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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Reiblamelle
sowie eine Reiblamelle selbst.
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Reiblamellen
werden z. B. bei Kupplungen, insbesondere Fahrzeugkupplungen verwendet.
Dabei sind üblicherweise mehrere Innen- und Außenlamellen
vorgesehen, die mit einer drehenden Welle bzw. einem innen verzahnten
Träger gekoppelt sind.
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Die
Erfindung betrifft nasslaufende Reiblamellen, bei denen über
eine Ölschmierung ihre Temperaturfestigkeit gesteigert
werden kann. Die dabei eingesetzten Stahllamellen weisen üblicherweise einseitig
oder beidseitig Reibbeläge auf.
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Die
Erfindung betrifft insbesondere Reiblamellen mit einem organischen
Reibbelag, einem Sinterbelag oder einem Karbonbelag. Organische
Reibbeläge sind üblicherweise Papierbeläge.
Karbonbeläge haben miteinander verwobene Fasern. Üblicherweise
wird ein vorgefertigter Reibbelagkörper aus organischem
Material oder Karbon oder einem vorgefertigten Sinterteil aus einem
großflächigen plattenförmigen Reibmaterial
ausgestanzt und anschließend auf einen ebenfalls gestanzten
Trägerring geklebt. Ein solches Verfahren ist aus der
EP-A-1 422 435 bekannt.
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Diese
Verfahren haben aber den Nachteil, dass bei der Herstellung ein
wesentlicher Anteil des verwendeten Materials als Verschnitt anfällt
und nicht mehr für weitere Reiblamellen verwendet werden kann.
Aus diesem Grund sind in der Vergangenheit Verfahren bekannt geworden,
bei denen einzelne Reibbelagsegmente ausgestanzt und auf den Trägerring
aufgeklebt worden sind, wie dies beispielsweise bei der
EP-A-1 825 159 beschrieben
ist.
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Eine
weitere Möglichkeit, die Menge an Abfall zu reduzieren,
ist es, den Trägerring ebenfalls aus Segmenten herzustellen,
die zuerst einzeln gestanzt und danach zu einem kompletten Ring
zusammengefügt werden, wie dies in der
DE-C-2 159 194 beschrieben
ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein weiteres vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung
einer Reiblamelle zu schaffen, das die kostengünstige Herstellung
einer solchen Reiblamelle erlaubt. Darüber hinaus soll
eine einfach herzustellende Reiblamelle vorgeschlagen werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch
folgende Schritte aus:
Vorsehen eines langgestreckten Blechstreifens
mit seitlich abstehenden Zähnen an wenigstens einem Längsrand,
Aufbringen
wenigstens eines vorgefertigten Reibbelagkörpers oder eines
Streusinterbelags auf dem Blechstreifen zur Bildung eines Reibbelags
und, anschließend,
Biegen des Blechstreifens zu einem
Ring.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren wird der Anteil
des eingesetzten Materials, das als Abfall nicht mehr weiter verwendet
werden kann, minimiert. Sowohl der Blechstreifen, der als Trägerring
dient, als auch der Reibbelag können als streifenförmige Teile
mit minimalem Abfallanteil hergestellt und miteinander verbunden
werden, bevor sie als Einheit zum Ring gebogen werden. Alternativ
zum Einsatz eines vorgefertigten Reibbelagkörpers kann
auf den Blechstreifen auch ein Streusinterbelag aufgebracht werden,
wobei der Sinterwerkstoff auf den ungebogenen Blechstreifen aufgebracht
und mit ihm durch Hitzeeinwirkung verbunden wird. Darüber
hinaus kann durch das erfindungsgemäße Verfahren
der Automatisierungsgrad sowie die Ausnutzung von Maschinenkapazitäten
erhöht werden. Beispielsweise lassen sich beim Kleben und
Heißpressen der Reibbelagkörper auf den Blechstreifen
wesentlich mehr Teile durch die entsprechenden Maschinen transportieren
und verarbeiten als bei gestanzten Trägerringen.
