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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Reibbelags, der dazu bestimmt ist, für eine Reibscheibe einer Kraftfahrzeugkupplung, insbesondere einer Doppelkupplung, verwendet zu werden.
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Eine Doppelkupplung ermöglicht es, die Welle des Motors des Fahrzeugs mit der einen oder der anderen von zwei koaxialen Eingangswellen eines Getriebes, das vollautomatisierten Typs sein kann, zu koppeln.
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So ermöglicht es eine Doppelkupplung, den Gang zu wechseln, wobei die Übertragung eines Antriebsmoments auf die Räder des Fahrzeugs aufrechterhalten wird. Die beiden Kupplungen sind nämlich jeweils geraden oder ungeraden Gangstufen zugeordnet. Bei einem Gangwechsel wird eine erste Kupplung ausgekuppelt, während die zweite Kupplung eingekuppelt wird, so dass das Antriebsmoment progressiv von der ersten auf die zweite Kupplung weitergeleitet wird.
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Jede Kupplung umfasst einen Mechanismus, der eine Membranfeder aufweist, die dazu bestimmt ist, mit einer Druckplatte zusammenzuwirken, welche drehfest mit dem Deckel und der Welle des Motors verbunden ist. Jede Membranfeder ist mit Hilfe eines entsprechenden Ausrücklagers zwischen einer Ruhestellung und einer aktiven Stellung verstellbar. Je nach Kupplungstyp entspricht die aktive Stellung der Membranfeder einer Kopplung oder einer Entkopplung der Wellen des Motors und des Getriebes, und die Ruhestellung der Membranfeder entspricht einer Entkopplung oder Kopplung dieser Wellen. Es ist dementsprechend von einer normalerweise offenen bzw. einer normalerweise geschlossenen Kupplung die Rede.
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Das Ausrücklager wird von einem Betätigungselement betätigt, das von einem elektronischen Rechner gesteuert wird, um eine vorbestimmte Kraft auf die Membranfeder auszuüben und sie über eine gegebene Distanz zu verstellen.
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Die Druckplatte jeder Kupplung, die von der entsprechenden Membranfeder belastet wird, ist dazu bestimmt, eine Reibscheibe, die mit Reibbelägen versehen ist, auf eine Reaktionsplatte, die mit der Antriebswelle verbunden ist, zu drücken. Dabei kann für jede Kupplung eine Reaktionsplatte vorgesehen werden. Als Variante wird nur eine einzige Reaktionsplatte verwendet, die beiden Kupplungen gemein und zwischen den beiden Reibscheiben montiert ist.
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Die Reibbeläge sind dazu bestimmt, mit den Gegenmaterialien der Druckplatten und der oder den Reaktionsplatten in Kontakt zu kommen.
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Jede Reibscheibe ist rotatorisch mit einer Eingangswelle des Getriebes verbunden, und jede Reaktionsplatte ist rotatorisch mit einem mit der Motorwelle verbundenen Schwungrad verbunden. So ermöglicht das Einspannen einer Reibscheibe zwischen die entsprechenden Druck- und Reaktionsplatten die Übertragung eines Drehmoments zwischen der Antriebswelle und der zugehörigen Welle des Getriebes.
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Es ist unabdingbar, dass nur eine der Kupplungen alleine ein Drehmoment überträgt. Im entgegen gesetzten Fall besteht ein Risiko der Blockierung im Bereich des Getriebes und folglich ein Risiko der Blockierung der Räder.
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Ein Belag ist herkömmlicherweise zusammengesetzt aus einem ringförmigen Reibkörper, der aus einem faserigen Material, einem Bindemittel und Füllstoffen gebildet ist. Der Reibkörper ist an einem Träger, der von einem ringförmigen Metallfilm gebildet ist, beispielsweise durch Anpressen oder Ankleben befestigt.
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Ein Belag ist auf jeder der radialen Seiten der Reibscheibe befestigt, wobei die Gegenmaterialien der Druckplatte und der entsprechenden Reaktionsplatte an den Reibkörpern der Beläge zur Anlage gelangen.
