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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 alternativ mit 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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Ein Belag umfasst herkömmlicherweise einen ringförmigen Reibkörper, der aus einem faserigen Material, einem Bindemittel und Füllstoffen zusammengesetzt 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 zur Anlage gelangen.
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Die Reibbeläge sind an der Reibescheibe durch Nieten befestigt, die in Löchern der Beläge angeordnet sind, wobei die Köpfe der Nieten entweder an einer im Reibkörper ausgebildeten Senkung oder an dem Metallfilm zur Anlage gelangen.
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Jeder Niet kann zur Befestigung nur eines oder der beiden Beläge auf der Reibscheibe dienen. Falls die Nieten zur Befestigung von nur einem Reibbelag dienen, müssen auch in dem anderen Belag Löcher vorgesehen sein, die sich gegenüber den Nieten befinden, um die Durchführung eines Nietwerkzeugs zu ermöglichen.
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Im Nachfolgenden wird der Fall betrachtet, in dem die Köpfe der Nieten an dem Metallfilm und nicht an einer in dem Reibkörper ausgenommenen Senkung zur Anlage gelangen. Diese Lösung ermöglicht es, den axialen Platzbedarf der Einheit zu verringern, und ist somit besonders nützlich im Falle der Doppelkupplungen, bei denen der verfügbare axiale Platz begrenzt ist.
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In einem solchen Fall muss sichergestellt werden, dass die Seite des Metallfilms, die sich am Boden des Loches befindet und als Stütze für den Kopf des Niets dient, nicht mit Reibmaterial bedeckt ist.
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Im umgekehrten Fall variiert nämlich die freie Dicke eines Niets von einem Niet zum anderen, was zu einem Parallelitätsfehler der Reibbeläge führen und Vibrationen oder ein so genanntes Phänomen des „Ratterns” bei der Drehung der Reibescheibe während des Betriebs hervorrufen kann.
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Es ist bekannt, einen Reibbelag durch Aufformen oder Heißpressen herzustellen, wobei ein Metallfilm am Boden eines festen Teils einer Form angeordnet und dann ein aus Fasern, einem Bindemittel und mindestens einem Füllstoff bestehendes Reibmaterial auf den Metallfilm aufgebracht wird. Die Gesamtheit wird dann mit Hilfe eines beweglichen Kolbens heiß gepresst. Bei diesem Vorgang polymerisiert das Reibmaterial, wobei ein Reibkörper gebildet wird, der an dem Metallfilm anhaftet.
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Wie vorangehend angeführt, muss der Reibkörper Löcher umfassen, die es ermöglichen, die Köpfe der Nieten anzuordnen, oder die die Durchführung eines Nietwerkzeugs ermöglichen. Der Metallfilm muss ebenfalls Löcher umfassen, die in Abhängigkeit von der vorgesehenen Art der Befestigung der Beläge entweder für die Durchführung des Schafts des Niets oder für die Durchführung des Nietwerkzeugs dienen.
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Bei einer ersten Ausführungsart sind die Löcher des Reibkörpers durch Bohren mit Hilfe eines Bohrers oder einer Fräse hergestellt. In diesem Fall geht es darum, möglichst viel Reibmaterial zu entnehmen, ohne jedoch den Metallfilm zu beschädigen, der als Stütze für die Köpfe der Nieten dienen soll.
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Bei einer zweiten Ausführungsart werden die Löcher des Reibkörpers direkt beim Aufformungs- oder Heißpressvorgang gebildet. In diesem Fall umfasst der bewegliche Kolben vorspringende Zonen, die dazu bestimmt sind, die Löcher nach dem Heißpressen zu bilden.
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In beiden Fällen verbleibt aber im Allgemeinen Reibmaterial am Boden des Loches, auf den Oberflächen des Metallfilms, die dazu bestimmt sind, Stützen für die Köpfe der Nieten zu bilden.
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Um dieses Problem zu lösen, schlägt das Dokument
WO 2011/009427 vor, diese Zonen des Metallfilms mit einer Zwischenschicht zu bedecken, die die Haftung des Reibmaterials verringern soll.
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Das am Lochboden verbleibende Reibmaterial kann nun durch Verdampfen mit Hilfe eines Laserstrahls entfernt werden. Die Leistung des Laserstrahls wird derart bestimmt, dass der Metallfilm durch die erzeugte Hitze nicht beschädigt wird. Ein solches Verfahren ist relativ langwierig und kostspielig.
