DE102011106009A1

DE102011106009A1 - Verfahren zur Erzeugung eines Vertiefungsmusters in der Reibfläche eines Reibteils und Reibteil für eine reibschlüssig arbeitende Einrichtung mit einem solchen Vertiefungsmuster

Info

Publication number: DE102011106009A1
Application number: DE102011106009A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Hermann MOCH; Norbert Bastel; Erik SULZER
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2013-01-03
Also published as: CN102848080B; US9346128B2; CN102848080A; US20130004717A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Vertiefungsmusters in der Reibfläche (36) eines Reibteils (4) für eine reibschlüssig arbeitende Einrichtung, vorzugsweise eine Lamellenkupplung oder Lamellenbremse. Nach dem Bereitstellen des Reibteils wird das Vertiefungsmuster durch Abtragen erzeugt, wobei das Abtragen vorzugsweise berührungslos, besonders bevorzugt mit Hilfe eines Laserstrahls erfolgt. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Reibteil mit einer Reibfläche (36), in der ein durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugbares oder erzeugtes Vertiefungsmuster vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Erzeugung eines Vertiefungsmusters in der Reibfläche eines Reibteils für eine reibschlüssig arbeitende Einrichtung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Reibteil für eine reibschlüssig arbeitende Einrichtung, das eine Reibfläche aufweist, in der ein Vertiefungsmuster vorgesehen ist.
Aus dem Stand der Technik sind Reiblamellen für Lamellenkupplungen bekannt, die sich im Wesentlichen aus einem Reibbelagträger und einem ein- oder beidseitig auf dem Reibbelagträger angebrachten Reibbelag zusammensetzen. Die dem Reibbelagträger abgewandte Seite des Reibbelages bildet die Reibfläche der Reiblamelle aus. Insbesondere in nasslaufenden Lamellenkupplungen kommen Reiblamellen zum Einsatz, in deren Reibflächen Vertiefungen oder Nuten vorgesehen sind, um das Reibverhalten, die Lebensdauer und das Schleppmomentverhalten der Reiblamellen positiv zu beeinflussen.
Um das genannte Vertiefungs- oder Nutmuster zu erzielen, kommen in der Praxis unterschiedliche Verfahren zum Einsatz. So ist hierbei zunächst das Prägen des Reibbelages zu erwähnen. Bei diesem klassischen Umformverfahren wird ein Werkzeug mit der Negativform des Vertiefungs- oder Nutmusters gegen den Reibbelag gepresst, um entsprechende Vertiefungen oder Nuten innerhalb der Reibfläche des Reibbelages zu erzielen. Das Prägen hat dabei den Nachteil, dass keine besonders großen Nuttiefen erzielt werden können. Darüber hinaus ist das zum Prägen eines komplexen Vertiefungs- oder Nutmusters erforderliche Werkzeug aufwendig in der Herstellung, so dass das Prägen nur unter erhöhtem Aufwand sowie unter höheren Kosten durchgeführt werden kann. Des Weiteren entsteht beim Prägen zwar kein Aufwurf an der Nutkante, es hat sich jedoch gezeigt, dass die Nutkante durch das Prägen abgerundet wird, so dass durch das Verfahren des Prägens keine exakte bzw. genaue Erzeugung einer winkligen Nutkante möglich ist. Somit ermöglicht das Prägen keine exakte Vorbestimmung der Form der Nutkante, so dass auch das spätere Verhalten der Reiblamelle beim Einsatz innerhalb der Lamellenkupplung nicht mit der gewünschten Präzision vorhergesagt werden kann.
Neben dem Umformverfahren des Prägens kommen heutzutage auch klassische Trennverfahren, nämlich das Fräsen und Schleifen, zur Erzeugung von Vertiefungs- und Nutmustern in der Reibfläche einer Reiblamelle zum Einsatz. Von den beiden genannten Verfahren ist das Schleifen nicht wirtschaftlich durchführbar, so dass dieses heutzutage eine untergeordnete Rolle spielt. Dem Fräsen kommt hingegen eine stärkere Bedeutung zu, wenngleich die Vertiefungen oder Nuten eines durch Fräsen erzeugten Vertiefungs- oder Nutmusters hinsichtlich der Nuttiefe starken Schwankungen unterliegen. Darüber hinaus führt das Fräsen zu einem relativ starken Materialaufwurf an der Nutkante, der einen Einfluss auf das Verhalten der Reiblamelle während des Betriebes innerhalb der Lamellenkupplung haben kann. So kann dieser Materialaufwurf beispielsweise während des Betriebes abgerieben werden, was zu einer Verunreinigung des Kühl- oder Schmieröls führt. Darüber hinaus kann der Materialaufwurf nach unten in die benachbarte Nut gedrückt werden, wo dieser den Nutquerschnitt und somit wiederum das Verhalten der Reiblamelle während des Betriebes der Lamellenkupplung verändert. Handelt es sich bei dem Reibbelag um einen Papierreibbelag, so führt dies ferner zu Ausfransungen im Bereich der gefrästen Abschnitte, was ebenfalls zu Verunreinigungen und einer Beeinflussung des Verhaltens während des Betriebes führen kann. Darüber hinaus kann durch das Fräsen zwar eine größere Nuttiefe als beim Prägen erzielt werden, jedoch ist auch hier keine maximale Nuttiefe möglich, die der Dicke des Reibbelages entspräche, zumal es in diesem Fall zu einem Kontakt des Werkzeugs mit dem Reibbelagträger kommen würde, der zu einem Verschleiß am Werkzeug oder einem ungewünschten Abtragen von Material des Reibbelagträgers führen kann. Da auch beim Fräsen zur Erzeugung von Nuten oder Vertiefungen relativ teure Fräswerkzeuge, wie beispielsweise Fingerfräsen, eingesetzt werden müssen, ist auch dieses Verfahren nur bedingt wirtschaftlich durchführbar.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung eines Vertiefungsmusters in der Reibfläche eines Reibteils für eine reibschlüssig arbeitende Einrichtung anzugeben, mittels dessen ein Reibteil derart genau gefertigt werden kann, dass dessen Verhalten beim Einsatz in einer reibschlüssig arbeitenden Einrichtung zuverlässig vorhersagbar ist. Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Reibteil für eine reibschlüssig arbeitende Einrichtung zu schaffen, das beim Betrieb in einer reibschlüssig arbeitenden Einrichtung ein zuverlässig vorhersagbares Verhalten zeigt und einer Verunreinigung der reibschlüssig arbeitenden Einrichtung vorbeugt.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 bzw. 9 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Erzeugung eines Vertiefungsmusters in der Reibfläche eines Reibteils für eine reibschlüssig arbeitende Einrichtung. Bei dem Vertiefungsmuster handelt es sich vorzugsweise um ein Nutmuster, bei dem die Vertiefungen folglich langgestreckt ausgebildet sind. Bei der reibschlüssig arbeitenden Einrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Lamellenkupplung oder -bremse, besonders bevorzugt um eine nasslaufende Lamellenkupplung oder Lamellenbremse. In einem Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Reibteil mit einer Reibfläche bereitgestellt. Bei dem Reibteil handelt es sich vorzugsweise um eine sogenannte Reiblamelle, die beispielsweise in einer der zuvor wähnten reibschlüssig arbeitenden Einrichtungen zum Einsatz kommen kann, also beispielsweise einer Lamellenkupplung oder -bremse. Es ist bei dieser Ausführungsform ferner besonders bevorzugt, wenn es sich bei dem Reibteil um eine Reiblamelle mit einem auf einem Reibbelagträger aufgebrachten Reibbelag handelt, der dann in einem vorangehenden Verfahrensschritt unter Erzeugung der Reibfläche auf dem Reibbelagträger aufgebracht wurde. So kann beispielsweise die dem Reibbelagträger abgewandte Seite des Reibbelages die Reibfläche des aus Reibbelagträger und Reibbelag zusammengesetzten Reibteiles bilden. In dem erwähnten vorangehenden Verfahrensschritt wird der Reibbelag vorzugsweise mit dem Reibbelagträger verklebt. Ist das Reibteil bereitgestellt, so wird anschließend das Vertiefungsmuster, vorzugsweise das Nutmuster, erzeugt, wobei dies erfindungsgemäß durch Abtragen erfolgt. Unter einem Abtragen ist hierbei das Abtrennen von Stoffteilchen von einem festen Körper, hier dem Reibbelag, ohne mechanische Einwirkung zu verstehen. So kann das Vertiefungs- bzw. Nutmuster beispielsweise durch thermisches, chemisches oder elektrochemisches Abtragen erzeugt werden. Da das Abtrennen der Stoffteilchen von dem Reibbelag beim Abtragen ohne mechanische Einwirkung erfolgt, ist der Ablauf des Verfahrens unabhängig von den mechanischen Eigenschaften des Reibteils, also beispielsweise des Reibbelages und des Reibbelagträgers. Während die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffes des Reibteils beim Fräsen der Vertiefungen oder Nuten starke Schwankungen hinsichtlich der Tiefe der Vertiefungen oder Nuten hervorrufen können, spielen diese beim Abtragen, also beim Abtrennen von Stoffteilchen ohne mechanische Einwirkung, eine vernachlässigbare Rolle. Durch das Abtragen wird vielmohr eine relativ große und gleichbleibende Tiefe der Vertiefungen und Nuten erzielt.