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Gemäß der
bevorzugten Ausführungsform wird der Blechstreifen von
einem Coil abgewickelt und in eine Bearbeitungsmaschine, insbesondere eine
Stanzmaschine eingefädelt. Beim Stanzvorgang können
die Blechstreifen dann auf die benötigte Länge
gekürzt und Verzahnungen oder Schlitze eingebracht werden.
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Der
vorgefertigte Reibbelagkörper ist insbesondere ein organischer
Reibbelag, ein Sinterbelag oder ein Karbonbelag. Vor allem der organische Reibbelag
zeichnet sich durch eine gute Verarbeitbarkeit aus.
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Vorzugsweise
hat der Reibbelag radial verlaufende Vertiefungen oder Unterbrechungen.
Diese Unterbrechungen bilden Nuten für das Kühlöl.
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Darüber
hinaus sollten diese Unterbrechungen innerhalb der Deformationsbereiche
oder außerhalb der weniger deformierten Bereichen liegen,
damit die üblicherweise poröse Reibbelagschicht
nicht beim Biegen beschädigt wird.
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Die
Unterbrechungen oder Vertiefungen können durch Nachbearbeiten
vor oder nach dem Biegen oder vor oder nach dem unlösbaren
Befestigen des Reibbelagkörpers auf dem Blechstreifen durch einen
separaten Bearbeitungsschritt erzeugt werden.
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Eine
hierzu alternative Ausführungsform sieht vor, dass mehrere
umfangsmäßig beabstandete, vorgefertigte Reibbelagkörper
am Blechstreifen befestigt werden. Somit kann noch weniger Abfall
an Reibbelagmaterial entstehen, und ein Nachbearbeitungsschritt
zur Herstellung der Unterbrechung oder Vertiefung entfällt.
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Die
Reibbelagkörper haben insbesondere eine rechteckige Form,
sodass sie ohne Entstehung von Abfall aus einem flächigen
Gebilde einfach herausgeschnitten werden können.
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Der
Blechstreifen sollte insbesondere an seinem Längsrand,
der nach dem Biegen den Außenumfang bildet, mehrere Schlitze
aufweisen, die umfangsmäßig beabstandet sind.
Durch Bildung dieser Schlitze wird der Biegevorgang erleichtert,
und es werden Bereiche hoher Deformation und Bereiche niedriger
oder gar keiner Deformation geschaffen.
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Die
Schlitze verlaufen zum Beispiel streng radial und, vorzugsweise,
keilförmig radial nach innen. Natürlich sind die
Schlitze nicht vollständig radial durchgehend ausgeführt.
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Darüber
hinaus ist es sinnvoll, dass die Zähne und die Schlitze
in ihren Lagen und ihren radialen Ausdehnungen so aufeinander abgestimmt
sind, dass die Reiblamelle ihren geringsten radialen Querschnitt
im Bereich der Schlitze aufweist.
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Die
Zähne sind insbesondere an dem Längsrand vorgesehen,
der nach dem Biegen den Innenumfang bildet. Das bedeutet, dass die
Reiblamelle insbesondere eine Innenlamelle ist. Natürlich
könnte entsprechend auch eine Außenlamelle hergestellt werden.
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Im
Bereich der Unterbrechungen/Vertiefungen und/oder der Schlitze,
genauer gesagt in radialer Verlängerung derselben, sollten
Zwischenräume zwischen benachbarten Zähnen liegen.
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Die
Zähne und/oder die Schlitze werden durch Stanzen des Blechstreifens
oder durch Räumen erzeugt. Natürlich wäre
auch ein Laserschneiden, Feinschneiden oder dergleichen möglich.
Die Schlitze und Zähne werden also vor dem Biegen hergestellt.
