DE1600044B1

DE1600044B1 - Kupplungsbelag

Info

Publication number: DE1600044B1
Application number: DE19661600044
Authority: DE
Inventors: Stormfeltz Robert W
Original assignee: Raybestos Manhattan Inc
Current assignee: Raybestos Manhattan Inc
Priority date: 1965-10-21
Filing date: 1966-10-04
Publication date: 1970-11-12
Also published as: GB1128359A; US3365041A

Description

Die Erfindung betrifft einen Kupplungsbelag für Scheibenreibungskupplungen, bestehend aus wenigstens einer ringförmigen, aus spiralförmig aufgewickelten Asbestfasern gebildeten Reibschicht, die mit einem Bindemittel aus hitzehärtbarem Harz, Kautschuk und Reibmaterial-Füllstoff imprägniert ist, und einer mit der Reibschicht deckungsgleichen und mit dieser zusammengepreßten und verbundenen Trägerschicht aus Asbestfasern, die ebenfalls mit einem Bindemittel aus hitzehärtbarem Harz imprägniert ist.
Es ist bekannt, Kupplungsbeläge der eingangs genannten Art gegen Beanspruchungen durch Zentrifugalkraft dadurch- zu sichern, daß man auf einer Fläche der Perlschicht ein Metallblech von gleichem Maß oder eine Faserschicht oder Folie aus einem filzartigeji oder gewebten Material befestigt. Nachteilig bei der Verwendung der Metallbleche ist das hohe Trägheitsmoment, während die durch Faserschichten oder Folien verstärkten Kupplungsb#läge meist nicht ausreichend gegen die bei hohen Drehzahlen auftretenden Zerreißkräfte gesichert sind. - Ferner ist es bekannt, einen Kupplungsbelag durch eine Trägerschicht aus Asbestfasem zu verstärken, indem auf die aus spiralförmig aufgewickelten Asbestfasem gebildete Reibschicht deckungsgleich die ebenfalls aus Asbestfasem bestehende Trägerschicht gebracht wird.
Bei dieser bekannten Ausführungsform sind die einzelnen Schichten durch hitzehärtbare Harze verbunden. Die Verstärkungsscheibe ist als flacher, ausgestanzter Körper ausgebildet. Die Zerreißfestigkeit ist entsprechend begrenzt und genügt bei hohen Drehzahlen beim Übertragen großer Drehkräfte nicht den Betriebsbedingungen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einenKupphingsbelagfürScheibenreibungskupplungen zu schaffen, der bei hohen Drehzahlen die Übertragung großer Drehkräfte gestattet.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise die Reibschicht -aus einem Gewebestreifen aus Kett- und Schußfäden aufgewickelt ist und die - Trägerschicht aus einem Band spiralig aufgewickelt ist, das aus zusammengepreßten, hochporösen, trocken gekardeten Spinnasbestfasem b.-steht. Dabei ist es besonders giinstig, wenn beiderseits derTrägerschichtje eineReibschichtangeordnetist.
Bei vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Kettfäden und/oder Schußfäden mit Drähten verstärkt. Derartige Drähte können aus Messing, Kupfer, Zink, Blei oder anderen Metallen bestehen.
Bei einer weiteren bevorzugten -Ausführungsforin der Erfindung ist das Spinnasbestfaserband der Trägerschicht durch ein in die Spinnasbestfasern eingelagertes offenmaschiges Glasgewebe verstärkt. Solch eine Verstärkung kann in der Weise ausgeführt werden, daß man das trocken gekardete Asbestgewebe und ein Glastuch zusammenbringt und sie durch zwei Walzen leitet, wodurch sie zusammengepreßt werden und die trocken gekardeten Asbestfasern die Maschen des Glasgewebes füllen und so miteinander und mit den Fäden des Glasgewebes verankert werden. Vorzugsweise weist das Glasgewebe auf beiden Seiten ein aufgebrachtes Gewebe aus trocken gekardeten Asbestfasern auf. Die Asbestfasem der betreffenden Gewebe und die Fäden des Glasgewebes werden miteinander verankert, indem man die zusammengesetzte Einheit zwischen Druckwalzen, -biSschriebg;.. Iiindurchleitet. Weiterhin ist es von besonderem Vorteil, wenn die T rägerschicht zu etwa 20 bis 55 Gewichtsprozent aus Bindemittelfeststoffen besteht. Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Reibschicht zu etwa 40 bis 75 Gewichtsprozent aus Bindemittelfeststoffen und das Bindemittel zu etwa 25 bis 75 0/, aus Kautschuk und zu etwa 75 bis etwa 25 0/, aus hitzehärtbarem Harz besteht. Die 20 bis 55 0/, Bindungsmittelfeststoffe sind auf das Gesamtgewicht dieser- Feststoffe und des Gewebematerials bezogen. Von den Zeichnungen zeigen F i g. 1 die Vorderansicht eines verstärkten Kupplungsbelages, F i g. 2 die Seitenansicht eines Kupplungsbelages, der aus drei Schichten aufgebaut ist, F i g. 3 einen vergrößerten Abschnitt der Seitenansicht des Kupplungsbelages nach F i g. 2, von dem ein Teil im Schnitt gezeigt ist, F i g. 4 einen vergrößerten Abschnitt des in der Reibschicht des KupplungsbelagesverwendetenAsbestgewebes, und F i g. 5 einen vergrößerten Abschnitt des verstärkten Asbestgewebes, aus dem die Trägerschicht des Kupplungsbelages besteht.