Um nach dem Erzeugen des Vertiefungsmusters durch Abtragen eine aufwendige Reinigung des Reibteils entbehrlich zu machen, wird das Vertiefungsmuster bzw. Nutmuster in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durch berührungsloses Abtragen erzeugt. Zu diesem berührungslosen Abtragen kann beispielsweise das funkenerosive Abtragen oder das Abtragen durch Lasertrennen zählen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wird das Vertiefungsmuster oder Nutmuster mittels eines Laserstrahls erzeugt. Das Abtragen mit Hilfe eines Laserstrahls hat sich von allen Abtragverfahren am besten bewährt. So kann mit Hilfe des Laserstrahls nicht nur eine besonders große Tiefe der Vertiefungen oder Nuten des Vertiefungs- oder Nutmusters erzielt werden, es hat sich auch gezeigt, dass mit Hilfe des Laserstrahls eine Nutkante besonders genau gefertigt werden kann, ohne dass die Nutkante stark abgerundet würde, wie beispielsweise beim Prägen, oder im Bereich der Nutkante ein über die Reibfläche hervorstehender Materialaufwurf entstünde, wie dies insbesondere beim Fräsen der Fall ist. Aufgrund der besonders genau herstellbaren Vertiefungs- oder Nutkante kann auch das spätere Verhalten des Reibteils beim Einsatz innerhalb der reibschlüssig arbeitenden Einrichtung relativ genau vorhergesagt werden. Darüber hinaus kann bei einem Einsatz eines Reibteils gemäß dieser Ausführungsform eine Verunreinigung der reibschlüssig arbeitenden Einrichtung weitgehend vermieden werden, zumal an den Nutkanten kein Materialaufwurf entsteht, der während des Betriebes abgerieben oder in die benachbarte Vertiefung oder Nut gedrückt werden könnte, wo dieser darüber hinaus das Verhalten des Reibteils negativ beeinflussen würde. Auch ist diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens relativ wirtschaftlich durchführbar, zumal auf aufwendige Werkzeuge, wie beispielsweise Prägestempel oder Fingerfräser, verzichtet werden kann, die überdies besonders verschleißanfällig sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Festkörperlaserstrahl, vorzugsweise ein Nd:YAG-Laserstrahl, oder ein Gaslaserstrahl, vorzugsweise ein CO₂-Laserstrahl, zum Erzeugen des Vertiefungs- oder Nutmusters verwendet. Bei dieser Ausführungsform hat sich insbesondere der Festkörperlaserstrahl bzw. der Nd:YAG-Laserstrahl bewährt, zumal dieser flexibler gesteuert, ausgerichtet oder geneigt werden konnte, um eine größtmögliche Freiheit bei der Gestaltung der Vertiefungen oder Nuten zu erzielen.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Papierreibbelag als Reibbelag auf den Reibbelagträger aufgebracht und vorzugsweise mit diesem verklebt. Bei einem Papierreibbelag sind die zuvor erwähnten Vorteile des berührungslosen Abtragens besonders stark ausgeprägt, zumal eine besonders große Tiefe der Vertiefungen oder Nuten erzielt werden kann, die überdies lediglich geringsten Schwankungen unterliegen. Darüber hinaus entsteht keinerlei Materialaufwurf im Bereich der Nutkante. Des Weiteren konnten keinerlei Ausfransungen an dem Papierreibbelag festgestellt werden, die nicht nur das Betriebsverhalten des Reibteils negativ beeinflussen würden, sondern vielmehr auch dessen Lebensdauer deutlich verkürzen könnten, zumal diese zu einem weiteren Einreißen des Papierreibbelages führen können. Von allen berührungslosen Abtragverfahren hat das berührungslose Abtragen mittels eines Laserstrahls bei der Verwendung eines Papierreibbelages die besten Ergebnisse hinsichtlich der Tiefe der Vertiefungen oder Nuten und der Geometrie der Vertiefungs- und Nutkanten erzielt. Auch konnten bei einem berührungslosen Abtragen mittels Laserstrahl keinerlei Ausfransungen an dem Papierreibbelag im Bereich der Schnittstelle festgestellt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens führen der Brennpunkt des Laserstrahls und das Reibteil eine Relativbewegung zueinander aus. Unter dem Brennpunkt im Sinne der vorliegenden Erfindung muss nicht zwangsläufig die streng physikalische Bedeutung des Wortes Brennpunkt gelten, vielmehr soll hier im Wesentlichen derjenige Bereich des Reibteils verstanden werden, auf den der Laserstrahl auftrifft. Der Begriff Relativbewegung macht überdies deutlich, dass es zunächst unerheblich ist, ob der Brennpunkt des Laserstrahls ortsfest angeordnet ist, während das Reibteil tatsächlich bewegt wird oder ob das Reibteil ortsfest angeordnet ist, während sich der Brennpunkt des Laserstrahls tatsächlich bewegt. Darüber hinaus ist es in diesem Zusammenhang ebenso möglich, dass weder der Brennpunkt noch das Reibteil ortsfest angeordnet sind, so dass sowohl der Brennpunkt als auch das Reibteil tatsächlich bzw. aktiv bewegt werden. Da durch die Neigung oder Ausrichtung des Laserstrahls jedoch gezielt Einfluss auf die Geometrie der Vertiefung oder Nut genommen werden kann, ohne dass dies eines größeren Aufwandes bedarf, ist es bei dieser Ausführungsform bevorzugt, wenn der Brennpunkt oder der Laserstrahl allein oder zumindest auch aktiv bewegt oder angetrieben wird. Bei dieser Ausführungsform wird der Brennpunkt durch die Relativbewegung zwischen dem Brennpunkt des Laserstrahls und dem Reibteil entlang mindestens einer Bahn über die Reibfläche des Reibteils geführt, so dass auf diese Weise eine Nut des Nutmusters erzeugt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Brennpunkt entlang einer von einer Geraden abweichenden Bahn über die Reibfläche geführt. Hier werden die Vorteile eines berührungslosen Abtragens mittels eines Laserstrahls gegenüber dem Erzeugen von Nuten durch Fräsen besonders deutlich. Während das Fräsen entlang einer von einer Geraden abweichenden Bahn schon aufgrund der Trägheit des Fräskopfes relativ zeitaufwendig ist, kann das berührungslose Abtragen mittels eines Laserstrahles im Bereich des Brennpunkts des Laserstrahls besonders schnell durchgeführt werden, zumal der Laserstrahl mit Hilfe eines beweglichen Spiegelsystems oder ähnlichem besonders schnell und einfach gesteuert werden kann, um den Brennpunkt entlang der von einer Geraden abweichenden Bahn zu führen. Bei dieser Ausführungsform ist es ferner bevorzugt, wenn die von einer Geraden abweichende Bahn bogenförmig, gekrümmt oder spiralförmig ausgebildet ist. Darüber hinaus sind die Vorteile des berührungslosen Abtragens mittels eines Laserstrahles dann besonders stark ausgeprägt, wenn die von einer Geraden abweichende Bahn einen stetigen Verlauf aufweist, wie dies bei dieser Ausführungsform weiterhin bevorzugt ist.