DE10045443B4

DE10045443B4 - Reibelement

Info

Publication number: DE10045443B4
Application number: DE2000145443
Authority: DE
Inventors: Shozo Itami Yamamura; Hisao Hirakata Sanai; Takashi Hirakata Hata
Original assignee: Exedy Corp
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 1999-09-27
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2020-09-15
Also published as: DE10045443A1; US6251519B1; JP2001165216A

Abstract

Reibelement, umfassend:
einen Faden (1) mit einer Vielzahl von Basisfasern, welche zu einer vorbestimmten Form vorgeformt und warmgeformt werden; und
eine die Porosität erhöhende, durch einen Extruder zugeführte und die Basisfasern des Fadens (1) beschichtende Zusammensetzung (3), welche ein Gummimaterial bzw. ein Harzmaterial mit hoher Viskosität beinhaltet, was dazu führt, dass das Reibelement eine Porosität in einem Bereich von etwa 10 % bis 20 % aufweist, wobei der Faden (1) aus Strängen der mittels des Extruders mit der Zusammensetzung beschichteten Basisfasern mit einer Verdrehung von etwa 10 – 90 T/M gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Reibelement. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung ein Reibelement, welches bei einer Kupplungsvorrichtung eines Fahrzeugs oder ähnlichem verwendet wird.
Eine Trockenkupplungsvorrichtung eines Fahrzeugs ist mit einem Reibbelag versehen, welcher gegen ein Schwungrad zur Reibübertragung von Kraft gepresst wird.
Der Reibbelag für eine Trockenkupplungsvorrichtung wird auf die folgende Weise hergestellt. Zuerst wird ein Glasfaden hergestellt, welcher beispielsweise lediglich aus Glasfasern bzw. einer Mischung von Glasfasern und zusammengedrehten Metallleitungen besteht. Anschließend wird der Glasfaden in einen Imprägnierbehälter bewegt, welcher eine Zusammensetzung aus Gummi, Aushärtungsmittel, wärmehärtbarem Harz und anderen in einem Lösungsmittel gelösten Materialien enthält. So wird der Glasfaden imprägniert und mit der oben beschriebenen Zusammensetzung beschichtet. Der so hergestellte Faden für das Reibelement wird gewickelt und in eine ringförmige Form (das heißt, eine Produktform) vorgeformt. Anschließend wird das Endprodukt des Reibbelags durch Warmpressen, Aushärten, Polieren und weitere Schritte vollendet.
Bei dem oben beschriebenen Herstellverfahren des Reibbelags wird der Glasfaden in den Imprägnierbehälter eingetaucht. Der Glasfaden wird mit der Zusammensetzung imprägniert und beschichtet. Daher tritt die Harzzusammensetzung in den Glasfaden ein.
Es ist bekannt, dass bei Anlassen eines Fahrzeugs ein Kupplungsrupfen durch die Menge von Räumen beeinflusst ist, welche innerhalb des Belags vorhanden ist. Um das Rupfen zu unterdrücken ist es notwendig, die Porosität durch Erhöhen eines Verhältnisses von Räumen innerhalb des geformten Abschnitts zu er höhen. Jedoch ist es schwierig, die Porosität des Fadens bei herkömmlichen Verfahren der Belagherstellung zu erhöhen, da das Harz innerhalb des Glasfadens vorhanden ist. Bei dem Stand der Technik wird daher die Porosität des geformten Abschnitts durch Steuern des Drucks während der Warmformung gesteuert. Jedoch verringert eine erhöhte Porosität des geformten Abschnitts, obwohl das Rupfen unterdrückt werden kann, die Verschleißfestigkeit und verkürzt somit die Lebensdauer des Belags.

Die DE 44 20 291 A1 betrifft ein Reibelement, welches aufweist einen Faden mit einer Vielzahl von Basisfasern, welche zu einer vorbestimmten Form vorgeformt und warmgeformt werden; und eine Zusammensetzung, welche mit den Basisfasern des Fadens durch Imprägnieren und Beschichten der Basisfasern verbunden ist, wobei die Zusammensetzung ein Gummimaterial bzw. ein Harzmaterial mit hoher Viskosität beinhaltet. Einen ähnlichen Stand der Technik erläutert auch die DE 28 33 289 C2 .