Eine ringförmige Reibschicht 10 besteht aus einem aufgewickelten Band eines offenmaschigen Asbest-oder anderen Gewebes, das mit einer Bindemittelmasse imprägniert ist, welche aus Kautschuk, hitzehärtbarem Harz-Bindemittel und einem Reibmaterial-Füllstoff besteht. Zwecks Erhöhung der Zerreiß- bzw. Berstfestigkeit der Reibschicht ist eine Fläche der Reibschicht 10 mit einer ringförmigen Trägerschicht 11 verbunden, die aus einem spiralig aufgewickelten Band dünner, flexibler, verdichteter und zusammengepreßter trocken gekardeter Spinnasbestfasern von relativ hoher Porosität besteht. Diese Fasern sind mit einem hitzehärtbaren Harzbindemittel imprägniert, dessen Zusammensetzung sich mit dem Bindemittel der Reibschicht 10 verträgt. Zur Verbindung miteinander werden die Reibschicht 10 und die Trägerschicht 11 zusammengepreßt und zum Härten oder Abbinden der Bindemittel auch mit Hitze behandelt.
BÜ der Ausführungsform nach den F i g. 2 und 3 besteht der Kupplungsbelag aus eiaem Paar von Reibschichten 10 der obengenannten Art, die die gleichen Maße haben wie die Fläche der ihnen zugewandten Seite der Trägerschicht 11, mit der sie verbunden sind. Auch in diesem Fall besteht die Trägerschicht 11 aus dem oben beschriebenen aufgewickelten Band aus trocken gekardeten Spinnasbestfasern.
Die Kupplungsbeläge sind mit Bohrungen 12 für Nieten und Senkungen 13 für die Nietköpfe versehen, um sie an eine nicht gezeigten Kupplungsscheibe anzunieten.
Der Streifen oder das Band aus Fasermaterial, aus dem die Reibschicht 10 besteht, ist ausKett-undSchußfäden oder Füllmateriahen aus Asbestgarn locker gewebt. Der Streifen bzw. das Band kann aus einem größeren Stück Asbesttuch oder Asbestgewebe ausgeschnitten sein. Dazu wird das Tuch auf eine Rolle gewickelt und anschließend in mehrere Bänder oder Streifen erwünschter Breite getrennt.
Bei der Herstellung des Streifenmaterials für die Reibse hicht 10 können die Garne aus Asbestfasern allein oder im Gemisch mit anderen Fasern, wie beispielsweise Baumwolle, Wolle, Kunstseide, Leinen oder Jute hergestellt werden. Beim Weben der Streifen können auch Verstärkungsfäden oder -stränge aus irgendeinem der obigen Fasermaterialien verwendet werden.
Die Garne sind ferner mit feinen Metalldrähten verstärkt. Das in den F i g. 3 und 4 erläuterte Gewebe besteht aus Asbest-Kettfäden 14 und Asbestschußfäden 15, bei dem die Kettfäden 14 mit Messingdrähten 16 verstärkt sind.
Ein zur Herstellung des die Reibschicht 10 bildenden Streifens verwendbares Gewebe kann aus Kett- und Schußfäden gebildet sein, die aus einem Gemisch von etwa 75 GewichtsprozentAsbestspinnfasernund 25 Gewichtsprozent organischen Fasern, wie Baumwollfasern, bestehen und mit Messingdraht von einem Durchmesser von etwa 0,2 mm verstärkt sind. Bevor das Gewbe in die die Reibschicht 10 bildenden Streifen geschnitten wird, wird es mit einem Bindemittel imprägniert, das aus Kautschuk, hitzehärtbarem Harz und Reibmaterial-Füllstoff besteht.
Der Kautschukbestandteil des Bindemittels kann entweder aus NatLirkautschuk oder einem synthetischen Kautschuk, wie Polychloropren, Butadienstyrolmischpolymer, Butadienacrylnitrilmischpolymer, den jüngst entwickelten Kohlenwasserstoffkautschukarten, wie einem Mischpolymer von Äthylen, Propylen und einem dritten Monomer, wie Dicyclopentadien, das die ungesättigten Bindungen für die Härtung bildet, usw. bestehen. Natürlich enthält das Bindemittel auch bekannte Vulkanisierungs- und Stabilisierungsmittel für Kautschuk.
Außer dem Kautschuk enthält das Bindemittel der Reibschicht auch ein hitzehärtbares Harz, das mit dem Kautschukbestandteil verträglich ist. Verschiedene hitzehärtbare Harze sind für solche Bindemittelzusammensetzungen geeignet, speziell jene vom Phenoltyp, wie Phenolaldehyde und speziell Phenolformaldehyd, das, falls erwünscht, in einer ölniodifizierten Form vorliegen kann, wie beispielsweise ein para-t-Butylphenolformaldehydharz.
Die Bindemittelzusammensetzung für die Reibschicht enthält weiterhin ein herkömmliches Reibmaterial als Füllstoff. Solche Füllstoffe bestehen gewöhnlich aus anorganischen Materialien, wie Bleiglätte und Baryten, oder aus einem organischen Füllstoff, wie Teilchen von polymerisiertem Marknußöl.