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Brennpunkt des Laserstrahls entlang mindestens zweier Bahnen geführt, die sich in einem Kreuzungspunkt kreuzen. Aufgrund der Tatsache, dass der Brennpunkt bzw. Laserstrahl in dem Kreuzungspunkt der beiden Bahnen im Gegensatz zu den anderen Punkten entlang der jeweiligen Bahn doppelt so oft auf das Reibteil bzw. den Reibbelag einwirkt, entsteht im Kreuzungspunkt notgedrungen eine größere Nuttiefe als in den anderen Bereichen entlang der beiden Bahnen, ohne dass hierfür eine aufwendige Steuerung erforderlich wäre. Während beispielsweise ein Fingerfräser im Bereich des Kreuzungspunktes gezielt tiefer in das Material des Reibteils bzw. des Reibbelages gefahren werden müsste, muss der Brennpunkt bzw. der Laserstrahl einfach entlang der beiden Bahnen geführt werden, um zu demselben Ergebnis zu kommen. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass eine größere Nuttiefe im Bereich des Kreuzungspunktes der beiden Bahnen vorteilhaft hinsichtlich des Kühl- und Schmierverhaltens eines Kühl- und Schmiermittels innerhalb der Nuten ist, so dass Kühlung und Schmierung des Reibteils bei dieser Ausführungsform verbessert ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens endet eine der Bahnen in dem Kreuzungspunkt. Hier wird deutlich, dass sich die beiden Bahnen nicht zwangsläufig im klassischen Sinne kreuzen müssen, vielmehr wird auch hier in dem Kreuzungspunkt eine größere Nuttiefe mit den zuvor erwähnten Vorteilen erzielt.
Um die unterschiedliche Nuttiefe im Bereich des Kreuzungspunktes ohne eine zusätzliche Steuerung der Geschwindigkeit des Brennpunktes entlang der Bahnen, der Leistung des Laserstrahls oder ähnlichem erreichen zu können, wird der Brennpunkt des Laserstrahls in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest in den an den Kreuzungspunkt angrenzenden Bahnabschnitten mit gleichbleibender Leistung des Laserstrahls geführt. Hierdurch kann – wie dies bereits zuvor angedeutet wurde – ohne weitere bestimmte Steuerung eine größere Nuttiefe im Bereich des Kreuzungspunktes erzielt werden, wobei diese Nuttiefe in etwa doppelt so groß wäre, wie die Nuttiefe in den an den Kreuzungspunkt angrenzenden Bahnabschnitten.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der Laserstrahl, der in den an Kreuzungspunkt angrenzenden Bahnabschnitten eine gleichbleibende Leistung aufweist, und der Reibbelag derart aufeinander abgestimmt, dass der Reibbelag im Kreuzungspunkt vollständig, in den an den Kreuzungspunkt angrenzenden Bahnabschnitten jedoch nur teilweise durch den Laserstrahl abgetragen wird. Dieses Ziel kann beispielsweise durch die Abstimmung der Geschwindigkeit des Brennpunkts entlang der Bahnen auf das Material des verwendeten Reibbelages erreicht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Leistung des Laserstrahls verändert, während der Brennpunkt entlang der Bahn über die Reibfläche geführt wird. Durch Variieren der Leistung des Laserstrahls kann somit auf einfache Weise die Nuttiefe einer entlang der Bahn zu erzeugenden Nut variiert werden, um das Verhalten des Reibteils in verschiedenen Bereichen gezielt zu beeinflussen, ohne dass hierdurch ein Werkzeug, wie beispielsweise eine Fingerfräse, aufwendig und zeitintensiv nachgeführt werden müsste.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Größe des Brennpunktes verändert, während der Brennpunkt entlang der Bahn über die Reibfläche geführt wird. Auf diese Weise kann die Breite der entlang der Bahn zu erzeugenden Nut auf besonders einfache Weise variiert werden, um das Reib- und Schmierverhalten des Reibteils in unterschiedlichen Bereichen desselben gezielt zu beeinflussen. Dabei ist keine aufwendige Steuerung erforderlich, vielmehr kann die Größe des Brennpunktes relativ einfach über eine dem Laserstrahl zugeordnete Optik verändert werden. Demzufolge ist das berührungslose Abtragen mittels eines Laserstrahls auch bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dem Abtrennen mittels eines Fräsers deutlich überlegen, zumal sich die Abmessungen des Fräskopfes nicht ändern lassen, was zur Folge hat, dass derselbe Fräskopf mehrfach in diesem Bereich der Bahn eingesetzt werden müsste, um eine entsprechende Breite der zu erzeugenden Nut zu erzielen. Hierdurch ist das Fräsen wesentlich zeitaufwendiger als das erfindungsgemäße Verfahren in dieser Ausführungsform.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Nuttiefe der entlang der Bahn zu erzeugenden Nut des Nutmusters dadurch vorteilhaft variiert, dass die Geschwindigkeit des Brennpunktes entlang der Bahn verändert wird, während der Brennpunkt über die Reibfläche geführt wird. Auch hier ist kein Nachführen eines Werkzeuges, wie beispielsweise eines Fräswerkzeuges, nötig, zumal der Laserstrahl automatisch eine größere Nuttiefe in dem Reibteil oder Reibbelag erzielt, wenn dieser an einer Stelle länger verweilt als an anderen Stellen. Somit ermöglicht der Einsatz eines Laserstrahls zum berührungslosen Abtragen auch in diesem Fall ein besonders einfaches und schnelles Erzeugen des Nutmusters in der Reibfläche des Reibteils.