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Der
umgebogene Blechstreifen wird gemäß der bevorzugten
Ausführungsform ein geschlossener Ring, indem die freien
Enden des Blechstreifens durch Formschluss und/oder Stoffschluss
(hier insbesondere Schweißen oder Löten) miteinander
verbunden werden.
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Nach
dem Biegen des Blechstreifens sollte der Ring an seinen Umfangsrändern
nicht mehr spanend bearbeitet werden, damit weitere Bearbeitungsschritte
vermieden werden.
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Da
beim Biegen des Blechstreifens am radial äußeren
Umfangsrand mehr Material zur Verfügung stehen sollte,
um nach dem Biegen einen Ring von gleichmäßiger
Dicke zu haben, kann es vorteilhaft sein, wenn der Blechstreifen
vor dem Biegen einen trapezförmigen Querschnitt hat. Die
größere Dicke ist dann am Längsrand vorgesehen,
der später den Außenumfang bildet.
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Wie
bereits erläutert, wird insbesondere ein länglicher
Reibbelagstreifen verwendet, der den Reibbelagkörper bildet
und als Streifen auf dem Blechstreifen aufgebracht und mit ihm verbunden wird.
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Der
vorgefertigte Reibbelagkörper wird insbesondere durch Kleben
auf dem Blechstreifen befestigt, insbesondere durch Heißpressen.
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Dabei
kann es vorteilhaft und notwendig sein, den Blechstreifen zu beizen
und zu reinigen, anschließend den Kleber aufzutragen und,
nach dem Aufbringen des Reibmaterials oder des Reibbelagkörpers,
einen Heißpressvorgang durchzuführen. Dieses Heißpressen
kann konventionell oder in einem Durchlaufofen erfolgen.
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Die
Erfindung schafft darüber hinaus auch eine Reiblamelle,
mit einem wenigstens auf einer Seite eines Trägerrings
angebrachten Reibbelag, wobei vom Trägerring seitliche
Zähne abstehen. Der Reibbelag besitzt radial durchgehende
Unterbrechungen besitzt, wobei die Reiblamelle durch Biegen eines
bereits mit dem Reibbelag versehenen Blechstreifens gebildet ist.
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Der
Trägerring hat vorzugsweise am Außen- oder Innenumfang
radial nicht durchgehende Schlitze. Im Bereich dieser Schlitze besitzt
der Reibbelag je eine radial durchgehende Unterbrechung.
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Zwischenräume
zwischen benachbarten Zähnen liegen insbesondere radial
einwärts von diesen Schlitzen. Die radiale Breite der Reiblamelle
ist in diesem Bereich geringer als zwischen benachbarten Schlitzen,
sodass zwischen den Schlitzen ein beim Biegen dadurch weniger belasteter
Reibbelag positioniert sein kann.
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Das
Biegen des mit dem Reibbelag bereits versehenen Blechstreifens erfolgt
insbesondere durch Aufwickeln auf einen Umformkörper.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung zeigen die Zeichnungen.
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Reiblamelle,
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2 zeigt
einen Blechstreifen, der zum Trägerring der Lamelle nach 1 gebogen
wird,
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3 zeigt
den mit einem Reibbelag versehenen Blechstreifen vor dem Biegen,
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4 zeigt
eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Reiblamelle,
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5 zeigt
einen mit einem Reibbelag versehenen Blechstreifen für
die Reiblamelle nach 4 vor dem Biegen,
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6 zeigt
die Blechstreifen nach den 3 und 5 in
einer Heißpressvorrichtung, und
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7 zeigt
ein Streusinterverfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen
Reiblamelle gemäß einer dritten Ausführungsform.
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In 1 ist
eine Reiblamelle einer nasslaufenden Fahrzeugkupplung dargestellt.
Die Reiblamelle weist einen Trägerring 10 aus
Stahl auf, der radial innenseitig zahlreiche Zähne 12 aufweist.
Auf einer oder auf beiden Flachseiten ist am Trägerring 10 ein
Reibbelag 14 angebracht.