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Während des Betriebs sind die Beläge starken thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. Unterschiedliche Wärmedehnungen können ferner zwischen dem Reibkörper und dem als Träger dienenden Metallfilm auftreten. Dies kann zur Ablösung oder zum Zerbersten des Reibbelags führen, wobei die Fragmente, die sich von dem Reibbelag lösen, einen oder sogar beide Kupplungsmechanismen der Doppelkupplung blockieren können, die in diesem Fall gleichzeitig ein Drehmoment auf beide Eingangswellen des Getriebes übertragen können, was zu einer Blockade des Getriebes und der Räder führt.
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Um dies zu vermeiden, schlägt die Patentanmeldung
FR 2 927 966 einen Reibbelag vor, dessen ringförmiger Körper eine erste radiale Wand, die an einem Metallfilm befestigt ist, und eine zweite radiale Wand umfasst, die der ersten Wand gegenüberliegt und in der Nuten ausgenommen sind. Diese werden individuell durch mechanische Bearbeitung oder Laserbearbeitung hergestellt, was relativ langwierig und kostspielig ist.
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Die Nuten sind derart, dass im Falle eines Zerberstens die Fragmente des Reibkörpers relativ kleine Abmessungen haben, und dass nicht die Gefahr besteht, dass sie zu einer Blockade eines der Kupplungsmechanismen der Doppelkupplung führen.
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Die auf dem Reibkörper ausgenommenen Nuten ermöglichen es außerdem, während des Betriebs Luftkräfte zu erzeugen, die das Ablösen der Reibscheibe von der Druckplatte und der Reaktionsplatte in der Entkupplungsphase begünstigen. Die Geometrien der Nuten können in Abhängigkeit von den zu erzeugenden Luftkräften angepasst werden.
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Diese Nuten können auch dazu dienen, Partikel, die durch den Verschleiß des Reibkörpers erzeugt werden, leichter zu beseitigen oder auch den Wärmeaustausch zu verbessern, um die Temperatur des Reibkörpers und/oder des Trägers zu verringern.
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Die Nuten sind im Allgemeinen auch an der Verringerung der Verformung der Beläge und der Gewährleistung ihrer Planheit und somit an der Verringerung der Gefahren einer vorzeitigen Verschlechterung und an der Erhöhung der Leistungen der Kupplung beteiligt.
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Die von der Anmelderin durchgeführten Studien haben gezeigt, dass im Hinblick auf die Nichtverformung und die Planheit des Belags die Nuten global gesehen wirksamer sind, wenn sie sowohl nach außen als auch gegenüber dem Träger münden, d. h. wenn sie vollständig den Reibkörper durchqueren.
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Allerdings schlägt der Stand der Technik keinerlei einfaches und kostengünstiges Verfahren vor, das es ermöglicht, einen Belag ohne Reibmaterial am Nutboden herzustellen, d. h. dessen Nuten gegenüber dem entsprechenden Träger münden.
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Die Erfindung soll insbesondere eine einfache, wirksame und wirtschaftliche Lösung für dieses Problem bereitstellen.
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Zu diesem Zweck schlägt sie ein Verfahren zur Herstellung eines Reibbelags einer Kupplung vor, dadurch gekennzeichnet, dass es Schritte umfasst, die darin bestehen:
- – einen Reibkörper herzustellen, der mindestens eine Nut umfasst, das nur im Bereich einer ersten Fläche des Körpers mündet,
- – den Reibkörper auf einem Träger zu befestigen durch Haften der ersten Fläche des Körpers auf dem Träger,
- – eine zweite Fläche des Reibkörpers, die der ersten Fläche entgegen gesetzt liegt, zu bearbeiten, bis die besagte Nut im Bereich der zweiten Fläche des Reibkörpers mündet.