Vorangehend wurden bereits einige Methoden beschrieben, durch die die Nuttiefe der entlang der Bahn mit Hilfe des Laserstrahls zu erzeugenden Nut verändert werden kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt dies dadurch, dass der Brennpunkt des Laserstrahls mindestens zweimal entlang derselben Bahn geführt wird. Dies kann vorteilhaft sein, wenn ein Laser mit relativ geringer und gleichbleibender Leistung zum Einsatz kommt, weshalb es hier bevorzugt ist, wenn der Laserstrahl eine gleichbleibende Leistung aufweist. Darüber hinaus ist es bei dieser Ausführungsform von Vorteil, dass der Wärmeeintrag durch das Einwirken des Laserstrahls auf das Reibteil nicht am Stück, sondern nacheinander mit einer oder mehreren Unterbrechungen erfolgt, wodurch ein etwaiger negativer Einfluss des Wärmeeintrages in das Reibteil verringert wird. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Einsatz eines Laserstrahls zum Erzeugen der Nuten das Reibteil ohnehin geringer beeinflusst als dies bei einem Fräsen der Nuten der Fall ist. Bei dieser Ausführungsform ist es ferner besonders bevorzugt, wenn der Laserstrahl bei veränderter Neigung oder Ausrichtung desselben relativ zu dem Reibteil zweimal oder mehrmals entlang derselben Bahn geführt wird. So kann der Laserstrahl beim erstmaligen Durchlaufen der Bahn eine erste Neigung oder Ausrichtung aufweisen, mittels derer die Neigung einer ersten Nutflanke gezielt erzeugt wird, während der Laserstrahl beim zweiten Durchlaufen der Bahn eine zweite Neigung oder Ausrichtung relativ zu dem Reibteil aufweisen kann, mittels derer gezielt die Neigung der gegenüberliegenden zweiten Nutflanke der zu erzeugenden Nut geschaffen werden kann. Hieraus ist ersichtlich, dass der Einsatz eines Laserstrahles zum Erzeugen der Nuten des Nutmusters eine besonders flexible Gestaltung nicht nur der Nuttiefe, sondern auch der Nutflanken ermöglicht, worunter beispielsweise auch eine Nutflanke fällt, die mit der Reibfläche einen Winkel einschließt, der kleiner als 90° ist, wie dies später noch näher erläutert werden soll.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Laserstrahl zum Erzeugen des Vertiefungs- oder Nutmusters ferner zum Abtragen oder/und Schneiden des Reibbelagträgers verwendet. Mit anderen Worten können bei dieser Ausführungsform die üblicherweise getrennt voneinander ausgeführten Verfahrensschritte, die überdies einen Zwischentransport nötig machten, unmittelbar aufeinander folgen, indem das gleiche Verfahren, nämlich das Abtragen oder Schneiden mittels eines Laserstrahls, auch zur Veränderung des Reibbelagträgers eingesetzt wird. Hierbei ist es bevorzugt, wenn dies auf derselben Bearbeitungsstation erfolgt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens ein Durchgangsloch innerhalb des Reibteils mit Hilfe des Laserstrahls erzeugt. Wie bereits unter Bezugnahme auf die vorangehend beschriebene Ausführungsform angedeutet, übernimmt der Laserstrahl hierbei also nicht nur die Funktion des Erzeugens eines Nutmusters, vielmehr wird das Reibteil durch Erzeugen des Durchgangsloches mit Hilfe des Laserstrahls weiter dahingehend modifiziert, dass zwischen den einander abgewandten Seiten des Reibteils ein Druckausgleich erfolgen kann, wenn das Reibteil innerhalb einer reibschlüssig arbeitenden Einrichtung zum Einsatz kommt. Somit kann das Schmier- und Reibverhalten des Reibteils positiv beeinflusst werden, ohne dass ein zusätzlicher Verfahrensschritt an einer weiteren bzw. anderen Bearbeitungsstation erforderlich wäre. Bei dieser Ausführungsform ist es ferner bevorzugt, wenn das Durchgangsloch an einem Punkt entlang einer der Bahnen erzeugt wird, was beispielsweise durch ein kurzzeitiges Anhalten oder Verlangsamen des Brennpunktes beim Bewegen desselben entlang der Bahn ohne größeren Aufwand erzielt werden kann.
Um den Aufwand beim Aufbringen des Reibbelages auf den Reibbelagträger zu reduzieren, wird der Reibbelag in einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Erzeugung der Außen- oder/und Innenkante des Reibbelages mit Hilfe des Laserstrahls geschnitten. Da die Außen- oder/und Innenkante des Reibbelages bei dieser Ausführungsform also erst dann erzeugt wird, wenn der Reibbelag bereits auf den Reibbelagträger aufgebracht wurde, erübrigt sich beim vorangehenden Aufbringen des Reibbelages eine aufwendige und exakte Positionierung desselben. Der Reibbelag kann vielmehr einen Überstand aufweisen, der mit Hilfe des Laserstrahls abgeschnitten werden kann. So ist es bei dieser Ausführungsform ferner bevorzugt, wenn der Reibbelag unter Entfernung eines Überstandes des Reibbelages über die Außen- oder/und Innenkante des Reibbelagträgers mit Hilfe des Laserstrahls geschnitten wird. Um einem starken Verschleiß des Reibbelages an dessen Außen- oder/und Innenkante entgegenzuwirken, insbesondere einem Ausfransen des Reibbelages, sofern ein Papierreibbelag zum Einsatz kommt, ist es bei dieser Ausführungsform ferner bevorzugt, wenn der Reibbelag unter Erzeugung einer Fase oder Abschrägung an der Außen- oder/und Innenkante des Reibbelages mit Hilfe des Laserstrahls geschnitten wird. Es ist bei dieser Ausführungsform ferner bevorzugt, wenn der Brennpunkt auf einer ringförmigen oder kreisförmigen Bahn geführt wird, um den Reibbelag unter Erzeugung der Außen- oder/und Innenkante des Reibbelages zu schneiden.
Wie bereits zuvor angedeutet, kann die Neigung oder Ausrichtung des Laserstrahls relativ einfach über eine Optik verändert werden, um eine flexible Nutgestaltung zu ermöglichen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Laserstrahl unter Erzeugung einer Vertiefungs- oder Nutkante geneigt oder ausgerichtet, die einen Winkel einschließt, der kleiner als 90° ist. Dies hat zur Folge, dass ein Reibteil geschaffen wird, dessen Reibfläche trotz eines großen Fassungsvermögens der Vertiefungen oder Nuten relativ groß ist. Ein derartiges Verlagern von Teilen der Vertiefung oder Nut in axiale Richtung hinter die Reibfläche ist beim Prägen gar nicht möglich und beim Fräsen nur unter deutlich erhöhtem Aufwand, wobei die von den mechanischen Eigenschaften des Reibteils bzw. des Reibbelages hervorgerufene Ungenauigkeit beim Fräsen zu einer relativ instabilen Reibfläche im Bereich der Nutkante führen kann. Bei. dieser Ausführungsform ist es ferner bevorzugt, wenn der Laserstrahl unter Erzeugung einer Vertiefungs- oder Nutkante geneigt oder ausgerichtet wird, die einen Winkel einschließt, der kleiner als 70° ist, um eine Aufnahmekapazität der Vertiefung oder Nut zu schaffen, die einen deutlichen Einfluss auf das Verhalten des Reibteils innerhalb der reibschlüssig arbeitenden Einrichtung hat. Es hat sich jedoch überdies gezeigt, dass dieser Winkel nicht kleiner als 45° sein sollte, wie dies bei dieser Ausführungsform weiterhin bevorzugt ist, zumal die Stabilität der Reibfläche im Bereich der Nutkante bei kleineren Winkeln absinken kann. Um den zuvor erwähnten Vorteil eines von der Vertiefungs- oder Nutkante eingeschlossenen Winkels, der kleiner als 90° ist, noch zu erhöhen, wird der Laserstrahl bei dieser Ausführungsform besonders bevorzugt unter Erzeugung eines schwalbenschwanzförmigen Vertiefungs- oder Nutquerschnitts geneigt oder ausgerichtet. Man kann auch davon sprechen, dass der Laserstrahl derart geneigt oder ausgerichtet wird, dass beide einander gegenüberliegenden Vertiefungs- oder Nutkanten den zuvor erwähnten Winkel einschließen, der kleiner als 90°, vorzugsweise kleiner als 70°, ist. Um diese Schwalbenschwanzform des Vertiefungs- oder Nutquerschnitts zu erhalten, kann der Brennpunkt beispielsweise zweimal entlang derselben Bahn geführt werden, wobei die beiden Durchläufe jeweils mit einer anderen Neigung oder Ausrichtung des Laserstrahls relativ zu dem Reibteil durchgeführt werden, wie dies bereits zuvor unter Bezugnahme auf eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargelegt wurde.
