Geschäftsbericht 2010 - FVA

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Das laufende Forschungsprogramm
Werkstoffkenngrößen Trockenlauf
FVA-Nr. 442 II
Während der Schlupfphase können
in trockenlaufenden Kupplungen und
Bremsen abhängig vom Reibwertverhalten
und von Gestaltabweichungen
Reibschwingungen entstehen, die
den Antriebsstrang von Fahrzeugen,
Maschinen und Anlagen zu Schwingungen
anregen und zu für den Kunden
nicht akzeptablen NVH-Problemen
oder Beeinträchtigungen der
Betriebssicherheit führen. Dies gilt
insbesondere für Systeme mit langen
Schlupfzeiten, wie Anfahrkupplungen
in Pkw-Doppelkupplungsgetrieben.
Dabei muss für jeden Betriebszustand
gewährleistet sein, dass die schlupfende
Kupplung das Antriebssystem
nicht selbst zu Schwingungen anregt.
Für eine zielgerichtete und kosteneffiziente
Entwicklung müssen die Einflussfaktoren
auf die Entstehung von
Reibschwingungen daher zu einem
frühen Zeitpunkt des Entwicklungsprozesses
bekannt sein.
Im FVA-Vorhaben 442 „Reibschwingungen
Trockenlauf“ wurde die Relevanz
unterschiedlicher Einflussgrößen
im Hinblick auf die Entstehung von
Reibschwingungen untersucht. Als
wesentliche Faktoren auf die Entstehung
von Reibschwingungen wurden
unter anderem die mechanischen
und thermischen Eigenschaften des
Belagwerkstoffs identifiziert. Um bereits
bei der Belagentwicklung der
Entstehung von Reibschwingungen
in einem für das Antriebssystem kritischen
Bereich entgegenzuwirken ist
eine Quantifizierung des Einflusses
der mechanischen und thermischen
Eigenschaften notwendig.
Mechanische Eigenschaften
Härte
Festigkeit
Steifigkeit
Schlagzähigkeit
Dämpfung
Dichte
Oberflächenrauheit
Ziel des FVA-Vorhabens 442 II
Werkstoffkenngrößen Trockenlauf war
daher die Quantifizierung der das
Reibschwingverhalten beeinflussenden
mechanischen und thermischen
Eigenschaften organischer Friktionswerkstoffe.
Weiterhin wurden die relevanten
Werkstoffeigenschaften in
Form von Kenngrößen definiert und
mit dem in FVA 442 ermittelten Reibschwingverhalten
korreliert.
Von den untersuchten Eigenschaften
(Tabelle 1) korrelierten die Härte,
die Festigkeit, die Steifigkeit und die
Dämpfung der untersuchten Friktions-
Abbildung 1: Shore-D-Härte
Shore-D-Härte (DIN 53505)
AK Schaltbare Kupplungen
und Bremsen
Thermische Eigenschaften
Wärmeausdehnung
Wärmekapazität
Wärmeleitfähigkeit
Massenverlust
Tabelle 1: Untersuchte mechanische und thermische Eigenschaften
werkstoffe mit dem in FVA 442 gemessenen
Reibschwingverhalten. Im relativen
Vergleich zeigen die Friktionswerkstoffe
mit der höchsten Härte, Festigkeit
und Steifigkeit sowie der geringsten
Dämpfung die höchsten Schwingungsamplituden.
Zur Quantifizierung
der genannten Eigenschaften wurden
die Shore-D-Härte, die Druckfestigkeit,
die Drucksteifigkeit und der Verlustfaktor
tan d als geeignete Werkstoffkenngrößen
ermittelt. Zur Veranschaulichung
sind im Folgenden einige Ergebnisse
exemplarisch dargestellt.
Abbildung 1 stellt die gemessene
Shore-D-Härte der acht untersuchten
Friktionswerkstoffe dar. Im relativen
Vergleich zeigen die Beläge mit der
höchsten Shore-D-Härte (Typ-H, Typ-
C und Typ-D) die höchsten Schwingungsamplituden.
Abbildung 2 zeigt die Spannungs-
Stauchungs-Kurven der Beläge vom
Typ-A, Typ-E und Typ-H im Druckversuch.
Im relativen Vergleich weist der
Belag vom Typ-H eine hohe Festigkeit
/Steifigkeit sowie hohe Reibschwingungsamplituden
auf. Im Gegensatz