Typische Bindemittelzusammensetzungen, die speziell für die Imprägnierung der Reibschichten der Kupplungsbeläge nach der Erfindung geeignet sind, sind folgende, wobei die Teile als Gewichtsteile angegeben sind:

Kautschuk

(Butadien-Styrol-Mischpolymer) 5 bis 15

Kautschukbeschleuniger ........ 0,05 bis 0,5

Schwefel ...................... 1 bis 12

Schwerspat (Baryt) ............. 30 bis 50

Bleiglätte ..................... 10 bis 40

Graphit ...................... 0,5 bis 10

Phenolformaldehydharz ......... 5 bis 15

Vorzugsweise enthält die Bindemittelzusammensetzung für die Reibschicht etwa 25 bis 750/, Kautschukfeststoffe und etwa 75 bis 25 0/, hitzehärtbare Harzfeststoffe, bezogen auf das Gesamtgewicht der beiden Bestandteile.

Das Gewebe, aus dem die die Reibschicht 10 bildenden Streifen bestehen, können in der Weise mit Bindemittel imprägniert werden, daß man das Gewebe durch eine Lösung des Bindemittels hindurchführt und den Überschuß in geeigneter Weise, beispielsweise durch Quetschwalzen, entfernt. Das Gewebe wird dann auf eine Temperatur erhitzt, bei der das Lösungsmittel entfernt wird, die jedoch unterhalb derjenigen liegt, die für die Härtung des Harzes erforderlich ist. Das imprägnierte Gewebe enthält vorzugsweise etwa 40 bis 75 0/, Bindemittelfeststoffe, bezogen auf das Gesamtgewicht von Gewebe und Bindemittel.
Das imprägnierte Gewebe kann dann zu einer Rolle des erwünschten Durchmessers aufgewickelt und in Scheiben von beispielsweise 0,3 bis 0,6 cm Dicke zerschnitten werden, je nach der gewünschten Dicke fertigen Kupplungsbelages. Die sich ergebenden Scheiben sind dann zur Verbindung mit der Trägerschicht vorbereitet.
Die Trägerschicht 11 besteht aus dünnen, flexiblen, verdichteten und zusammengepreßten trocken gekardeten Asbestspinnfasern. Asbestfasern, die für diesen Zweck geeignet sind, sind Chrysotil, Crocidolit oder Amosit. Die Länge der verwendeten Asbestfasern kann im Bereich von etwa 0,3 bis 3,8 cm oder größer liegen, wobei die bevorzugte Durchschnittslänge bei etwa 1 cm liegt.
Obwohl infolge des Kardens die Fasern in Längsrichtung einer Lage etwas orientiert sind, sind die Fasern nur ungeordnet ausgerichtet. Diese ungeordnete Ausrichtung ist für die innige Verbindung der Asbestfasern untereinander wichtig.
Es können auch mehrere dieser Lagen übereinandergelegt werden, um das erwünschte Endgewicht oder die gewünschte Dicke der Trägerschicht zu erreichen. Vorzugsweise wird eine Bahn aus zwei oder mehr Lagen verwendet.
In den Ausführungsformen nach F i g. 3 und 5 ist die trocken gekardete Asbestspinnfaserschicht, die die Trägerschicht 11 bildet, durch ein offenmaschiges Glasgewebe 17 verstärkt. Die verstärkte Bahn besitzt gewöhnlich eine Dicke im Bereich zwischen etwa 0,25 und 0,38 mm.
Die trocken gekardete Asbestspinnfaserschicht kann durch Mischungen von Asbestfasern mit Trägerfasern, wie aus Kunstseide, Baumwolle, Nylon, Dacron, Orlon usw. ersetzt sein. Sowohl natürliche wie auch synthetische Trägerfasern können verwendet werden. Die Länge solcher Trägerfasern kann die gleiche sein, wie sie oben für die Asbestfasern genannt wurde. Ein speziell gebräuchliches Fasergemisch besteht aus 75 Gewichtsprozent Asbestspinnfasern und 25 Gewichtsprozent Trägerfasern, wie Baumwollfasern.