Das erfindungsgemäße Reibteil für eine reibschlüssig arbeitende Einrichtung weist eine Reibfläche auf, in der ein durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugbare oder erzeugte Vertiefungsmuster vorgesehen ist. Das Reibteil ist dabei vorzugsweise für eine Lamellenkupplung oder -bremse, besonders bevorzugt für eine nasslaufende Lamellenkupplung oder -bremse, ausgelegt. Wie bereits zuvor unter Bezugnahme auf das erfindungsgemäße Verfahren dargelegt, handelt es sich bei dem Reibteil vorzugsweise um eine Reiblamelle, besonders bevorzugt um eine Reiblamelle mit einem auf einem Reibbelagträger aufgebrachten, die Reibfläche ausbildenden Reibbelag, wobei der Reibbelag vorzugsweise von einem Papierreibbelag gebildet wird. Bei dem Reibbelagträger handelt es sich hingegen vorzugsweise um einen metallischen, besonders bevorzugt stählernen, Reibbelagträger, auf den der Papierreibbelag vorzugsweise aufgeklebt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reibteils weist mindestens eine Nut des Nutmusters, vorzugsweise alle Nuten, einen von einer Geraden abweichenden Verlauf, besonders bevorzugt einen bogenförmigen, gekrümmten oder spiralförmigen, gegebenenfalls stetigen, Verlauf auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reibteils kreuzen sich zwei Nuten des Nutmusters in der Reibfläche des Reibteils in einem Kreuzungspunkt, in dem die Nuttiefe größer als in den an den Kreuzungspunkt angrenzenden Nutabschnitten ausgebildet ist. Hierdurch kann ein verbessertes Kühl- und Schmierverhalten des Reibteils erreicht werden. Bei dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, wenn eine der Nuten in dem Kreuzungspunkt endet, so dass die beiden Nuten beispielsweise ein Y-förmiges Nutmuster ausbilden. Darüber hinaus ist es bei dieser Ausführungsform bevorzugt, wenn der Nutgrund der Nuten von dem Reibbelag, im Kreuzungspunkt jedoch von dem Reibbelagträger gebildet ist. Auf diese Weise bleibt einerseits der Zusammenhalt des Reibbelages in demjenigen Bereich der Nuten erhalten, in dem der Nutgrund von dem Reibbelag selbst gebildet ist, während im Kreuzungspunkt der Nuten die maximale Aufnahmekapazität für Kühl- oder Schmieröl geschaffen wird, die sich positiv auf das Kühl- und Schmierverhalten des Reibteils auswirkt.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reibteils weist mindestens eine Nut des Nutmusters einen Nutkante auf, die einen Winkel einschließt, der kleiner als 90°, vorzugsweise kleiner als 70°, ist, wobei der Vertiefungs- oder Nutquerschnitt der Nut besonders bevorzugt schwalbenschwanzförmig ist. Wie bereits unter Bezugnahme auf das erfindungsgemäße Verfahren erläutert, wird hierdurch eine Nut mit großer Aufnahmekapazität geschaffen, ohne dabei die Größe der Reibfläche zu stark zu reduzieren. Um dabei die Stabilität des Reibbelages nicht zu stark einzuschränken, ist der Winkel, der von der Nutkante eingeschlossen ist, besonders bevorzugt nicht kleiner als 45°.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Vorderansicht eines Reibteils nach dem Aufbringen des Reibbelages,
2 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A von 1,
3 die Schnittdarstellung von 2 nach dem Schneiden des Reibbelages mit Hilfe eines Laserstrahls,
4 einen Ausschnitt von 1 im Anschluss an das Schneiden des Reibbelages mit Hilfe des Laserstrahls zur Veranschaulichung der Bahnen, entlang derer der Brennpunkt des Laserstrahls beim Erzeugen eines Nutmusters geführt wird,
5 eine Schnittdarstellung entlang der ersten Bahn von 4 nach dem Erzeugen des Nutmusters mit Hilfe des Laserstrahls,
6 eine Schnittdarstellung entlang der ersten Bahn von 4 nach dem Erzeugen des Nutmusters mit Hilfe des Laserstrahls gemäß einer zweiten Variante des erindungsgemäßen Verfahrens,
7 eine Querschnittsdarstellung einer Ausführungsvariante der durch den Laserstrahl erzeugten Nuten,
8 eine Längsschnittdarstellung der durch eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugten Nuten und
9 eine Draufsicht auf eine durch eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugte Nut.
Nachstehend wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 erläutert.
So wird zunächst der Reibbelagträger 2 eines Reibteils 4 bereitgestellt. Bei dem Reibteil 4 handelt es sich vorzugsweise um eine Reiblamelle 6 für eine reibschlüssig arbeitende Einrichtung, vorzugsweise eine Lamellenkupplung oder Lamellenbremse. Der Reibbelagträger 2 ist im Wesentlichen kreisscheibenförmig oder ringförmig ausgebildet und weist eine sich in den beiden entgegengesetzten axialen Richtungen 8, 10 erstreckende Drehachse 12 auf. In 1 sind darüber hinaus die einander entgegengesetzten radialen Richtungen 14, 16 sowie die beiden einander entgegengesetzten Umfangsrichtungen 18, 20 des Reibbelagträgers 2 und somit des gesamten Reibteils 4 anhand entsprechender Pfeile angedeutet. Der Reibbelagträger 2, der aus Metall, vorzugsweise aus Stahl, besteht, weist eine in radialer Richtung 14 nach außen weisende Außenkante 22 und eine in radialer Richtung 16 nach innen weisende Innenkante 24 auf. An der Innenkante 24 ist eine Verzahnung 26 ausgebildet, so dass der Reibbelagträger 2 die Grundlage für eine Innenlamelle ausbildet. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass das Reibteil 4 bzw. die Reiblamelle 6 ebenso als Außenlamelle ausgebildet sein könnte, wobei die Verzahnung 26 in diesem Fall an der Außenkante 22 vorgesehen wäre.
Nach dem Bereitstellen des Reibbelagträgers 2 wird ein Reibbelag, bei dem es sich hier um einen Papierreibbelag 28 handelt, auf die in axiale Richtung 8 weisende Vorderseite 30 des Reibbelagträgers 2 aufgebracht, wobei der Papierreibbelag 28 vorzugsweise mit der Vorderseite 30 verklebt wird. In entsprechender Weise wird ein weiterer Papierreibbelag 32 bereitgestellt, der auf die in axiale Richtung 10 weisende Rückseite 34 des Reibbelagträgers 2 aufgebracht wird, wobei auch hier der Papierreibbelag 32 vorzugsweise mit der Rückseite 34 des Reibbelagträgers 2 verklebt wird. Bei der hier entstehenden Reiblamelle 6 handelt es sich folglich um eine beidseitig mit Reibbelag versehene Reiblamelle 6. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass es sich ebenso um eine Reiblamelle 6 handeln könnte, die nur einseitig mit einem Reibbelag versehen ist, wobei in diesem Fall auf einen der beiden Papierreibbeläge 28, 32 verzichtet werden könnte. Da der Aufbau der beiden Reibbelagbeläge 28, 32 im Wesentlichen derselbe ist und sich auch die weitere Behandlung im Wesentlichen ähnelt, wird nachstehend in erster Linie auf den Papierreibbelag 28 eingegangen, wobei die Beschreibung in entsprechender Weise auch für den Papierreibbelag 32 gilt.
