Die Erfindung betrifft ein Nutmuster für Reiblamellen mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Der Einsatzbereich der Erfindung:

Nasslaufende Lamellenkupplungen und -bremsen finden breite Anwendung in konventionellen lastschaltbaren Getrieben, in neuartigen Hybridmodulen in hochbeanspruchten Antriebssträngen oder in schaltbaren E-Achsen, und stellen dabei leistungsfähige, hoch beanspruchte Bauteile dar. Die Forderungen nach geringerem CO2-Ausstoß und Verbesserung des Wirkungsgrades von Antriebssträngen in Kraftfahrzeuganwendungen sind von großer Bedeutung. Neben der Reduzierung von lastunabhängigen Verlusten bei Schaltelementen sind die thermische Belastung und die ausreichende Kühlung zu beachten. Im Spannungsfeld von Reibcharakteristik, Wärmehaushalt und Effizienz nimmt das Nutmuster - im Rahmen dieser Schrift auch als Padgeometrie bezeichnet - der Reiblamelle eine zentrale Rolle ein. (vgl. Fig. 1).

EP 20 66 911 B1 offenbart Reiblamellen mit über den Umfang verteiltem, y-förmigem Nutmuster in radialer Richtung.

WO 2018 171 834 A1 und WO 2018 171 835 A1 offenbaren eine Padgeometrie aus fünfeckigen Reibbelagpads.

Der Erfindung liegt der Aufgabe zugrunde, bei Reiblamellen durch ein geeignetes Nutmuster die Schleppverluste zu minimieren, (vgl. Fig. 2).

Die Aufgabe wird durch ein Nutmuster mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Nutmuster für Reiblamellen sieht also vor, dass das Nutmuster mittels Reibbelagpads gebildet wird und die Reibbelagpads eine fünfeckige Gestalt aufweisen wobei die Ecken abgerundet sind.

Auf diese Weise wird das Schleppmoment weiter reduziert. Die fünfeckige Gestalt der Reibbelagpads ist im Wesentlichen aus einem Rechteck und einem gleichschenkligen Dreieck mit einer Basis zusammengesetzt, die mit einer Rechteckseite zusammenfällt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Nutmusters ist dadurch gekennzeichnet, dass alle fünf Pad-Innenwinkel ein Gradmaß zwischen 85 und 135 Grad aufweisen. In jeder Pad-Ecke ist ein Pad-Innenwinkel eingeschlossen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Nutmusters ist dadurch gekennzeichnet, dass alle 5 Pad-Ecken entlang der Umfangskontur verrundet sind. Das hat sich im Hinblick auf die Umströmung der Reibbelagpads als vorteilhaft erwiesen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Nutmusters ist dadurch gekennzeichnet, dass Rundungsradien in den Pad-Ecken größer als oder gleich ein Millimeter sind. Das hat sich im Hinblick auf die Umströmung der Reibbelagpads als vorteilhaft erwiesen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Nutmusters ist dadurch gekennzeichnet, dass identische oder nahezu identische Reibbelagpads in einem zweireihigen Pad-Design angeordnet sind. Vorzugsweise haben alle Reibbelagpads im Wesentlichen die gleiche Gestalt und Größe. In einer radial inneren Reihe angeordnete Reibbelagpads sind mit ihren Spitzen vorteilhaft radial nach außen gerichtet. In einer radial äußeren Reihe angeordnete Reibbelagpads sind mit ihren Spitzen vorteilhaft radial nach innen gerichtet. Dabei sind die zweireihig angeordneten Reibbelagpads in Umfangsrichtung so versetzt zueinander angeordnet, dass sich im Wesentlichen y- förmige Nuten zwischen den Reibbelagpads ergeben. Besonders vorteilhaft ist jeder Spitze eines Reibbelagpads ein Verzweigungspunkt zugeordnet, der in radialer Richtung von einem inneren beziehungsweise äußeren Umfangsrand des Nutmusters be- abstandet ist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Nutmusters ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reibbelagpads Breiten und Höhen haben, die ein Breiten zu Höhen Verhältnis aufweisen, das für jedes Reibbelagpad kleiner als zwei ist. Das Breiten zu Höhen Verhältnis der Reibbelagpads liegt vorzugsweise zwischen 1 ,5 und 1 ,7. Dieses Breiten zu Höhen Verhältnis gilt vorteilhaft sowohl für in einer inneren Reihe angeordnete sogenannte Innenpads als auch für in einer äußeren Reihe angeordnete sogenannte Außenpads.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Nutmusters ist dadurch gekennzeichnet, dass das Nutmuster Innenstege mit einer Breite beziehungsweise mit einem Querschnitt aufweist, die beziehungsweise der kleiner als die doppelte Breite beziehungsweise der doppelte Querschnitt von verzweigenden Zwischennuten ist, die wiederum kleiner, insbesondere schmäler, das heißt weniger breit, als Außenstege des Nutmusters sind. Dabei sind die Reibbelagpads in dem Nutmuster vorzugsweise so ausgeführt und angeordnet, dass sich in dem Nutmuster eine Verkleinerung in dem durchströmten Querschnitt um zehn Prozent von außen nach innen ergibt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Nutmusters ist dadurch gekennzeichnet, dass Nutwinkel der Zwischennuten ein Gradmaß zwischen 90 und 100 Grad aufweisen. Ein besonders bevorzugter Nutwinkel der Zwischennuten hat ein Gradmaß von 90,2 Grad.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Nutmusters ist dadurch gekennzeichnet, dass Außenstege eine radiale Erstreckung aufweisen, die 10 Prozent bis 20 Prozent der radialen Erstreckung des Nutmusters ausmacht. Die Außenstege weisen besonders vorteilhaft eine radiale Erstreckung von 13,5 Prozent der radialen Erstreckung des Nutmusters auf.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Reibbelagpad für ein vorab beschriebenes Nutmuster. Die Reibbelagpads sind separat handelbar.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibung.

