DE3140461A1

DE3140461A1 - Verfahren zur herstellung einer kupplungsscheibe

Info

Publication number: DE3140461A1
Application number: DE19813140461
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Toyoake Aichi Matsumoto; Toshiaki Toyota Aichi Sakabe; Hisami Okazaki Aichi Tsujio
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1980-10-30
Filing date: 1981-10-12
Publication date: 1982-05-27
Also published as: JPS5776330A; GB2086494A; JPH0245052B2; GB2086494B; DE3140461C2

Description

T.EDTKE - BüHLING 7 KäNNS Γ: ..-;. ·:. '5SSKbSlS·

GD ·ϊ..:.. .:."..-„*_ J"..-L .C,- Dipl.-lng. H.Tiedtke

RUPE - Pellmann Dipi.-chem. a Burning

Dipi.chem. a Bu

3140461 Dipl.-lng. R. Kinne

_ Dipl.-lng. R Grupe

*■ Dipl.-lng. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München

AISIN SEIKI KABUSHIKI KAISHA ^Tel-^: 089-539653

Telex: 5-24845 tipat

Kariya city, Japan cable: Germaniapatent München

12. Oktober 1981 τιfi?q7.wri

Verfahren zur Herstellung einer Kupplungsscheibe

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Trockenkupplungsscheibe (nachfolgend einfach als "Reibelement" bezeichnet) für Kraftfahrzeuge.

Bei der Herstellung von Reihelcmenten dieser Art ist das sogenannte Spiralwebverfahren unter Verwendung von Asbestfasern als Basismaterial weit verbreitet.

Allerdings sind derartige Verfahren mit schädlichen Einflußfaktoren verbunden, wie etwa Belastung der Arbeitsuüigebung, woraus Gefahren für die Gesundheit der Arbeiter resultieren, da Asbestfasern, die als Basismaterial der Reibelemente verwendet werden, außerordentlich gefährlich sind. Um derartige schädliche Einflüsse zu mildern ist ein Reibelement vorgesehen, für welches Stahlfasern als Basismaterial verwendet wird und welches nach Maßgabe des Spiralwebverfahrens hergestellt ist.

Allerdings sind derartige Stahlfasern anfällig gegenüber Rost; ferner besitzen Reibteile dieser Bauart den Nachteil, daß die Kupplungsfunktion aufgrund eines möglichen Anhaftens bzw. Anklebens der zugeordneten Reibteile während des Eingriffs verschlechtert wird.

Deutsche Bank (München) KIo. 51/61070 Dresdner Bank !München) Kto. 3939 844 Posischeck (München) Kto. 670-43-804

Jf ■

Obgleich Reibelemente vorgeschlagen wurden, welche natürliche organische Fasern und übliche organische Kunstfasern aufweisen, welche frei von den Nachteilen der Stahlfasern als Basismaterial sind, sind derartige Reibelemente in der fraxis wegen ihres geringen VJärmewiderstands und ihrer geringen mechanischen Festigkeit nicht eingesetzt worden.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ein Reibelement vorgeschlagen, welches durch ein Halb-Formpreßverfahren hergestellt und wenigstens eine Art von Fasern aus einer Gruppe von Fasern aus hoch wärmebeständigen Fasern, wie etwa Glasfasern, Phe.nolfasern und Kohlenstoffasern enthält. Allerdings besitzen Reibelemente dieser Art den Nachteil, daß sie gegenüber einer sogenannten Vibrations- · oder "Judder"-Bewegung , also einer Vibrierbewegung, anfällig sind, wenn das Reibelement aufgrund der Druck-Warmverformung eine hohe Härte annimmt, wohingegen das Reibelement zu einem unregelmäßigen Ausrücken der Kupplung beiträgt, wenn die Härte des Reibelements gering ist.

j

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Reibelements 'zu schaffen, mit welchem die sogenannte

"Judder"-Bewegung , also eine Vibrierbewegung , und ein unregelmäßiges Ausrücken der Kupplung- verhindert wird.