Der Papierreibbelag 28 ist – wie auch der Reibbelagträger 2 – im Wesentlichen ringscheibenförmig oder kreisscheibenförmig ausgebildet. Wenngleich in 1 ein in Umfangsrichtung 18, 20 durchgehend ausgebildeter Papierreibbelag 28 dargestellt ist, so kann der Papierreibbelag 28 auch in mehreren Segmenten, also beispielsweise in Ringscheibensegmenten, auf die Vorderseite 30 aufgebracht werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde in 1 jedoch auf eine segmentierte Darstellung des Papierreibbelages 28 verzichtet. In jedem Fall weist der Papierreibbelag 28 eine dem Reibbelagträger 2 abgewandte Seite auf, die die Reibfläche 36 des Reibteils 4 bzw. der Reiblamelle 6 bildet. So bildet der Papierreibbelag 28 die in axiale Richtung 8 nach vorne weisende Reibfläche 36 des Reibteils 4 bzw. der Reiblamelle 6 aus, während der Papierreibbelag 32 die in axiale Richtung 10 nach hinten weisende Reibfläche 38 des Reibteils 4 bzw. der Reiblamelle 6 ausbildet. Hierbei sind die Reibflächen 36 bzw. 38 vorzugsweise parallel zu der Vorder- bzw. Rückseite 30 bzw. 34 des Reibbelagträgers 2 ausgerichtet.
Wie insbesondere aus 2 ersichtlich, ist die Reibfläche 36 bzw. 38 in den einander entgegengesetzten radialen Richtungen 14, 16 größer dimensioniert als dies erforderlich ist. So weist der Papierreibbelag 28 sowohl einen Überstand 40 in radialer Richtung 14 nach außen als auch einen Überstand 42 in radialer Richtung 16 nach innen auf. Der Überstand 40 steht sogar in radialer Richtung 14 nach außen über die Außenkante 22 des Reibbelagträgers 2 hervor. Um die beiden Überstände 40, 42 zu beseitigen und eine genau umrissene Reibfläche 36 zu schaffen, wird der Papierreibbelag 28 unter Erzeugung der Außenkante 44 und der Innenkante 46 des Papierreibbelages 28 mit Hilfe eines Laserstrahls 48 geschnitten, der in 3 lediglich schematisch angedeutet ist. Dabei wird der Brennpunkt des Laserstrahls 48 auf einer äußeren ring- oder kreisförmigen Bahn 50 geführt, um die Außenkante 44 des Papierreibbelages 28 zu erzeugen. In entsprechender Weise wird der Brennpunkt des Laserstrahls 48 auf einer inneren ring- oder kreisförmigen Bahn 52 geführt, um die Innenkante 46 des Papierreibbelages 28 zu schaffen. Hierdurch werden die Überstände 40 bzw. 42 entfernt. Wie aus 3 ferner ersichtlich, folgt das Abschneiden der Überstände 40 bzw. 42 jeweils unter Erzeugung einer Fase oder Abschrägung 54, 56 an der Außenkante 44 bzw. der Innenkante 46 des Papierreibbelages 28, was dessen Zusammenhalt bzw. dessen Stabilität an der Außen- und Innenkante 44, 46 erhöht. Die Fase oder Abschrägung 54 56 ist vorzugsweise um 45° geneigt.
Nachdem nunmehr das Reibteil 4 bzw. die Reiblamelle 6 bestehend aus Reibbelagträger 2 und den Papierreibbeläge 28, 32 bereitgestellt ist, wird ein Vertiefungsmuster, das im vorliegenden Beispiel ein Nutmuster sein soll, in der Reibfläche 36 des Papierreibbelages 28 erzeugt, wobei dies in entsprechender Weise auch in der Reibfläche 38 des Papierreibbelages 32 erfolgen kann, wie dies vorstehend bereits angedeutet wurde. Dabei soll die Vorgehensweise beispielhaft unter Bezugnahme auf die 4 und 5 für einen Teil des zu erzeugenden Nutmusters erläutert werden.
Das Erzeugen des Nutmusters erfolgt durch Abtrennen von Stoffteilchen von dem Papierreibbelag 28 ohne mechanische Einwirkung, das heißt, es handelt sich um ein Abtragen. Darüber hinaus soll das Abtragen in der dargestellten Form berührungslos erfolgen, wobei in der dargestellten Ausführungsform zu diesem Zweck der Laserstrahl 48 verwendet wird, der zuvor zum Schneiden des Papierreibbelages 28 entlang der äußeren und inneren Bahn 50, 52 verwendet wurde, um die Außen- und Innenkante 44, 46 des Papierreibbelages 28 zu erzeugen. Als Laserstrahl 48 kommt ein Festkörperlaserstrahl, vorzugsweise ein Nd:YAG-Laserstrahl zum Einsatz. Alternativ könnte auch ein Gaslaserstrahl, vorzugsweise ein CO₂-Laserstrahl, verwendet werden, der Festkörperlaserstrahl bzw. Nd:YAG-laserstrahl ist jedoch bevorzugt.
Um das erwähnte Muster zu erzeugen, führen der Brennpunkt des Laserstrahls 48 und das Reibteil 4 bzw. die Reiblamelle 6 eine Relativbewegung zueinander aus. Hierbei ist es grundsätzlich unerheblich, ob der Brennpunkt des Laserstrahls 48 ortsfest ausgebildet ist, während das Reibteil 4 aktiv bewegt wird, das Reibteil 4 ortsfest ausgebildet ist, während der Brennpunkt des Laserstrahls 48 aktiv bewegt wird, oder sowohl der Brennpunkt des Laserstrahls 48 als auch das Reibteil 4 aktiv bewegt werden. Es ist jedoch von Vorteil, wenn zumindest die Neigung oder Ausrichtung des Laserstrahls 48 aktiv verändert werden kann. Durch die erwähnte Relativbewegung wird der Brennpunkt des Laserstrahls 48 entlang mindestens zweier Bahnen über die Reibfläche 36 geführt, nämlich entlang einer ersten Bahn 58 und entlang einer zweiten Bahn 60, die in 4 angedeutet sind. Beide Bahnen 58, 60 weisen einen von einer Geraden abweichenden Verlauf auf, wobei die beiden Bahnen 58, 60 vorzugsweise bogenförmig, gekrümmt oder spiralförmig ausgebildet sind. Aus 4 ist ferner ersichtlich, dass die beiden Bahnen 58, 60 jeweils einen stetigen Verlauf aufweisen. Darüber hinaus kreuzen sich die beiden Bahnen 58, 60 in einem Kreuzungspunkt 62, wobei die erste Bahn 58 zwei an den Kreuzungspunkt 62 angrenzende Bahnabschnitte 64 und 66 und die zweite Bahn 60 zwei an den Kreuzungspunkt 62 angrenzende Bahnabschnitte 68, 70 aufweist. Wenngleich in 4 ein klassisches Kreuzen der beiden Bahnen 58, 60 gezeigt ist, so ist es doch ebenso möglich, dass eine der beiden Bahnen 58 bzw. 60 in dem Kreuzungspunkt 62 endet, so dass sinngemäß lediglich drei Bahnabschnitte an den Kreuzungspunkt 62 angrenzen.