Es zeigen im Einzelnen:

Figur 1 Zusammenhänge: Lufteinzug und Schleppmoment

Figur 2 Aufgabe und Verbesserungen Figur 3 erfindungsgemäßes Nutdesign

Figur 4 Dimensionierung des erfindungsgemäßen Nutdesigns

Figur 5 Dimensionierung des erfindungsgemäßen Nutdesigns

Figur 6 Dimensionierung des erfindungsgemäßen Nutdesigns

Figur 7 Ein inneres Pad des erfindungsgemäßen Nutdesigns

Figur 8 Ein äußeres Pad des erfindungsgemäßen Nutdesigns

• alle 5 Pad-Innenwinkel der Pad-Ecken zwischen 85 und 135 Grad (1 ) (Details siehe Fig. 7 und Fig. 8)

• alle 5 Pad-Ecken entlang der Umfangskontur verrundet (>= 1 mm) (2 )

• zweireihiges Pad-Design mit nahezu identischen Pads: Innenpads und Außenpads als Fünfeck ausgeführt (Details siehe Fig. 7 und Fig. 8)

• Breiten (3) zu Höhen (4) Verhältnis jedes Pads unter 2 (vorzugsweise von 1 ,5 bis 1 ,7) (Innenpads und Außenpads analog)

• Breite bzw. Querschnitt Innensteg (5) < 2 * verzweigende Zwischennuten (6) < Außensteg (7) (Verkleinerung um 10% von außen nach innen)

• Nutwinkel (8) der Zwischennuten (6) zwischen 90 und 100 Grad, vorzugsweise 90,2 Grad

• Radiale Erstreckung Außensteg von 10% bis 20%, vorzugsweise 13,5% (9)

- Optimierung der Fertigungsqualität durch optimierte Padgeometrie.

- Verbesserung der Faserigkeit und der Kantenqualität und dadurch Reduzierung der Schleppmomente im geöffneten Zustand des Reibsystems.

- Robustes Verschleißverhalten der Padkanten und Padecken über die Lebenszeit. Erhaltung der Kantengeometrie (geringe Verrundung (1)) führt zu einem robusten, gleichbleibenden, hydrodynamischen Verhalten (Schmierkeil) und somit zu einer stabilen Reibcharakteristik. Applikationsaufwand der Regelung wird reduziert.