Vor Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung eines verbesserten.Reibelements, welches die Vibrationsbewegung und eine unregelmäßige Eingriffsstellung der Kupplung verhindert, v/erden die hauptsächlichen Faktoren eines

„_n solchen Fehlverhaltens erläutert. Bei einem, unregelmäßigen Ausrücken der Kupplung wird zwischen dem Schwungrad und der Reibfläche der Kupplungsscheibe ein Unterdruck er- .· zeugt, wenn die Druckplatte durch Betätigung entlastet wird,, wodurch die Kupplungsscheibe durch das Schwungrad

λγ mitgezogen ·

"" i " "" 3U0461

JS

und das normale Ausrücken der Kupplung behindert wird, so daß eine Schaltbewegung unmöglich wird. Um ein solches Fehlverhalten einer Kupplung auszuschalten, wird üblicherweise eine Scheibenfeder im mittleren Teil der Kupplungs- c scheibe in der Weise vorgesehen, daß die Reibscheibe gegen die Druckplatte vorgespannt wird, um die Wirkung des Unterdrucks aufzuheben. Die Vorspannkraft der Scheibenfeder wird wirksamer auf den äußeren Umfangsabschnitt des Reibelements als auf den inneren umfangsabschnitt des Reib-

IQ elements aufgebracht. Somit tritt ein unregelmäßiges Ausrücken der Kupplung auf, wenn die Härte des Reibelements gering ist, wohingegen die Vibrations-Bewegung dann auftritt, wenn die Härte des Reibelements hoch ist. Demzufolge können mit dem konventionellen Verfahren zur Herstellung von Reibelementen keine zufriedenstellenden Reibelemente hergestellt werden.

Nach Maßgabe der Erfindung wird ein halbfertiges Reibelement, bzw. ein Reibelement-Rohling, der durch Wicklung eines Strangs aus Fasern in Schleifen und in einer gleichmäßigen Dicke gebildet ist unter Verwendung einer metallischen Form preßverformt, die -wie in Fig. 1 gezeigt in einem Bereich, der dem inneren Umfangsabschnitt des Reibelements entspricht, einen 'vorstehenden Teilabschnitt besitzt. Da auf den inneren Umfangsabschnitt des Reibelements ein größerer Druck aufgegeben wird, als dies für den äußeren Umfangsabschnitt des Reibelements der Fall ist, wird ein halbfertiges Reibelement mit einer höheren Härte am inneren Umfangsabschnitt als am äußeren Umfangsabschnitt geformt. Das halbfertige Reibelement, welches auf diese Weise erzeugt wird, wird einem SchleifVorgang unterzogen, um wenigstens eine Seite zu schleifen und ein Reibelement zu erzeugen, bei dem das Auftreten von Vibrationen und ein unregelmäßiges Ausrücken der Kopplung unterbunden ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Reibelements ist vorzugsweise dem konventionellen HaIb-Fonnpreßverfahren ' mit Ausnahme der Druck-Warmverformung und des SchleifVorgangs angepaßt.

3U0461

Beim Halbformpreßverfahren wird ein zusammengesetztes Bindematerial bestehend aus einem wärmeaushärtbaren Kunststoff, insbesondere Phenolharz, und Gummi verwendet. Auch wird ein Modifiziermittel für die Reibeigenschaft, nämlich ein Metallpulver, wie etwa Kupferpulver oder Zinkpulver oder ein anorganisches oder organisches Füllmittel dem Bindematerial entsprechend der Verwendung des Reibelements zugesetzt. Nach Maßgabe des erfindungs-• gemäßen Verfahrens wird ein Aggregat eines Faserbasismaterials mit einer Lösung aus Phenolharz imprägniert, getrocknet, iti it einer Lösung einer Gummimischung imprägniert, in Schleifen, gewickelt und dann einer Druck-Warmverformung und einer Wärmebehandlung zur Aushärtung des Bindemittels unterzogen und schließlich geschliffen, nachdem man es hat abkühlen lassen _;