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Auf diese Weise ist der Reibkörper nach dem Herstellungsverfahren auf dem Träger befestigt und umfasst mindestens eine Nut, die außen, das heißt im Bereich der zweiten Fläche mündet, und die auf dem Träger, das heißt im Bereich der ersten Fläche mündet. Der Reibbelag umfasst dabei kein Reibmaterial am Boden der Nut, was es gestattet, im Betrieb seine Verformungen zu begrenzen und sein Ebenheit zu verbessern.
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Natürlich ist die Erfindung nicht auf das technische Gebiet der Doppelkupplungen beschränkt.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Reibkörper in Form eines ringförmigen Reibkörpers ausgeführt, der auf einem ringförmigen Träger befestigt ist.
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Vorzugsweise wird der Reibkörper durch Druckguss in einer Form hergestellt, umfassend einen festen Teil mit einem ersten Stempel, und einen beweglichen Kolben mit einem zweiten Stempel, wobei mindestens einer der besagten Stempel einen vorspringenden Teil umfasst, der geeignet ist, beim Formen die Nut auszubilden.
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Zum Beispiel kann die Temperatur im Inneren der Form beim Druckguss zwischen 150°C und 250°C, vorzugsweise zwischen 180 und 250°C betragen. Ferner kann der Druck im Inneren der Form mit der Zeit progressiv erhöht werden, wobei dieser Druck maximal zwischen 200 und 300 bar betragen kann.
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Der Reibkörper kann mindestens ein faseriges Material, mindestens ein Bindemittel und mindestens einen Füllstoff umfassen.
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In diesem Fall kann das Formen des Reibkörpers heiß erfolgen, um das Bindemittel zumindest teilweise zu polymerisieren.
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Der Reibkörper muss nach dem Druckformen einen ausreichenden Halt aufweisen, um auf dem Träger befestigt werden zu können.
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Zum Beispiel kann die Polymerisationsrate nach diesem Formvorgang zwischen 50 und 90% betragen und ist vorzugsweise ungefähr 70%.
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Ferner kann der Träger nach dem Formen des Reibkörpers auf die erste Seite des Reibkörpers aufgebracht und dann heiß gegen den Reibkörper gepresst werden, bis zur vollständigen Polymerisation des Bindemittels und zum Anhaften des Reibkörpers am Träger.
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Zum Beispiel kann die Temperatur bei diesem Schritt zwischen 150°C und 250°C und vorzugsweise zwischen 180 und 200°C betragen. Der auf den Träger ausgeübte Druck kann zwischen 200 und 300 bar betragen.
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Als Variante wird der Reibkörper am Träger durch Kleben befestigt.
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In diesem Fall kann der Reibkörper mit Hilfe eines Klebers auf der Basis von Phenolharz an den Träger geklebt werden.
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Um die Haftung zwischen dem Reibkörper und dem Träger zu verbessern, wird die Seite des Trägers, auf der der Reibkörper befestigt werden soll, durch Sandstrahlen oder chemische Angriffe vorbereitet und/oder mit einer Haftgrundierung beschichtet.
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Vorzugsweise wird die zweite Fläche des Reibkörpers durch Schleifen bearbeitet, bis die Nut im Bereich der zweiten Fläche des Reibkörpers mündet.
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Die Bearbeitung durch Schleifen der Gesamtheit der zweiten Oberfläche des Reibkörpers kann einfach, schnell und kostengünstig erfolgen.
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Insbesondere wenn der Reibkörper mehrere Nuten umfasst, können alle Nuten im Bereich der Reiboberfläche auf einmal in einem einzigen Schleifschritt münden. Dabei sei daran erinnert, dass im Gegensatz dazu beim Stand der Technik jede Nut individuell durch mechanische Bearbeitung oder durch Laserbearbeitung herausgearbeitet wird.
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Schließlich können nach der Bearbeitung der zweiten Fläche des Körpers die möglicherweise in der Nut vorhandenen Partikel beispielsweise durch Absaugen aus dieser entfernt werden.