- schnellere Abfuhr des Ölfilmes durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der der Verzweigungswinkel (8) zwischen 90° und 100°, vorzugsweise 90,2°, beträgt.

- Der Nutquerschnitt wird von innen nach außen größer (5)(6)(7) (Diffusorwirkung) und erzeugt eine zusätzliche Druckreduzierung in der Nut und verschiebt so den Lufteinzug zu niedrigen Drehzahlen. Das Schleppmoment kann somit weiter reduziert werden.

- Durch Zusammenführung der Zwischennuten (6) innerhalb der Reibfläche, kann durch die Reduzierung des Druckniveaus und Begünstigung des Lufteinzuges im Schmierspalt die effektiv wirksame Viskosität des Öl-Luft-Gemisches weiter reduziert werden und somit das Schleppmoment weiter verbessert werden. ln Figur 1 sind drei kartesische Koordinatendiagramme übereinander dargestellt. Auf einer x-Achse 20 ist jeweils eine Drehzahl im Betrieb der nasslaufenden Lamellenkupplung 1 mit dem Reibteil 15 in einer geeigneten Einheit aufgetragen. Auf einer y- Achse 21 ist ein Volumenstrom in einer geeigneten Einheit aufgetragen. Auf einer y- Achse 22 ist ein Spaltfüllungsgrad in einer geeigneten Einheit aufgetragen. Auf einer y-Achse 23 ist ein Schleppmoment in einer geeigneten Einheit aufgetragen.

In Figur 1 ist veranschaulicht, wie durch einen geförderten Volumenstrom 24 ein Lufteinzug 26 erfolgt, wenn dieser den zugeführten Volumenstrom 25 übersteigt. Ab dieser Grenze sinkt der Spaltfüllungsgrad 26 und der Schmierspalt zwischen den Lamellen enthält Luft. Ab dieser Grenze enthält ein zugeführter Volumenstrom 25 Luft. In Figur 2 unten sieht man, dass der Lufteinzug 26 bei einem maximalen Schleppmoment 27 auftritt.

In Figur 2 ist gezeigt, wie mit dem beanspruchten Reibteil 15 eine Verschiebung des Lufteinzugs 28 zu einer niedrigen Drehzahl in einem Schleppmomentverlauf 30 erreicht wird. Durch das in Figur 3 dargestellte Nutmuster kann die Förderwirkung des Kühl- und/oder Schmiermediums verbessert werden.

In Figur 3 ist ein erfindungsgemäßes Nutmuster 10 dargestellt, das auch als Nutdesign bezeichnet wird. Das Nutmuster 10 umfasst Reibbelagpads 11 bis 17, die in zwei Reihen auf einer Trägerlamelle 18 angeordnet sind. Die Trägerlamelle 18 mit den Reibbelagpads 11 bis 17 wird als Reiblamelle 19 bezeichnet.

Die Reibbelagpads 11 bis 17 haben alle eine fünfeckige Gestalt mit abgerundeten Ecken. Die Reibbelagpads 15 bis 17 sind in einer radial inneren Reihe angeordnet, während die Reibbelagpads 11 bis 14 in einer radial äußeren Reihe des zweireihig ausgeführten Nutmusters 10 angeordnet sind. Spitzen der Reibbelagpads 15 bis 17 sind radial nach außen gerichtet. Spitzen der Reibbelagpads 11 bis 14 sind radial nach innen gerichtet.

In Figur 9 ist zur Veranschaulichung der Begrifflichkeiten ein Reibbelag-Pad 40 mit fünf Ecken 31 bis 35 und fünf Seiten 41 bis 45 dargestellt. In dem beanspruchten Nutmuster 10 sind alle Ecken der Reibbelagpads 11 bis 17 abgerundet. Die Ecken 31 bis 35 schließen jeweils einen Innenwinkel ein. Die Größe der Innenwinkel und auch die Größe der Rundungsradien in den Ecken 31 bis 35 werden im Folgenden im Hinblick auf das beanspruchte Nutmuster 10 beschrieben.