oder unmittelbar nachdem das Druck-Warmformverfahren vollendet worden ist, wodurch das fertige Reibelement erzeugt wird. Die jeweiligen Konzentrationen der Lösung __ des Bhenolharzes und der Lösung der Kautschukmischung werden durch geeignete Lösungsmittel eingestellt. Die Modifiziermittel für die Reibeigenschaften können in ■· geigneter Weise zugesetzt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung er—

läutert. Darin zeigen

Fig. 1 eine teilweise Schnittansicht einer Metallform nach Maßgabe der Erfindung, welche für die unter Druck erfolgende Warmformung verwendet wird,sowie .

Fig. 2 eine Teilschnittansicht eines halbfertifen Reibelements, welches durch das Druck-Warmformverfah-·· ren erzielt

Die in Fig.■1· dargestellte Metallform weist einen vorstehenden Teil 2 an einer Stelle auf, welche dem inneren Umfangsabschnitt des Ro .bolements entspricht.

Die Form eines halbfertigen Reibelemchts nach dem Druck-Vlarmform- bzw. Preßverfahren ist in Fig. 2 dargestellt. Dabei ist der innere Umfangsabschnitt b des Reibelements unter einem größeren Druck, verglichen mit dem auf den Außenumfangsabschnitt I^ des Reibelements aufgebrachten Druck, geformt, weshalb die Härte des inneren Umfangsabschnitts größer als die des äußeren Umfangsabschnitts"ist. Die Abmessungen a und b sind wesentliche Faktoren zur Beeinflussung der Eigenschaften des Reibelements bei der Verbesserung des oben erwähnten Vibrationsverhaltens und des Kupplungsausrückverhaltens des Reibelements.Die Abmessung a soll nach dem Formpreßvorgang einen Wert annehmen, der bis zu 10 % der Dicke t des Reibelements entspricht, so daß die Bedingung a/t 6 o,1 erfüllt ist, die Abmessungb soll nach dem Fomen einen Viert annehmen , der bis zu 35% der Breite 1 des Reibelements entspricht, so daß gilt b/1 - 0,35. Das halbfertige Reibelement , welches in Schleifen bzw. Schlingen mit einer durchschnittlichen

__ Dicke des Reibelements gewickelt ist, wird eingelegt und durch die Metallform gemäß Fig. 1 derart geformt, daß der innere Umfangsabschnitt 3 durch das vorstehende Teil 2 der Metallform gepreßt wird, so daß die Dicke desinneren Umfangsabschnitts auf einer Seite um eine Ab-

J₁- messung a geringer als die Dicke des äußeren Umf angsabschnitts gemacht wird. Die Abmessungen des vorstehenden Teils 2 der Metallform werden unter genauer Berücksichtigung der Formabmessungen bestimmt. Bekannte Formungsbedingungen können auf das Druck-Warmverformeft der vorliegenden Erfindung angewendet werden, wobei keine spezielle Beschränkung erforderlich ist; es ist jedoch bevorzugt, daß die Formtemperatur und der Verformungsdruck 160 - 170 °C bzw. 90 - 110 kp/cm betragen.

Das· unter Druck warmverformte Reibelement weist eine 35

gestufte Form auf - wie aus Figur 2 hervorgeht - . wobei der innere Umfangsabschnitt wenigstens auf einer Seite um den

3 HO

• ' Betrag a schmäler a,ls der äußere Umfangsabschnitt ist, weshalb der äußere Umfangsabschnitt auf einer Seite um eine Dicke a abgeschliffen werden muß, um ein fertiges Reibelement mit einer gleichmäßigen Gesamtdicke zu erzeugen.