Wie aus 5 ersichtlich, wird hierdurch entlang der ersten Bahn 58 eine erste Nut 72 erzeugt, während entlang der zweiten Bahn 60 eine zweite Nut 74 erzeugt wird. Da der Laserstrahl 48 im Kreuzungspunkt 62 zweimal so oft auf den Papierreibbelag 28 bzw. das Reibteil 4 einwirkt, als dies in den an den Kreuzungspunkt 62 angrenzenden Bahnabschnitten 64, 66, 68, 70 der Fall ist, wird im Bereich des Kreuzungspunktes 62 eine Nuttiefe N_K erzielt, die größer als die Nuttief N_B in den an den Kreuzungspunkt 62 angrenzenden Bahn- bzw. Nutabschnitten 64, 66, 68, 70 ist. In der Ausführungsvariante nach 5 wurde der Laserstrahl 48 dabei derart gesteuert, dass dieser in den an den Kreuzungspunkt 62 angrenzenden Bahnabschnitten 64, 66, 68, 70 mit der gleichen Leistung betrieben wurde. Darüber hinaus ist der Laserstrahl 48 mit der gleichen Leistung in den an den Kreuzungspunkt 62 angrenzenden Bahnabschnitten 64, 66, 68, 70 derart auf den Papierreibbelag 32 abgestimmt, dass der Papierreibbelag 28 im Kreuzungspunkt 62 vollständig, in den an den Kreuzungspunkt 62 angrenzenden Bahn- oder Nutabschnitten 64, 66, 68, 70 jedoch nur teilweise abgetragen wird. Auf diese Weise wird der Nutgrund 76 im Kreuzungspunkt 62 von der Vorderseite 30 des Reibbelagträgers 2 gebildet, während der Nutgrund 78 zumindest in den entsprechenden Nutabschnitten 64, 66, 68, 70 der Nuten 72, 74 von einem verbleibenden Rest des Papierreibbelages 28 gebildet wird. Dies bringt Vorteile hinsichtlich des Zusammenhalts des Papierreibbelages 28, außerdem bleibt der Reibbelagträger 2 hierdurch weitgehend unbeeinflusst von dem Laserstrahl 48. Dennoch ist es auch möglich, sowohl im Kreuzungspunkt 62 als auch in der ersten und zweiten Nut 72, 74 die maximale Nuttiefe zu erreichen, so dass der Nutgrund 76 im Kreuzungspunkt 62 als auch der Nutgrund 78 in der ersten und zweiten Nut 72, 74 von dem Reibbelagträger 2 gebildet wird, wie dies in 6 angedeutet ist. Aber auch bei dieser Ausführungsvariante wird im Kreuzungspunkt 62 eine Nuttiefe N_K erzielt, die größer als die Nuttiefe N_B in den an den Kreuzungspunkt 62 angrenzenden Bahn- oder Nutabschnitten 64, 66, 68, 70 ist, zumal der Laserstrahl 48 bei dieser Ausführungsvariante ein zusätzliches Abtragen von Material des Reibbelagträgers 2 im Kreuzungspunkt 62 bewirkt.
Bei beiden Ausführungsvarianten nach den 5 und 6 wird der Laserstrahl 48 ferner zum Abtragen oder/und Schneiden des Reibbelagträgers 2 selbst verwendet. Wie aus 4 in Verbindung mit einer der 5 und 6 ersichtlich, wird an einem Punkt 80 der ersten Bahn 58 mit Hilfe des Laserstrahls 48 ein Durchgangsloch 82 erzeugt, das sich in axialer Richtung 8, 10 durch den Reibbelagträger 2 und die beiden Papierreibbeläge 28, 32 erstreckt. Sollte der Laserstrahl 48 eine gleichbleibende Leistung haben, so kann dieses Durchgangsloch 82 im Punkt 80 beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass der Brennpunkt im Rahmen seiner Bewegung entlang der ersten Bahn 58 am Punkt 80 kurz angehalten oder zumindest verlangsamt wird, so dass ausreichend Zeit verbleibt, um das Durchgangsloch 82 mit Hilfe des Laserstrahls 48 zu schneiden. Alternativ könnte natürlich auch die Leistung im Punkt 80 erhöht werden.
7 veranschaulicht eine weitere Ausführungsvariante zur Gestaltung der Nuten 72 oder 74. So wird der Laserstrahl 48 hier unter Erzeugung einer Vertiefungs- oder Nutkante 84 geneigt oder ausgerichtet, die einen Winkel α einschließt, der kleiner als 90°, vorzugsweise kleiner als 70° ist, besonders bevorzugt jedoch mindestens 45° beträgt. Genauer gesagt wird der Winkel α der Nutkante 84 jeweils von der Reibfläche 36 und der jeweiligen Nutflanke 86 eingeschlossen. Da im vorliegenden Beispiel beide einander gegenüberliegenden Nutflanken 86 betroffen sind, weist die Nut 72 bzw. 74 einen schwalbenschwanzförmigen Vertiefungs- oder Nutquerschnitt auf. Bei dieser Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn der Brennpunkt mindestens zweimal entlang derselben Bahn geführt wird, wobei dies vorzugsweise bei gleichbleibender Leistung des Laserstrahls 48 erfolgt. Um dabei zunächst die eine Nutflanke 86 und anschließend die gegenüberliegende Nutflanke 86 zu bearbeiten, wird der Laserstrahl 48 zunächst mit einer ersten Neigung oder Ausrichtung entlang der Bahn geführt, um den Laserstrahl 48 beim zweiten Mal mit einer zweiten, gegenüber der ersten Neigung oder Ausrichtung veränderten Neigung oder Ausrichtung entlang der genannten Bahn zu führen. Dabei ist stets die Neigung bzw. Ausrichtung des Laserstrahls 48 in Relation zu dem Reibteil 4 bzw. der Reiblamelle 6 von Bedeutung.
8 veranschaulicht eine weitere Ausführungsvariante beim Erzeugen der vorangehend beschriebenen Nuten 72 bzw. 74. Hier wird die Leistung des Laserstrahls 48 beim Bewegen des Brennpunktes entlang der Bahn 58, 60 verändert, um eine unstetige Veränderung – hier für den Papierreibbelag 28 angedeutet – oder auch eine stetige Veränderung – hier für den Papierreibbelag 32 angedeutet – der Nuttiefe in Erstreckungsrichtung der jeweiligen Nut 72 bzw. 74 zu erreichen. Alternativ oder ergänzend kann die Veränderung der Nuttiefe in Erstreckungsrichtung der Nut 72 bzw. 74 auch dadurch bewirkt werden, dass die Geschwindigkeit des Brennpunktes entlang der Bahn 58 bzw. 60 verändert wird. In Bereichen einer relativ geringen Geschwindigkeit des Brennpunktes wird folglich mehr Material abgetragen, so dass hier eine größere Nuttiefe N_B entsteht, als in Bereichen, in denen der Brennpunkt relativ schnell über die Reibfläche 36 bewegt wird.
9 dient der Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens zur Erzeugung der Nuten 72, 74, bei der die quer zur Erstreckungsrichtung der Nut 72, 74 gemessene Nutbreite B verändert wird. In diesem Fall wird die Größe des Brennpunktes, der in 9 jeweils gestrichelt angedeutet ist, verändert, während der Brennpunkt entlang der Bahn 58 bzw. 60 über die Reibfläche 36 geführt wird. Somit verändert sich die Nutbreite B in der Erstreckungsrichtung der Nut 72 bzw. 74.