Weiterhin beschreibt die DE 691 02 901 T2 Reibbeläge mit einer Porosität von etwa 10 %.

In Anbetracht obiger Darlegungen besteht ein Bedarf an einem Reibelement, welches die oben genannten Probleme des Standes der Technik löst. Diese Erfindung geht diesen Bedarf des Standes der Technik sowie andere Bedürfnisse an, welche Fachleuten auf diesem Gebiet anhand dieser Offenbarung klar werden.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rupfen zu unterdrücken, ohne eine Verschleißfestigkeit zu beeinträchtigen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche haben bevorzugte Ausgestaltungsformen der Erfindung zum Inhalt.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Reibelement hergestellt durch Imprägnieren bzw. Beschichten von Ba sisfasern mit einer Zusammensetzung, welche Gummi und/oder Harz enthält, um einen Faden für das Reibelement herzustellen, wobei der Faden in eine ringförmige Form vorgeformt wird, und durch anschließendes Warmformen des vorgeformten Fadens. Das Reibelement weist vorzugsweise eine Porosität in einem Bereich von etwa 10 % bis 20 % auf. Eine Porosität von oder größer als etwa 10 % kann eine ausreichende Menge von Räumen in einem geformten Abschnitt liefern. Somit kann das Reibelement, welches als Reibbelag für eine Kupplungsvorrichtung eines Fahrzeugs verwendet wird, ein Rupfen unterdrücken. Da die Porosität etwa 20 nicht übersteigt, kann eine Beeinträchtigung einer Verschleißfestigkeit verhindert werden. Die Porosität ist eine Rate von Räumen innerhalb des Belags und ist ausgedrückt als Prozentsatz eines Volumens von absorbiertem Öl bezüglich eines Volumens einer Probe, wie später genauer beschrieben. Der Faden für das Reibelement ist aus Strängen von Basisfasern mit einer Verdrehung von etwa 10 – 90 T/M gebildet. Wäre die Verdrehung geringer als etwa 10 T/M, so könnte ein Verdrehen keine geeignete Porosität liefern. Wäre die Verdrehung größer als etwa 90 T/M, so käme es zu einer Rückverdrehung, was zu Problemen während der Herstellung führt. Der Faden für das Reibelement wird durch Beschichten der Basisfasern mit einer tonartigen Zusammensetzung aus Gummi und Harz, geliefert durch einen Extruder, gebildet. Hinsichtlich dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung bedeckt die Zusammensetzung die Außenumfänge der Basisfasern. Somit ist die Eintrittsrate der Zusammensetzung in die Basisfasern sehr gering. Folglich kann das Reibelement mit der Porosität von etwa 10 % oder mehr einfach erhalten werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Reibelement des zuvor erwähnten Aspekts der vorliegenden Erfindung ferner das Merkmal auf, dass eine Scheindichte etwa 1,75 g/cm³ oder weniger beträgt. Dies kann im Vergleich zu der Dichte herkömmlicher Reibelemente Gewicht verringern. Die Scheindichte wird aus dem Gewicht und dem Volumen berechnet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Reibelement eines der vorherigen Aspekte der vorliegenden Erfindung ferner das Merkmal auf, dass die Zusammensetzung, welche Gummi und Harz enthält, eine Viskosität von etwa 300000 CPS oder mehr aufweist. Hinsichtlich dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung unterdrückt die hohe Viskosität das Eintreten der Zusammensetzung in den Faden des Reibelements. Daher kann das Reibelement mit einer Viskosität von etwa 10 % oder mehr ohne Schwierigkeiten hergestellt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Reibelement eines der zuvor genannten Aspekte der vorliegenden Erfindung ferner das Merkmal auf, dass die Basisfasern lediglich aus Glasfasern bestehen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Reibelement eines der ersten fünf erwähnten Aspekte der vorliegenden Erfindung ferner das Merkmal auf, dass die Basisfasern aus einer Mischung aus Glasfasern und organischen Fasern bestehen. Alternativ hierzu können Metallfasern in die Mischung eingeschlossen werden.

Diese und weitere Aufgaben, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten auf dem Gebiet anhand der folgenden genauen Beschreiben klar, welche in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung offenbart.