Das zur Erzeugung eines Reibelements nach Maßgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Basismaterial wird vorzugsweise aus der Gruppe von Fasermaterialien gewählt, welche gegenüber einer Wärme von 3OÖ°C beständig sind. Praktisch anwendbare Fasermaterialien sind Glasfasern , Phenolfasern und Kohlanstoifasern. Der Ausdruck "beständig gegenüber Hitze" oder "wärmebeständig bzw. hitzebeständig" gibt an, daß die Fasern gegenüber Temperatüren von 300 C ohne irgendeine Gewichtsreduzierung und Schrumpfung.beständig sind. Der bevorzugte Durchmesser einer Einzelfaser der bevorzugten Gruppe von Fasermaterialien beträgt 12^rCm oder weniger. Insbesondere ist es bevorzugt, einen Strang zu verwenden, welcher durch Verbinden mehrerer Hunderte von Einzelfasern zu einem Strang o.dgl. gebündelt und dann durch ein sogenanntes "bulkiness" oder auch Aufbauschverfahren fertiggestellt sind.

Es ist festzuhalten, daß das erfindungsgemäße Verfahren «c zur Erzeugung eines Reibkupplungselements unter Verwendung von Asbestfasern anwendbar ist.

Beispiel:

Ein aus Fäden aus E-Glaseinzelfäden mit 6^£tm Durchmesser gebündelter Strang wird einem Spinn- bzw. VIebverfahrcn unterworfen und dann durch ein Aufbauschverfahren fertiggestellt.

Die Stränge werden mit einer Methanollösung eines Phenolharzes mit 15% Stoffante.il imprägniert, anschließend über

etwa eine Stunde bei 120 C getrocknet, um vollständig ■ das Methanol zu verflücntigen, und dann mit einem

·, Beschichtungematerial imprägniert, welches durch tuschen - mittels Gukinirollen - -/on SB-Kautschuk, Schwefel, Beschleuniger CZ, Zinkweiß, Carbon Black, Calziumcarbonat, Bariumsulfat, Diatomeenerde und Kupferpülver aufbereitet und durch Zugabe von Toluol auf eine Viskosität von 10 000 - "20 000 mPas gebracht wird, um den Strang mit Gummi zu beschichten. Messingdrähte werden während der oben angegebenen Verfahrensschritte um den Strang gewickelt. Der auf diese Weise aufbereitete Strang wird

_in zur Bildung eines halbfertigen Reibelements in Schleifen gewickelt und einer Druck-Warmverformung unter Verwendung einer Druck-Formmaschine bei Formbedingungen von 165°C und iookp/cm über drei Minuten ausgesetzt. Im Anfangsstadium des Formvorganges kann die Maschine meh-

■ic rere Male zum Entgasen geöffnet werden. Die Abmessungen des Reibelements "nach dem Formen betragen t = 4,7mm und a = 0,5mm (Fig. 2). Das geformte Reibelement wird kontinuierlich in einem Wärmeofen über sechs Stunden bei 150°C, drei Stunden, bei 200⁰C und schließlich. 3 Stunden-bei 25O°C er-

OQ wärmt, um das Harz und den Kautschuk auszuhärten bzw. zu vulkanisieren; dann werden beide Reibflächen geschliffen, um ein Reibelement mit einer gleichmäßigen Dicke von 3,5 mm zu erzeugen.

Vergleichsbeispiel:-

Ein Vergleichs-Reibelement wird" durch ein Verfahren ähnlich dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß das Reibelement einer Druck-Warmverformung zur Erzeugung einer gleichmäßigen Enddicke von 3,7 mm unterzogen und an beiden Reibflächen

^ou geschliffen wird, um ein Reibelement mit einer gleichmäßigen Dicke von 3,5 mm zu erzeugen.

Die Härte der jeweiligen äußeren Umfangsabschnitte und der jeweiligen inneren Umfangsabschnitte sowie die jeweiligen Schleppmomente (T_T) bei einem geringen Oberflächendruck der Reibelemente des erfindungsgemäßen Beispiels und des Vergleichsbeispiels wurden gemessen.

Tabelle 1 zeigt di,e Meßwerte.

Härte (H_RS)

Innerer
Umfangsabschnitt

Mittlerer Abschnitt

-Beispiel _g.