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Der
Reibbelag 14 ist ein insbesondere organischer Reibbelag,
das heißt ein Papierreibbelag, oder ein Karbonreibbelag.
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Alternativ
hierzu könnte der Reibbelag 14 auch ein Sinterbelag
sein oder ein unmittelbar aufgebrachter Streusinterbelag. Hierauf
wird später aber noch näher eingegangen.
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Bei
der Ausführungsform nach 1 ist zu erkennen,
dass der Trägerring 10 geschlossen umläuft
und an seinem Außenumfang 16 zahlreiche Schlitze 18 aufweist.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Schlitze V-förmig,
was jedoch nicht zwingend notwendig ist.
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Die
Schlitze 18 erstrecken sich etwa über ein Drittel
bis zwei Drittel der radialen Breite der Reiblamelle.
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Die
Anordnung der Zähne 12 zu den Schlitzen 18 ist
vorzugsweise so gewählt, dass im Bereich der Schlitze 18 immer
ein Zwischenraum 20 liegt.
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Die
radiale Breite der Reiblamelle ist im Bereich der Schlitze 18 am
geringsten.
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Wie
in 1 zu erkennen ist, ist in radialer Verlängerung
der Schlitze 18 eine Unterbrechung 22 des Reibbelags 14 vorgesehen,
die eine Ölnut im Reibbelag 14 bildet.
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Anstatt
der Unterbrechung 22 kann gegebenenfalls auch nur eine
Vertiefung im Reibbelag 14 vorhanden sein.
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Durch
eine Unterbrechung 22 im Reibbelag 14 ergeben
sich einzelne Reibbelagsegmente, die umfangsmäßig
voneinander beabstandet sind.
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Die
Reibbelagsegmente haben eine rechteckige Gestalt, ebenso wie die
zumindest annähernd rechteckige Gestalt der einzelnen,
durch die Schlitze 18 voneinander getrennten Abschnitte
des Trägerrings 10. Wie in 1 näher
zu erkennen ist, sind die Reibbelagsegmente seitlich von den Schlitzen 18 etwas beabstandet
und laufen nicht bis zu den Schlitzen 18, was jedoch nicht
zwingend notwendig ist.
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Der
Trägerring 10 wird aus einem geradlinig verlaufenden,
langgestreckten Blechstreifen gebogen. Dieser Blechstreifen ist
in 2 bereits abgelängt gezeigt. Er wird
vorzugsweise von einem Coil abgewickelt und zum Beispiel in eine
Stanzmaschine eingefädelt, in der die Zähne 12 und
die durch linear verlaufende Schnitte vorbereiteten Schlitze 18 hergestellt
werden.
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Wie
den 1 und 2 gut zu entnehmen ist, ist
am tiefsten Punkt der Schnitte eine zur Spannungsverteilung vorgesehene
kreisförmige Aussparung 24 ausgestanzt.
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Anstatt
der Bearbeitung durch Stanzen kann der Blechstreifen natürlich
auch durch jedes andere Verfahren, wie zum Beispiel Laserschneiden
oder Feinschneiden, beschnitten werden.
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Es
können auch mehrere Streifen an den Längsrändern 26, 28 ursprünglich
einstückig miteinander verbunden sein und dann beim Bearbeitungsvorgang
voneinander getrennt werden, zum Beispiel beim Stanzen der Zähne
bzw. des Formschlussbereichs an den längsseitigen Enden
des Streifens.
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Im
nächsten Bearbeitungsschritt, der in 3 dargestellt
ist, wird der Reibbelag 14 auf den Blechstreifen aufgebracht.
Dabei wird bevorzugt ein vorgefertigter Reibbelagkörper
verwendet. Dieser Reibbelagkörper ist insbesondere ein
organischer Reibbelag. Es kann aber auch ein Karbonreibbelag oder
ein Sinterbelag sein. Der Reibbelagkörper ist zum Beispiel
ebenfalls in Streifenform hergestellt und wird automatisiert auf
den Blechstreifen aufgebracht.
