem Auftrag der Additive als vorteilhaft erweisen. Damit kann eine intensivere Reaktion der Additive mit den jeweiligen Oberflächen erreicht werden. Im Wesentlichen bestehen die Substanzklassen aus einem polaren und einem unpolaren Teil, wobei der polare Teil die„Andockfunktion" an die Reib- und/oder Stahllamellen- fläche übernehmen kann. Der langkettige unpolare Teil kann eine„molekulare Bürste" darstellen und die Wechselwirkung mit dem Betriebsfluid des Lamellenpakets beziehungsweise ein Getriebeöl oder dergleichen bewirken. Zur Erhöhung der Wirkung kann es sinnvoll sein, den an sich unpolaren, also nicht für die Verbindung zu den Oberflächen der Lamellen vorgesehenen Rest, beispielsweise in Form eines langen linearen oder verzweigten organischen Rests mit einer höheren polaren Eigenschaft durch den Einbau von Ether-, Amin-, Amid- und/oder Mercaptanfunktionsgruppe zu versehen.

Die Additive können in flüssiger Form und einem geeigneten Lösemittelsystem auf die Lamellen aufgebracht werden.

In einer vorteilhaften Abwandlung kann vorgesehen sein, die Additive in einem Material zu kapseln, das zu einem als Rohstoff zur Herstellung eines Reibbelags beziehungsweise dessen Papiervorstufe eingesetzt und beispielsweise bei höheren Oberflächentemperaturen wirksam werden kann.