Man kann Glasgewebe aus verschieden großen Glasfäden für die Durchführung dieser Erfindung verwenden.BeispielefürdieGarngrößensinddieGröße150, von der 13,7 km auf 454 g kommen, Größe 225, bei der 20,6 km auf 453,6 g kommen, sowie Größe 450, bei der 41,1 km auf 453,6 g kommen. Ein bevorzugtes Glasgewebe ist das aus Garnen der Größe 150.
Ein Glasgewebeauf bau von 20 Garnen pro 25 mm für Kettfäden und FüRfäden ist speziell geeignet. Jedoch können auch Glasgewebe mit einer größeren Zahl von Garnen pro cm sowohl der Kettfäden wie auch der Füllfäden verwendet werden, vorausgesetzt, daß eine ausreichende Maschenfläche für die Asbestfasern vorliegt, um diese in den Maschen des Glasgewebes zu verankern.
Wenn erwünscht, kann die trocken gekardete Asbestbahn, ob durch Glasgewebe verstärkt oder nicht, einer Schlichtung unterzogen werden, indem man das Material in eine verdünnte Lösung eines Schlichtungsmittells, wie Stärke, eintaucht. Die Schlichtung wird vorzugsweise so reguliert, daß sich etwa 1 bis 2 Gewichtsprozent der Schlichtungsfeststoffe in die Bahn einlagern und auf diese Weise in einem porösen Zustand lassen, so daß sie leicht mit einer Bindemittelzusammensetzung imprägniert werden kann.
Bevor die Bahn zu Streifen zerschnitten wird, die für die Bildung der Trägerschicht 11 geeignet sind, wird es mit einer Bindemittelzusammensetzung imprägniert, die aus einem hitzehärtbaren organischen Bindemittel, wie einem Phenolharz, speziell einem Phenolformaldehydharz, besteht. Die Bindemittelzusammensetzung kann auch Kautschuk, entweder Naturkautschuk oder synthetischen Kautschuk, enthalten und kann auch dieKautschuk-I-Iarz-ZusammensetzungderReibschicht ohne den ReibungsmaterialfüRstoff enthalten. Das trocken gekardete Asbestmaterial kann mit Bindemittel in der gleichen Weise imprägniert werden, wie sie in Verbindung mit dem Gewebe für die Verwendung in der keibschicht beschrieben wurde. Die trockene, imprägnierte Bahn kann dann zu dem erwünschten Durchmesser aufgewickelt und in Scheiben, beispielsweise von 0,3 bis 0,6 cm, je nach der gewünschten Dicke des fertigen Kupplungsbelages geschnitten werden.
Eine gewickelte, die Reibschicht darstellende Scheibe und eine gewickelte, die Trägerschicht bildende Scheibe werden aufeinander gelegt, erhitzt und beispielsweise in einer Form mit Druck beaufschlagt. Dabei werden der Belag verdichtet, die Bindemittelmassen der betreffenden Schichten fließen zusammen, dringen in die Wicklungen ein und vereinigen sich, und das Harzbindemittel und der Kautschuk werden in der Hitze gehärtet. AnschliePe:id wird der Kupplungsbelag einer Nachbearbeitung, beispielsweise dem Schleifen der Oberfläche, unterzogen. Die Nietlöcher 12 können während des Formverfahrens oder nachfolgend durch Bohren und die Vertiefungen für die Nietköpfe durch Senken hergestellt werden.
Nach der Ausf ührungsform der F i g. 2 und 3 besteht der Kupplungsbelag aus einer Trägerschicht 11, die zwischen zwei Reibschichten 10 eingelagert ist und bei der die drei Schichten Hitze und Druck ausgesetzt worden sind, um sie miteinander zu verbinden.
Durch Veränderung der Breite der die Reib- und Trägerschicht bildenden Streifen kann die Dicke des Kupplungsbelages innerhalb weiter Grenzen variiert werden.