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Zuvor
jedoch sollte der Blechstreifen auf der Seite des Reibbelags, wenn
dieser durch Kleben befestigt wird, gebeizt und gereinigt werden.
Danach wird der Kleber flächig aufgetragen und der Reibbelagkörper
aufgebracht.
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Um
die Unterbrechungen zwischen den Reibbelagsegmenten zu erreichen,
kann der vorgefertigte Reibbelagkörper unter Umständen
auf einer Trägerfolie aufgebracht sein, wobei der Reibbelagkörper
hier nicht durchgehend, sondern bereits in Segmente unterteilt ist.
Die Folie kann in einem späteren Arbeitsschritt entfernt
oder durch Hitzeeinwirkung zerstört werden. Alternativ
hierzu wäre es natürlich auch möglich,
dass der Reibbelag im Bereich der Unterbrechungen durch Bearbeiten
entfernt wird. Es können aber auch einzelne Segmente direkt
auf das Blech aufgebracht werden, z. B. durch eine Walze, auf der
die Reibbelagssegmente einzeln aufgebracht sind und aufgerollt werden.
Hierdurch kann eine Trägerfolie gegebenenfalls entfallen.
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Im
nächsten Schritt wird der Reibbelagkörper mit
dem Blechstreifen verbunden. Der Kleber ist vorzugsweise ein wärmeaushärtender
Kleber, und deshalb wird eine Wärmebehandlung durchgeführt. Dies
kann konventionell oder durch Heißpressen, zum Beispiel
auch in einem Durchlaufofen erfolgen, wie dies in 6 gezeigt
ist. Eine Walze 30 presst den Reibbelag 14 auf
das Trägerblech.
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Es
kann natürlich auch auf beiden Seiten des Trägerblechs
ein Reibbelag aufgebracht werden, dann wird nach dem Auftragen des
Klebers und des Reibbelagkörpers die entstandene Einheit
gewendet, um auf der Gegenseite Kleber und Reibbelagkörper aufzubringen.
Die entstandene Einheit wird dann miteinander stoffschlüssig
verbunden, ebenfalls durch Heißpressen, zum Beispiel in
einem Durchlaufofen.
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Es
ist auch möglich, Kleber und Reibbelagkörper jeweils
gleichzeitig auf beiden Seiten des Trägerblechs aufzubringen.
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Das
gezeigte Verfahren zeichnet sich auch dadurch aus, dass mehrere
Streifen nebeneinander, eng gepackt, die einzelnen Bearbeitungsschritte
automatisch durchlaufen können, wodurch sich neben dem
hohen Materialnutzungsgrad auch ein hoher Automatisierungsgrad,
kurze Durchlaufzeiten und eine gute Ausnutzung von Maschinenkapazitäten
ergeben.
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Nach
dem Herstellen des mit Reibbelag 14 versehenen Streifens,
wie er beispielsweise in den 3 und 5 gezeigt
ist, wird der Streifen um einen Zylinder gebogen, wie dies durch
die Pfeile in 3 symbolisiert wird. Die Biegeachse
verläuft senkrecht zur Ebene des Blechstreifens. Beim Biegen
klaffen die linienförmigen Schnitte zu Schlitzen 18 auf.
Die Deformation des Materials erfolgt ausschließlich oder
nahezu ausschließlich im Bereich der Unterbrechungen 22 und
nicht im Bereich des Reibbelags 14, sodass keine Gefahr
besteht, dass sich dieser von dem Trägerring 10 löst.
Der Reibbelag 14 ist damit bevorzugt außerhalb
der Deformationsbereiche gelegen.
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Grundsätzlich
ist auch ein Biegen von mit Reibbelägen versehenen Blechstreifen
möglich, die keine Schlitze aufweisen. Hier ist jedoch
davon auszugehen, dass auch Bereiche des Blechstreifens deformiert
werden, auf denen sich ein Reibbelag befindet. Vorzugsweise wird
dabei ein Reibbelag verwendet, der im ausgehärteten Zustand
deformierbar ist.