Es folgt eine Beschreibung der beigefügten Zeichnung, welche Teil dieser Uroffenbarung ist. Es zeigt:
1 eine schematische Ansicht, welche ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines Reibelements für einen Reibbelag in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
Wie in 1 zu sehen ist, ist ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines Reibelements für einen Reibbelag in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Ein Herstellungsverfahren umfaßt einen Imprägnier- bzw. Beschichtungsschritt 2 zum Imprägnieren bzw. Beschichten eines Glasfadens 1 mit einer Zusammensetzung 3 aus Gummi und/oder Harz. Ein weiterer Schritt ist ein Trocknungsschritt 4 zum Trocknen des imprägnierten bzw. beschichteten Glasfadens 1. Weitere Schritte umfassen einen Wickel- und Formgebungsschritt 5, einen Warmformungsschritt 6, einen Trimmschritt 7, einen Aushärtungsschritt (Vernetzungs- und Härtungsschritt) 8 und einen Polierschritt 9.
Der Glasfaden 1 ist vorzugsweise gebildet aus Strängen aus: (1) lediglich Glasfasern; (2) Strängen aus Glasfasern und organischen Fasern; bzw. (3) Strängen aus Glasfasern, organischen Fasern und Metallfasern. Die Verdrehung bzw. Verdrehungsrate der Stränge ist vorzugsweise gleich etwa 10 – 90 Drehungen pro Meter (das heißt, 10 – 90 T/M). Wäre die Verdrehung kleiner als etwa 10 T/M, so würde die Festigkeit des Stranges übermäßig unzureichend. Ferner wäre es unmöglich, die beabsichtige Porosität zu erzielen. Wäre die Verdrehung größer als etwa 90 T/M, so würden Herstellungsprobleme infolge einer Rückverdrehung auftreten.
Bei dem Imprägnier- bzw. Beschichtungsschritt 2 beinhaltet die Zusammensetzung 3 Gummi, wärmehärtbares Harz und/oder weitere in einem Lösungsmittel gelöste Materialien. Diese Zusammensetzung 3 wird zum Imprägnieren bzw. Beschichten des Glasfadens 1 verwendet. Im Falle einer Imprägnierung wird eine Gummi- und/oder Harz-Zusammensetzung 3 mit einer Viskosität von etwa 300000 CPS verwendet. Durch Imprägnieren des Fadens 1 mit der Zusammensetzung 3 einer derartig hohen Viskosität ist es möglich, die Porosität des Reibbelags des Endprodukts zu erhöhen. Wäre die Viskosität kleiner als etwa 300000 CPS, so würde die Zusammensetzung in den Faden 1 ohne Schwierigkeiten eintreten, so daß es unmöglich wäre, die beabsichtigte Porosität zu erzielen.
Im Falle der Beschichtung wird eine tonartige bzw. lehmartige Gummi- und/oder Harzbeschichtung 3 verwendet. Der Glasfaden 1 wird durch einen Extruder bewegt. Der Extruder liefert die tonartige Gummi- und/oder Harzzusammensetzung 3 an den Außenumfang des Glasfadens 1. Dadurch wird lediglich der Außenumfang des Glasfadens 1 mit der Zusammensetzung 3 beschichtet, während ein Eintreten der Zusammensetzung 3 in den Glasfaden 1 unterdrückt wird. Der bei diesem Beschichtungsschritt 2 verwendete Extruder kann der gleiche Typ sein wie derjenige, welcher zum Aufbringen einer Beschichtung auf eine Zuführleitung für elektrische Anschlüsse verwendet wird. Der Extruder für den Schritt 2 ist ein herkömmliches Einrichtungsstück, welches in der Technik wohl bekannt ist. Daher wird der Extruder für den Schritt 2 hierin nicht erörtert bzw. dargestellt.
Der Faden 1 für das Reibelement wird wie oben beschrieben hergestellt. Anschließend wird der Faden 1 in eine ringförmige Form während des Wicklungs- und Formgebungsschritts 5 durch eine herkömmliche Belagwickelmaschine nach dem Trocknungsschritt 4 vorgeformt. Ein anfängliches Reibelement f' wird hergestellt. Das anfängliche Reibelement f' wird erwärmt und gleichzeitig einer Preßbearbeitung bei dem Warmformungsschritt 6 unterzogen, wodurch ein Zwischenelement f'' hergestellt wird. Anschließend wird das Zwischenelement f'' einem (nicht dargestellten) Spannungsabbauschritt unterzogen. Das Zwi schenelement f'' wird dem Trimmschritt 7 unterzogen, wodurch das Reibelement f hergestellt wird. Das Reibelement f wird durch einen Aushärtungsschritt (Vernetzungs- und Härtungsschritt) 8, einen Polierschritt 9 und weitere Schritte vollendet.
Experimentalbeispiele
Vergleichsbeispiele und Experimentalbeispiele sind in der folgenden Tabelle dargestellt. TABELLE 1
wobei:

C/E:: Vergleichsbeispiel
E/E:: Experimentalbeispiel
IMP:: Imprägnierung (Gelöst in Lösungsmittel bei 6000 cps bzw. 300000 cps)
C/C:: Tonartige Beschichtung
A/D:: Scheindichte
J/I:: Rupfindex

"MX-1" und "MX-2" sind im Handel erhältliche Harze. "MX-1" und "MX-2" bestehen im wesentlichen aus Harz, können jedoch andere Materialien beinhalten. Die anderen Materialien beeinflussen die Porosität des Endprodukts nicht. Das obige "MX-1" stellt eine Mischung dar, welche eine verhältnismäßig hohe Menge an Harz enthält. "MX-2" stellt eine Mischung dar, welche eine verhältnismäßig hohe Menge an Gummi enthält. Die Porosität stellt eine Rate von Räumen in dem Belag dar und ist ausgedrückt als Prozentsatz eines Volumens von absorbiertem Öl bezüglich eines Volumens einer Probe. Diese Porosität wird auf die folgende Weise unter folgenden Bedingungen gemessen.
Als allgemeine Regel wird die Messung bei einer Temperatur von 23±2°C und einer Feuchtigkeit von 50±5% ausgeführt. Die Dichte des Testöls wird unter JIS K 7112 (Meßverfahren der Dichte und des spezifischen Gewichts von Kunststoffen) gemessen. Der Test wird gemäß folgenden Schritten durchgeführt:

(1) Eine Masse einer Probe wird mit einer Genauigkeit von 1mg gemessen.
(2) Die Probe wird in Testöl gelegt und 8 Stunden lang bei 90±10°C gehalten.
(3) Das Testöl wird 12 Stunden lang oder länger belassen, bis das Öl Raumtemperatur erreicht, während die Probe in dem Testöl gehalten wird.
(4) Die Probe wird dem Testöl entnommen, und das Öl wird von der Oberfläche der Probe entfernt.
(5) Die Masse der Probe wird mit einer Genauigkeit von 1 mg gemessen.
(6) Die Porosität wird unter Verwendung der Formel: P = (m2 – m1)/ρ × (1/V) × 100 (%) bestimmt,

P:: Porosität
m1:: Masse der Probe (g)
m2:: Masse der Probe mit darin absorbiertem Öl (g)
ρ:: Dichte des Testöls (g/cm³)
V:: Volumen der Probe (cm³)