Claims

Patentanspräche: 1. K-upplungsbelag für Scheibenreibungskupplungen, bestehend auswenigstens einerringförmigen, aus spiralförmig aufgewickelten Asbestfasern gebildeten Reibschicht, die mit einem Biademittel aus hitzehärtbarem Harz, Kautschuk und Reibmaterial-Füllstoff imprägniert ist, und einer mit der Reibschicht deckungsgleichen und mit dieser zusammengepreßten und verbundenen Trägerschicht aus Asbestfasern, die ebenfalls mit einem Bindemittel aus hitzehärtbarem Harz imprägniert ist, d adurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Reibschicht (10) aus einem Gewebestreifen aus Kett- und Schußfäden (14, 15) aufgewickelt ist und die Trägerschicht aus einem Band spiralig aufgewickelt ist, das aus zusammengepreßten, hochporösen, trocken gekardeten Spinnasbestfasern besteht.
2. Kupplungsbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits der Trägerschicht je eine Reibschicht (10) angeordnet ist. 3- Kupplungsbelag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettfäden (14) und/oder Schußfäden (15) mit Drähten (16) verstärkt sind. 4. Kupplungsbelag nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spinnasbestfas-.rband der Trägerschicht (11) durch ein in die Spinnasbestfasern eingelagertes offenmaschiges Glasgewebe (17) verstärkt ist. 5. Kupplungsbelag nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht (11) zu etwa 20 bis 55 Gewichtsprozent aus Bindemittelfeststoffen besteht. 6. Kupplungsbelag nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibschicht (10) zu etwa 40 bis 75 Gewichtsprozent aus Bindemittelfeststoffen und das Bindemittel zu etwa 25 bis 70 % aus Kautschuk, zu etwa 75 bis etwa 25 01, aus hitzehärtbarein Harz besteht.