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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 ein Loch umfasst, das nur im Bereich einer ersten Oberfläche des Körpers mündet,
- – den Reibkörper auf einem Träger zu befestigen durch Haften der ersten Oberfläche des Körpers auf dem Träger,
- – eine zweite Oberfläche des Reibkörpers, die der ersten Oberfläche entgegengesetzt liegt, zu bearbeiten, bis das besagte Loch im Bereich der zweiten Oberfläche des Reibkörpers mündet.
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Auf diese Weise ist der Reibkörper nach dem Herstellungsverfahren auf dem Träger befestigt und umfasst mindestens ein durch den Reibkörper hindurchgehendes Loch. Der Reibbelag umfasst somit kein Reibmaterial am Boden des Lochs im Bereich der entsprechenden Oberfläche des Trägers, die dazu bestimmt ist, als Stütze für den Kopf eines Niets zu dienen.
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Die in dem Träger für die Durchführung der Schäfte von Nieten oder eines Nietwerkzeugs zu bildenden Löcher können dann beispielsweise durch Bohren, Stanzen oder auch Laserschneiden hergestellt werden. Als Variante können die Löcher des Trägers vor der Befestigung des Reibkörpers auf dem Träger hergestellt werden. In diesem Fall ist es notwendig, den Träger richtig in Bezug zum Reibkörper vor ihrer Befestigung zu positionieren.
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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 Gussformen das Loch 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 Oberfläche des Reibkörpers durch Schleifen bearbeitet, bis das Loch im Bereich der zweiten Oberfläche des Reibkörpers mündet.
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Die Bearbeitung durch Schleifen der Gesamtheit der zweiten Oberfläche des Reibkörpers kann einfach, rasch und kostengünstig erfolgen.
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Insbesondere wenn der Reibkörper mehrere Löcher umfasst, können alle Löcher im Bereich der Reiboberfläche auf einmal in einem einzigen Schleifschritt münden.
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Schließlich können nach der Bearbeitung der zweiten Oberfläche des Körpers die möglicherweise im Loch vorhandenen Partikel beispielsweise durch Absaugen aus diesem 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, d. h. einer Folie aus Verbundstoff oder einer Folie aus einem dünnen metallischen Material mit einer Dicke zwischen in der Regel 0,2 und 1 mm.
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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 jeder der Metallfilme 5 ist 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 Löcher 10 in den Reibkörpern ausgebildet und dienen dazu, die Köpfe der Nieten aufzunehmen.
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Ferner sind Löcher 19, 20 in den Metallfilmen 5 ausgenommen und dienen zur Durchführung der Schäfte der Nieten 9 bzw. zur Durchführung eines nicht dargestellten Nietwerkzeugs, wie dies an sich bekannt ist. Die Löcher 19 haben einen kleineren Durchmesser als die Löcher 20.
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So gelangen die Köpfe der Nieten 9 an den Metallfilmen 5 um die Löcher 19, die zur Durchführung der Schäfte der Nieten 9 dienen, zur Anlage, wobei die Köpfe überdies in den Löchern 10 der Reibkörper 6 angeordnet sind.
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Aus den oben angeführten Gründen wird danach getrachtet, auf einfache und kostengünstige Weise Reibkörper 6 mit Löchern 10 herzustellen, die vollständig durch die Reibkörper 6 hindurchgehen, d. h. die kein Reibmaterial am Boden des Lochs 10 auf den Metallfilmen 5 aufweisen.
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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 Löcher 10 aufweist, die nur im Bereich der Befestigungsfläche 7 des Körpers 6 münden.
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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 vorspringenden zylindrischen Teilen 13, die geeignet sind, beim Formguss die Löcher 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 Löcher 10 im Bereich der Reibfläche 8 des Reibkörpers 6 münden (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 Löchern vorhanden sind, werden dann beispielsweise durch Absaugen entfernt.
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Die in dem Träger ausgenommenen Löcher, die die Durchführung der Nietschäfte oder eines Nietwerkzeugs ermöglichen, können danach beispielsweise durch Bohren, Stanzen oder auch Laserschneiden hergestellt werden. Als Variante können die Löcher des Trägers vor der Befestigung des Reibkörpers auf dem Träger hergestellt werden. In diesem Fall ist es notwendig, den Träger in Bezug zum Reibkörper vor ihrer Befestigung korrekt zu positionieren.