In Figur 4 ist das Reibbelagpad 12 vergrößert gezeigt. Durch das Bezugszeichen 1 sind drei Pad-Innenwinkel bezeichnet. Die Größe der Pad-Innenwinkel 1 kann zwischen 85 und 135 Grad variieren.

In Figur 5 sind mit 2 alle Rundungsradien in den Ecken des Reibbelagspads 12 bezeichnet. Mit 3 ist eine Breite des Reibbelagpads 12 bezeichnet. Mit 4 ist eine Höhe der Reibbelagpads 12 bezeichnet. Ein Verhältnis der Breiten 3 zu den Höhen 4 der Reibbelagpads 12 ist vorzugsweise kleiner als zwei. Das Breiten/Höhen-Verhältnis der Reibbelagpads liegt vorzugsweise zwischen 1 , 5 und 1 ,7.

In Figur 6 ist durch einen Doppelpfeil 5 die Breite eines Innenstegs zwischen den Reibbelagpads 15 und 16 bezeichnet. Durch einen Doppelpfeil 7 ist die Breite eines Außenstegs zwischen den Reibbelagpads 11 und 12 bezeichnet.

Die Innenstege 5 des Nutmusters 10 sind durch Zwischennuten 6 mit den Außenstegen 7 verbunden. Mit 8 ist ein Nutwinkel zwischen zwei Zwischenstegen 6 bezeichnet. Durch einen Doppelpfeil 9 ist eine radiale Erstreckung des Außenstegs zwischen den Reibbelagpads 11 und 12 dargestellt.

Der Innensteg ist breiter als die Zwischennuten 6. Die Breite 5 des Innenstegs ist aber kleiner als die doppelte Breite der Zwischennuten 6. Die Außenstege 7 haben eine Breite, die größer als die doppelte Breite der Zwischennuten 6 ist. Von radial außen bis radial nach innen wird im Nutmuster 10 eine Verkleinerung von zehn Prozent angestrebt.

Der Nutwinkel 8 zwischen den Zwischennuten 6 beträgt vorzugsweise zwischen 90 und 100 Grad, vorzugsweise 90,2 Grad. Die radiale Erstreckung 9 der Außennut beträgt vorzugsweise zwischen 10 und 20 Prozent der radialen Erstreckung des Nutmusters 10, vorzugsweise 13,5 Prozent der radialen Erstreckung des Nutmusters 10. Das in Figur 7 dargestellte Reibbelagpad 15 wird, weil es in der inneren Reihe des zweireihigen Nutmusters angeordnet ist, auch als inneres Pad bezeichnet. Analog wird das in Figur 8 dargestellte Reibbelagpad 12 auch als äußeres Pad bezeichnet. Durch Doppelpfeile 51 bis 56 sind in den Figuren 7, 8 Innenwinkel bezeichnet. Die Gradmaße der Innenwinkel 51 bis 56 betragen in der genannten Reihenfolge 90,366; 93,2; 131 ,6; 96,8; 86,8; 134,8 Grad.

Bezuqszeichenliste

1 Pad-Innenwinkel

2 Rundungsradien

3 Breiten

4 Höhen

5 Breite

6 Zwischennuten

7 Außenstege

8 Nutwinkel

9 radiale Erstreckung

10 Nutmuster

11 Reibbelagpad

12 Reibbelagpad

13 Reibbelagpad

14 Reibbelagpad

15 Reibbelagpad

16 Reibbelagpad

17 Reibbelagpad

18 Trägerlamelle

19 Reiblamelle

20 x-Achse

21 y-Achse

22 y-Achse

23 y-Achse

24 geförderter Volumenstrom

25 zugeführter Volumenstrom

26 Lufteinzug

27 Schleppmoment

28 Lufteinzug

30 Schleppmomentverlauf

31 Pad-Ecke 32 Pad-Ecke

33 Pad-Ecke

34 Pad-Ecke

35 Pad-Ecke 40 Reibbelag-Pad

41 Seite

42 Seite

43 Seite

44 Seite 45 Seite

51 Pad-Innenwinkel

52 Pad-Innenwinkel

53 Pad-Innenwinkel

54 Pad-Innenwinkel 55 Pad-Innenwinkel

56 Pad-Innenwinkel