Die "Scheindichte" wird aus dem Gewicht und dem Volumen durch Berechnung erhalten. Das "Rupfen" ist ein Phänomen, bei welchem abnormale Schwingungen bei dem Kupplungseingriffvorgang auftreten, und es wird bei einem Tischtestgerät mit der gleichen Frequenz wie diejenige von Schwingungen eines Fahrzeugs gemessen. Der "Rupfindex" zeigt eine Größe einer Drehmomentamplitude an. Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel verwendet die Zusammensetzung 3, welche sowohl Gummi als auch Harz enthält. Jedoch kann die Zusammensetzung 3 lediglich Gummi bzw. lediglich Harz enthalten. Wie aus den vorhergehenden Experimentalbeispielen ersichtlich, können die Reibelemente, welche eine Porosität von 10% oder mehr und eine Scheindichte von 1,75 g/cm³ oder weniger aufweisen, gute Rupfindizes aufweisen und können somit ein Rupfen wirksam unterdrücken. Erfindungsgemäß kann, wie oben beschrieben, die Erfindung ein Reibelement schaffen, welches ein Rupfen unterdrücken kann, ohne eine Verschleißfestigkeit zu beeinträchtigen.
Die Gradausdrücke "im wesentlichen", "etwa" und "annähernd" welche hierin verwendet werden, meinen einen vernünftigen Betrag der Abweichung des abgewandelten Terms, so daß das Endergebnis nicht bedeutend verändert wird. Diese Begriffe sollten derart aufgefaßt werden, daß diese eine Abweichung von mindestens ±5% des abgewandelten Terms beinhalten, wenn diese Abwei chung die Bedeutung des Wortes, welches diese abwandelt, nicht negiert.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Reibelement, welches ein Rupfen unterdrücken kann, ohne die Verschleißfestigkeit zu beeinträchtigen. Das Reibelement wird hergestellt durch Imprägnieren bzw. Beschichten von Basisfasern mit einer Zusammensetzung, welche Gummi und/oder Harz enthält, so daß der Faden für das Reibelement hergestellt wird, wobei der Faden zu einer ringförmigen Form vorgeformt und der vorgeformte Faden anschließend warmgeformt wird. Das Reibelement weist eine Porosität in einem Bereich von etwa 10% bis etwa 20% auf.

Claims

Reibelement, umfassend: einen Faden (1) mit einer Vielzahl von Basisfasern, welche zu einer vorbestimmten Form vorgeformt und warmgeformt werden; und eine die Porosität erhöhende, durch einen Extruder zugeführte und die Basisfasern des Fadens (1) beschichtende Zusammensetzung (3), welche ein Gummimaterial bzw. ein Harzmaterial mit hoher Viskosität beinhaltet, was dazu führt, dass das Reibelement eine Porosität in einem Bereich von etwa 10 % bis 20 % aufweist, wobei der Faden (1) aus Strängen der mittels des Extruders mit der Zusammensetzung beschichteten Basisfasern mit einer Verdrehung von etwa 10 – 90 T/M gebildet ist.
Reibelement nach Anspruch 1, wobei eine Scheindichte des Reibelements etwa 1,75 g/cm³ oder weniger beträgt.
Reibelement nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung (3) eine Viskosität von etwa 300000 CPS oder mehr aufweist.
Reibelement nach Anspruch 1, wobei die Basisfasern aus Glasfasern bestehen.
Reibelement nach Anspruch 1, wobei die Basisfasern eine Mischung umfassen, welche Glasfasern und organische Fasern enthält.
Reibelement nach Anspruch 5, wobei die Basisfasern ferner Metallfasern umfassen.
Reibelement nach Anspruch 2, wobei der Faden (1) für das Reibelement Stränge der Basisfasern mit einer Verdrehung von etwa 10 – 90 T/M umfasst.
Reibelement nach Anspruch 7, wobei die Zusammensetzung (3) eine Viskosität von etwa 300000 CPS oder mehr aufweist.
Reibelement nach Anspruch 8, wobei die Basisfasern aus Glasfasern bestehen.
Reibelement nach Anspruch 8, wobei die Basisfasern eine Mischung umfassen, welche Glasfasern und organische Fasern enthält.
Reibelement nach Anspruch 10, wobei die Mischung ferner Metallfasern enthält.
Reibelement nach Anspruch 1, wobei die die Porosität erhöhende Zusammensetzung (3) im wesentlichen aus einem Gummimaterial besteht.
Reibelement nach Anspruch 1, wobei die die Porosität erhöhende Zusammensetzung (3) im wesentlichen aus einem Harzmaterial besteht.
Reibelement nach Anspruch 1, wobei die die Porosität erhöhende Zusammensetzung (3) eine Verbindung aus Gummi- und Harzmaterialien umfasst.
Reibelement nach Anspruch 1, wobei die Basisfasern mit der die Porosität erhöhenden Zusammensetzung (3) imprägniert sind.
Reibelement nach Anspruch 1, wobei die Basisfasern mit der die Porosität erhöhenden Zusammensetzung (3) beschichtet sind.
Reibelement nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Form eine ringförmige Form ist.