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Durch
Formschluss und/oder Stoffschluss (Schweißen) wird die
entstandene Reiblamelle umfangsmäßig geschlossen.
Die freien Enden können komplementäre Vorsprünge
und Ausnehmungen aufweisen, die puzzleartig ineinandergreifen und
so einen Formschluss in Umfangsrichtung sicherstellen. Diese Form
ist mit unterbrochenen Linien in 2 angedeutet.
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Bei
der Ausführungsform nach den 4 und 5 sind
die Schlitze 36 am Längsrand 26, der nach
dem Biegen den Innenumfang bildet, vorgesehen. Die Schlitze 36 sind
bei dieser Ausführungsform bereits als keilförmige
Ausnehmungen ausgeführt. Ansonsten entspricht die Ausführungsform
nach den 4 und 5 der zuvor
erwähnten, sodass bezüglich der Herstellungsschritte
auf sie verwiesen werden kann. Die Deformation nach dem Biegen des Streifens
erfolgt ebenfalls hauptsächlich im Bereich der Unterbrechungen 22 zwischen
den Segmenten des Reibbelags 14.
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Da
bei dieser Ausführungsform der Längsrand 28 eine
Dehnung erfährt, hat das Trägerblech vorzugsweise
einen trapezförmigen Querschnitt, bei dem die höhere
Blechdicke am Längsrand 28 vorhanden ist. Diesen
Querschnitt sieht man in 5 am rechten Ende des Streifens.
Der trapezförmige Querschnitt kann zum Beispiel durch entsprechendes
Walzen des Trägerblechs erzeugt werden.
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Nach
dem Aufbringen des Reibbelags 14 wird der erzeugte Streifen
wie bei 3 um einen Zylinder gebogen
bzw. gewickelt, und die freien Enden werden an einer Stoßstelle 38 form-
und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden.
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Anstatt
des vorgefertigten Reibbelagkörpers kann auch ein Streusinterbelag
verwendet werden (siehe 7), indem in einem Verfahrensschritt Streusinter 32 auf
den Blechstreifen aufgestreut wird. Damit die Unterbrechungen zwischen
den einzelnen Reibbelagsegmenten auch bei dieser Ausführungsform
realisiert werden können, ist zum Beispiel eine Art Maske 34,
die den Bereich der Unterbrechungen 22 abdeckt, aufgelegt.
So entstehen Kammern, die mit Streusinter 32 gefüllt
werden. Anschließend wird durch Hitzeeinwirkung der Streusinterbelag
mit dem Blechstreifen verbunden.
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Bei
den gezeigten Ausführungsformen erfolgt vorzugsweise keine
spanende Nachbearbeitung nach dem Biegen. Das bedeutet, die Form
der Reiblamelle wird bereits durch das Bearbeiten des Blechstreifens
vorgegeben.
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Natürlich
könnte alternativ die Reiblamelle nach dem Biegen des Streifens
spanend bearbeitet werden, um beispielsweise die Verzahnung herzustellen.
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Herstellungsverfahren
für die Verzahnung sind neben dem Stanzen natürlich
auch Räumen oder Stoßen.
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Wie
zuvor erläutert, können mehrere Blechstreifen
auch einstückig aneinander befestigt sein, um dann in einem
späteren Verfahrensschritt voneinander getrennt zu werden.
Ein mögliches Verfahren hierzu sieht vor, die Streifen
nach dem Aufbringen, gegebenenfalls auch nach dem Stoffschluss zwischen
Reibbelag und Trägerblech, voneinander zu trennen. Dies
hat den Vorteil, dass bei der Wärmebehandlung eine extrem
hohe Maschinenauslastung realisiert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1422435
A [0004]
- - EP 1825159 A [0005]
- - DE 2159194 C [0006]