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Die Erfindung betrifft auch einen Kupplungsreibbelag, umfassend einen Reibkörper, der dazu bestimmt ist, auf einem Träger montiert zu werden, wobei der besagte Reibkörper mindestens eine Nut umfasst, die kein Material am Nutboden und keine Bearbeitungsspuren am Boden und an den Wänden der Nuten aufweist.
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Die Nut kann durch das oben beschriebene Verfahren hergestellt werden.
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Die Erfindung wird besser verständlich und weitere Details, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die als nicht einschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen angeführt ist, wobei:
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1 eine perspektivische Explosionszeichnung einer Reibscheibe nach dem Stand der Technik ist,
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die 2 bis 7 schematische Ansichten sind, welche die verschiedenen Schritte des Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Reibbelags darstellen.
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1 stellt eine Reibscheibe 1 des Standes der Technik dar, umfassend eine gerillte Nabe 2, die sich entlang der Achse A erstreckt und dazu bestimmt ist, mit einer Eingangswelle einer Getriebes gekoppelt zu werden, und die mit einem Flansch 3 verbunden ist, der sich von der gerillten Nabe 2 aus radial nach außen erstreckt. Ringförmige Reibbeläge 4 sind beiderseits des Flansches 3 im Bereich seiner radial äußeren Peripherie montiert.
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Jeder Reibbelag 4 umfasst einen Träger, der von einem ringförmigen Metallfilm 5 gebildet ist, das heißt einer Folie aus einem dünnen metallischen Material mit einer Dicke zwischen in der Regel 0,2 und 1 mm. Der Träger kann auch aus Kunststoff oder aus einem Verbundstoff sein.
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Ringförmige Reibkörper
6 sind auf den Flächen der Metallfilme
5, die dem Flansch
3 entgegengesetzt liegen, montiert. Diese Körper
6 sind herkömmlicher weise aus einem Fasermaterial, einem Bindemittel und Füllstoffen zusammengesetzt, wie dies insbesondere aus dem Dokument
FR 2 941 758 im Namen der Anmelderin bekannt ist.
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Jeder Reibkörper 6 umfasst eine radiale Befestigungsfläche 7, die zu der Seite des entsprechenden Metallfilms gewandt ist, und eine radiale Reibfläche 8, die von der Befestigungsfläche 7 abgewandt ist.
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Die Befestigungsflächen 7 sind beispielsweise auf die entsprechenden Metallfilme 5 geklebt, und die Metallfilme 5 sind am Flansch 3 durch Nieten 9 befestigt.
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Die Reibflächen 8 sind dazu bestimmt, mit einer Druckplatte und einer Reaktionsplatte eines Kupplungsmechanismus, insbesondere einer Doppelkupplung, zusammenzuwirken, um ein Drehmoment eines antreibenden Elements, wie einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, auf ein angetriebenes Element, wie eine Eingangswelle eines Getriebes, zu übertragen.
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Wie vorher angeführt, sind Nuten 10 in den Reibflächen 8 der Reibkörper 6 ausgebildet. Die Anzahl, die Anordnung und der Querschnitt der Nuten 10 können in Abhängigkeit von den Bedürfnissen angepasst werden.
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Aus den oben angeführten Gründen wird danach getrachtet, auf einfache und kostengünstige Weise Reibkörper 6 mit Nuten 10 herzustellen, die sowohl auf der Reibfläche 8 als auch auf der Befestigungsfläche 7 münden, das heißt Nuten 10, die durch die Reibkörper 6 hindurchgehen.
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Die Erfindung schlägt dazu das folgende Verfahren vor, das unter Bezugnahme auf die 2 bis 7 beschrieben ist. Diese Figuren stellen nur einen Querschnitt B (2) eines ringförmigen Belags 4 dar.
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Das Verfahren umfasst einen ersten Schritt der Herstellung eines Reibkörpers 6, der mindestens eine Nut 10 aufweist, die nur im Bereich der Befestigungsfläche 7 des Körpers 6 mündet.