Bezugszeichenliste

2: Reibbelagträger
4: Reibteil
6: Reiblamelle
8: axiale Richtung
10: axiale Richtung
12: Drehachse
14: radiale Richtung
16: radiale Richtung
18: Umfangsrichtung
20: Umfangsrichtung
22: Außenkante
24: Innenkante
26: Verzahnung
28: Papierreibbelag
30: Vorderseite
32: Papierreibbelag
34: Rückseite
36: Reibfläche
38: Reibfläche
40: Überstand
42: Überstand
44: Außenkante
46: Innenkante
48: Laserstrahl
50: äußere Bahn
52: innere Bahn
54: Fase oder Abschrägung
56: Fase oder Abschrägung
58: erste Bahn
60: zweite Bahn
62: Kreuzungspunkt
64: Bahnabschnitt
66: Bahnabschnitt
68: Bahnabschnitt
70: Bahnabschnitt
72: erste Nut
74: zweite Nut
76: Nutgrund
78: Nutgrund
80: Punkt
82: Durchgangsloch
84: Nutkante
86: Nutflanke
α: Winkel
B: Nutbreite
N_B: Nuttiefe
N_K: Nuttiefe

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines Vertiefungsmusters, vorzugsweise eines Nutmusters, in der Reibfläche (36) eines Reibteils (4) für eine reibschlüssig arbeitende Einrichtung, vorzugsweise eine Lamellenkupplung oder -bremse, mit den Verfahrensschritten Bereitstellen eines Reibteils (4) mit einer Reibfläche (36), vorzugsweise einer Reiblamelle (6), besonders bevorzugt einer Reiblamelle (6) mit einem auf einem Reibbelagträger (2) aufgebrachten Reibbelag, gegebenenfalls Papierreibbelag (28), der in einem vorangehenden Verfahrensschritt unter Erzeugung der Reibfläche (36) auf den Reibbelagträger (2) aufgebracht wurde, und Erzeugen des Vertiefungsmusters durch Abtragen, vorzugsweise durch berührungsloses Abtragen, besonders bevorzugt mittels eines Laserstrahls (48).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Brennpunkt des Laserstrahls (48) und das Reibteil (4) eine Relativbewegung zueinander ausführen, durch die der Brennpunkt des Laserstrahls (48) entlang mindestens einer Bahn (58, 60) über die Reibfläche (36) geführt wird, wobei der Brennpunkt vorzugsweise entlang einer von einer Geraden abweichenden Bahn (58, 60), besonders bevorzugt einer bogenförmigen, gekrümmten oder spiralförmigen Bahn (58, 60), die gegebenenfalls einen stetigen Verlauf aufweist, über die Reibfläche (36) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Brennpunkt entlang mindestens zweier Bahnen (58, 60) geführt wird, die sich in einem Kreuzungspunkt (62) kreuzen, wobei eine der Bahnen vorzugsweise in dem Kreuzungspunkt (62) endet oder/und der Brennpunkt vorzugsweise zumindest in den an den Kreuzungspunkt (62) angrenzenden Bahnabschnitten (64, 66, 68, 70) mit gleichbleibender Leistung des Laserstrahls (48) geführt wird, wobei der Laserstrahl (48) mit gleichbleibender Leistung in den an den Kreuzungspunkt (62) angrenzenden Bahnabschnitten (64, 66, 68, 70) und der Reibbelag besonders bevorzugt derart aufeinander abgestimmt werden, dass der Reibbelag im Kreuzungspunkt (62) vollständig, in den an den Kreuzungspunkt (62) angrenzenden Bahnabschnitten (64, 66, 68, 70) nur teilweise abgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei dem die Leistung des Laserstrahls (48), die Größe des Brennpunktes oder/und die Geschwindigkeit des Brennpunktes entlang der Bahn (58, 60) verändert wird, während der Brennpunkt über die Reibfläche (36) geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem der Brennpunkt mindestens zweimal entlang derselben Bahn (58; 60) geführt wird, vorzugsweise bei gleichbleibender Leistung des Laserstrahls (48), besonders bevorzugt bei veränderter Neigung oder Ausrichtung des Laserstrahls (48) relativ zu dem Reibteil (4).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Laserstrahl (48) ferner zum Abtragen oder/und Schneiden des Reibbelagträgers (2) verwendet wird oder/und bei dem mindestens ein Durchgangsloch (82) innerhalb des Reibteils (4) mit Hilfe des Laserstrahls (48) erzeugt wird, wobei das Durchgangsloch (82) vorzugsweise an einem Punkt (80) entlang einer der Bahnen (58, 60) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Reibbelag unter Erzeugung der Außen- oder/und Innenkante (44, 46) des Reibbelages mit Hilfe des Laserstrahls (48) geschnitten wird, wobei dies vorzugsweise unter Entfernung eines Überstandes (40, 42) des Reibbelages über die Außen- oder/und Innenkante (22, 24) des Reibbelagträgers (2) oder/und unter Erzeugung einer Fase oder Abschrägung (54, 56) an der Außen- oder/und Innenkante (44, 46) des Reibbelages erfolgt, und der Brennpunkt besonders bevorzugt auf einer ringförmigen oder kreisförmigen Bahn (50, 52) geführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Laserstrahl (48) unter Erzeugung einer Vertiefungs- oder Nutkante (84) geneigt oder ausgerichtet wird, die einen Winkel (α) einschließt, der kleiner als 90°, vorzugsweise kleiner als 70°, ist, wobei der Laserstrahl (48) besonders bevorzugt unter Erzeugung eines schwalbenschwanzförmigen Vertiefungs- oder Nutquerschnitts geneigt oder ausgerichtet wird.
Reibteil (4) für eine reibschlüssig arbeitende Einrichtung, vorzugsweise eine Lamellenkupplung oder bremse, besonders bevorzugt eine nasslaufende Lamellenkupplung oder -bremse, mit einer Reibfläche (36), vorzugsweise Reiblamelle (6), besonders bevorzugt Reiblamelle (6) mit einem auf einem Reibbelagträger (2) aufgebrachten, die Reibfläche (36) ausbildenden Reibbelag, gegebenenfalls Papierreibbelag (28), wobei in der Reibfläche (36) ein durch ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche erzeugbares oder erzeugtes Vertiefungsmuster, vorzugsweise Nutmuster, vorgesehen ist.
Reibteil (4) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Nut (72, 74) des Nutmusters, vorzugsweise alle Nuten (72, 74), einen von einer Geraden abweichenden Verlauf, besonders bevorzugt einen bogenförmigen, gekrümmten oder spiralförmigen, gegebenenfalls stetigen, Verlauf aufweist oder/und dass sich zwei Nuten (72, 74) des Nutmusters in einem Kreuzungspunkt (62) kreuzen, in dem die Nuttiefe (N_K) größer als in den an den Kreuzungspunkt (62) angrenzenden Nutabschnitten ausgebildet ist, wobei vorzugsweise eine der Nuten (72, 74) in dem Kreuzungspunkt (62) endet oder/und der Nutgrund (78) der Nuten (72, 74) besonders bevorzugt von dem Reibbelag, im Kreuzungspunkt (62) jedoch von dem Reibbelagträger (2) gebildet ist, oder/und dass mindestens eine Nut (72, 74) des Nutmusters eine Nutkante (84) aufweist, die einen Winkel (α) einschließt, der kleiner als 90°, vorzugsweise kleiner als 70°, ist, wobei der Vertiefungs- oder Nutquerschnitt der Nut (72, 74) besonders bevorzugt schwalbenschwanzförmig ist.