Vergleichs- _g

" beispiel
15

Äußerer Umfangsabschnitt

68

70

Schlepp-

momcnt T_T(kp«cm)

6,8

8,3

Eine Kupplungsscheibe wird durch einen Motor gedreht und mit einem geringen Druck von 2 kp gegen ein f eststehendes Schwungrad gedrückt, wobei das Schleppmoment gemessen wird. Größere Schleppmomente neigen mehr zu einem irregulären AusrUckverhalten der Kupplungen.

Aus den Meßwerten in Tabelle 1 geht hervor, daß das «ς Schleppmoment des nach Maßgabe der Erfindung hergestellten Reibelenents (Beispiel) geringer·als das eines konventionellen rLcibelcraents (Vergleichsbcispiel) ist, wodurch die Ausrückeigenschaft der Kupplungen beträchtlich verbessert wird. Durch die größere Härte des inneren 3Q Umfangsabschnitts des Reibelements werden die oben angesprochenen Vibrationserscheinungen weitgehend verhindert. Die überlegene Vibrations-Untcrdrückungscharakteristik ■ und das verbesserte Ausrückverhalten des Reibeletnents, welches nach Maßgabe der Erfindung hergestellt worden ist, sind durch Versuche bewiesen worden, welche unter Verwendung von Kraftinhrzeug.cn durchgeführt worden sind.

,„ 3H0461

Zusammengefaßt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Trockenkupplungsscheibe, bei dem ein grob vorgefertigter Kupplungsscheibenrohling bzw. Belagrohling aus Fasern gebildet wird, die mit einem Bindemittel imprägniert sind; anschließend wird die unbearbeitete Trockenkupplungsscheibe in einer metallischen Form unter Druck und Wärme verformt, um eine halbfertige Kupplungsscheibe zu erzeugen, bei ,welcher die Dicke des inneren Umfangsabschnrtts kleiner als die Dicke des-äußeren Umfangsabschnitts ist, wonach eine oder beide Formflächen der halbfertigen Kupplungsscheibe geschliffen werden, um eine plattenähnliche Form mit einer gleichmäßigen Dicke zu erzeugen.

Claims

Paten ta nsprüche

■j t.\Verfahren zur Herstellung einer Trockenkupplungs-N»eiheibe, gekennz eichnet durch die folgen-? den Verfahrensschritte:

Herstellen eines Kupplungsscheibenrohlings mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Dicke durch Aufwickeln eines mit einem Bindemittel imprägnierten Faserstrangs in Schleifen und anschließendem Trocknen, Verformen des Kupplungsscheibenrohlings durch Erhitzen und Pressen zu einer halbfertigen Kupplungsscheibe, bei der die Dicke des inneren Umfangsabschnitts kleiner als die Dicke des äußeren Umfangsabschnitts ist, und Schleifen einer Fläche oder von Flächen der halbfertigen Trockenkupplungsscheibe unmittelbar nach dem Formvorgang oder nach dem Aushärten des Bindemittels nach dem Formvorgang zur Bildung einer plattenförmigen Kupplungsscheibe mit einer gleichmäßigen Dicke.
2. Verfahren zur Herstellung einer Trockenkupplungsscheibe unter Druck-Warmverformung einer in Schleifen und zu einer, gleichmäßigen Dicke gewickelten halbfertigen Trockenkupplungsscheibe, dadurch gekennzeichnet ,daß die geformte Trockenkupplungsscheibe durch eine Schleifbearbeitung fertiggestellt wird, die unmittelbar nachdem die halbfertige Kupplungsscheibe unter Druck derart warmverformt wurde, daß die Dicke des inneren Umfangsabschnitts kleiner als die Dicke des äußeren Umfangsabschnitts ist, oder nachdem die unter Druck warmveiformte halbfertige Kupplungsscheibe wärmebehandelt worden ist, durchgeführt wird.

Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070

Dresdner Bank (München) Kto. 3939844

Postscheck (München) Kto. 670-43-804