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Wie in 1 dargestellt, wird der Reibkörper 7 insbesondere durch Druckguss in einer Form hergestellt, die einen festen ringförmigen Teil 11 mit einem ersten Stempel, und einen beweglichen ringförmigen Teil 12 mit einem zweiten Stempel mit zumindest einem vorspringenden Teil 13, der geeignet ist, beim Formguss zumindest eine Nut 10 zu bilden, umfasst. Wie im Stand der Technik umfasst der Reibkörper 6 mindestens ein faseriges Material, mindestens ein Bindemittel und mindestens einen Füllstoff.
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Der Formguss des Reibkörpers 6 erfolgt heiß, um das Bindemittel zumindest teilweise zu polymerisieren.
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Die Temperatur im Inneren der Form beim Druckguss kann zwischen 150°C und 250°C, vorzugsweise zwischen 180°C und 200°C betragen. Ferner kann der Druck im Inneren der Form mit der Zeit progressiv erhöht werden, wobei dieser Druck maximal zwischen 200 und 300 bar betragen kann. Die Polymerisationsrate nach diesem Formungsvorgang kann zwischen 50 und 90% betragen und ist vorzugsweise in der Größenordnung von 70%.
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Nach dem Zurückziehen des beweglichen Kolbens 12 (3) umfasst das Verfahren einen zweiten Schritt der Befestigung des Reibkörpers 6 auf einem Träger, der in diesem Fall ein ringförmiger Metallfilm 5 mit einer Dicke zwischen 0,2 und 1 mm ist.
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Dazu ist der ringförmige Metallfilm 5, wie in 4 dargestellt, in dem festen Teil 11 der Form in Eingriff und liegt auf der Befestigungsfläche 7 des Reibkörpers 6 auf. Der vorhergehende Kolben 12 wird durch einen ringförmigen Kolben 14 ersetzt, der eine im Wesentlichen ebene Oberfläche 15 aufweist, die zu dem Metallfilm 5 gewandt ist.
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Der Metallfilm 5 wird nun heiß vom Kolben 14 an den Reibkörper 6 gedrückt, bis zur vollständigen Polymerisation des Bindemittels und zum Anhaften des Reibkörpers 6 am Metallfilm 5.
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Um die Haftung zu verbessern, kann die Fläche des Metallfilms 5, auf der der Reibkörper 6 befestigt werden soll, vor dem Heißpressen durch Sandstrahlen oder chemische Behandlungen vorbereitet und/oder mit einer Haftgrundierung beschichtet werden.
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Bei einer nicht dargestellten Variante wird der Reibkörper 6 am Metallfilm 5 durch Kleben mit Hilfe eines Klebers auf Basis von Phenolharz befestigt.
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Nach der Entnahme des Reibbelags 4 aus der Form (5), wird die Reibfläche 8 des Reibkörpers 6, die der Befestigungsfläche 7 entgegengesetzt liegt, durch Spanabheben bearbeitet (6), bis die Nut 10 im Bereich der Reibfläche 8 des Reibkörpers 6 mündet (7).
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Dazu wird der Metallfilm 5 auf einen Magnettisch 16 gelegt, um den Reibbelag 4 in Position zu halten, wobei die Reibfläche 8 des Reibkörpers 6 mit Hilfe einer Fräse 17 bearbeitet wird. Die abgetragene Materialdicke beträgt zwischen 0,2 und 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,5 mm. Der Reibkörper 6 weist nach dem Abtragen eine Dicke zwischen 1,5 und 5 mm auf. Die möglichen Reibmaterialpartikel, die in den Nuten vorhanden sind, werden dann beispielsweise durch Absaugen entfernt.
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Auch wenn sie in den Zeichnungen nicht dargestellt sind, können die Löcher für den Durchgang der Nieten 9 und/oder des Nietwerkzeugs in der gleichen Art wie die Nuten 10 hergestellt werden, oder falls notwendig durch Bohren.
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In den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Nuten ringförmig. Sie könnten allerdings jede beliebige sonstige Form aufweisen, wobei die Anzahl von Nuten auch je nach Bedarf variieren kann.
