DE3140461C2 - Verfahren zur Herstellung einer Trockenkupplungsscheibe - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer TrockenkupplungsscheibeInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Trockenkupplungsscheibe wird zuerst eine grob vorgefertigte Trockenkupplungsscheibe aus Fasern gebildet, welche mit einem Bindemittel imprägniert sind; anschließend wird die Trockenkupplungsscheibe in einer metallischen Form einer Druck-Wärmeverformung unterzogen, wodurch eine halbfertige Kupplungsscheibe gebildet wird, bei welcher die Dicke des inneren Umfangsabschnitts dünner als die Dicke des äußeren Umfangsabschnitts ist, wonach eine oder beide Oberflächen der halbfertigen Kupplungsscheibe geschliffen werden, um eine Plattenform mit einer gleichmäßigen Dicke zu erzeugen.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Trockenkupplungsscheibe gemäß
Oberbegriff des Patentanspruch;-
Es ist ein Verfahren dieser Art bekannt (DE-PS 10 18 677), bei dem der Kupplungsscheibenrohling zu jo
einer Scheibe gleichmäßiger Dicke verpreßt wird. Sofern bei einem solchen Verfahren mit Asbestfasern
gearbeitet wiru, besteht die Gefahr der Umweltbelastung und schädlicher Arcwirku- ^en auf die betroffenen
Arbeiter. Sofern zur Milderung solcher Nachteile Stahlfasern im Faserstrang verv.·· ndet werden, ergibt
sich der Nachteil der Rostbildung und eine Beeinträchtigung des Reibverhaltcns. Bei Trockenkupplungsscheiben,
in denen statt. Asbestfasern und Stahlfasern natürliche organische Fasern und Kunststoffasern *o
verwendet wurden, ergaben sich Schwierigkeiten wegen des geringen Wärmewiderstands des Materials
und der geringen mechanischen Festigkeit.
Es wurde ferner vorgeschlagen, eine Trockenkupplungsscheibe aus hoch wärmebeständigen Fasern, wie ·»
etwa Glasfasern, Phenolfasern und Kohlenstoffasern herzustellen. Es ergab sich jedoch bei Trockenkupplungsscheiben
dieser Art eine Vibrationserscheinung, wenn die Scheibe aufgrund der Druck-Warmverformung
eine große Härte annahm, während sich im Falle w einer geringeren Härte ein unregelmäßiges Ausrücken
ergab. Diese Phänomene lassen sich wie folgt erklären. Bei einem unregelmäßigen Ausrücken einer Kupplung
wird zwischen dem Schwungrad und der Reibfläche der Kupplungsscheibe ein Unterdruck erzeugt, wenn die "
Druckplatte durch Betätigung entlastet wird, wodurch die Kupplungsscheibe durch das Schwungrad mitgezogen
und das normale Ausrücken der Kupplung behindert wird. Um ein solches Fehlverhalten einer
Kupplung auszuschalten, wird üblicherweise eine Scheibenfeder im mittleren Teil der Kupplungsscheibe
in der Weise vorgesehen, daß die Kupplungsscheibe gegen die Druckplatte vorgespannt wird, um die
Wirkung des Unterdrucks aufzuheben. Die Vorspannkraft der Scheibenfeder wird wirksamer auf den
äußeren Umfangsabschnitt der Kupplungsscheibe als auf den inneren Umfangsabschnitt aufgebracht. Somit
tritt ein unregelmäßiges Ausrücken der Kupplungsscheibe auf, wenn die Härte dieser Scheibe gering ist,
wohingegen die Vibrationserscheinung auftritt, wenn die Härte der Kupplungsscheibe hoch ist. Demzufolge
können mit Kupplungsscheiben, die nach dem konventionellen Verfahren hergestellt worden sind, keine
zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eir. Verfahren eingangs
beschriebener Gattung so weiterzubilden, daß Kupplungsscheiben erhalten werden, bei denen weder die
Vibrationserscheinung noch unregelmäßiges Ausrücken auftreten.
Diese Aufgabe wird durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruchs gelöst Durch die
stärkere Komprimierung des Kupplungsscheibenrohlings im inneren Abschnitt ergibt sich in diesem inneren
Bereich eine größere Festigkeit Durch die radial abgestufte Festigkeit kann das vorbeschriebene Fehlverhalten
vermieden werden.
Beim Formpreßverfahren wird im allgemeinen ein zusammengesetztes Bindematerial bestehend aus einem
wärmehärtbaren 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 der Kupplungsscheibe
zugesetzt Im Falle der Erfindung wird ein Strang auf Faserbasis z.B. mit einer Lösung aus Phenolharz
imprägniert, getrocknet mit einer Lösung einer Gummimischung imprägniert in Schleifen gewickelt
und dann der Druck-Warmverformung und nachfolgender Behandlung unterzogen. Die jeweiligen Konzentrationen
der Lösung des Phenolharzes und der Lösung der Kautschukmischung werden durch geeignete Lösungsmittel
eingestellt Die Modifiziermittel für die Reibeigenschaften können in geeigneter Weise zugesetzt
werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert Darin zeigt
F i g. 1 eine Teilschnittansicht eirer Metallform für die
Druck-Warmformung einer Trockenkupplungsscheibe,
Fig.2 eine Schnittansicht einer halbfertigen Trokkenkupplungsscheibe.
Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Trockenkupplungsscheibe wird zunächst ein mit Bindemittel
imprägnierter Faserstrang in Schleifen zu einem Kupplungsscheibenrohling von im wesentlichen gleichbleibender
Dicke aufgewickelt und nach dem Trocknen in der Metallform nach Fig. 1 zu einem abgesetzten
Kreisring nach Fig.2 verpreßt, der eine halbfertige Trockenkupplungsscheibe bildet
Die in Fig. 1 dargestellte Metallform weist einen vorstehenden Teil 2 an einer Stelle auf, welche dem
radial inneren Kreisringabschnitt 3 der Trockenkupplungsscheibe entspricht, deren äußerer Umfangsabschnitt
mit 1 bezeichnet ist. Der innere Kreisringabschnitt 3 hat eine radiale Breite b und ergibt sich
dadurch, daß er auf wenigstens einer Seite gegenüber dem äußeren Umfangsabschnitt I mit der radialen
Breite /1 und einer Dicke t um den Betrag a stärker komprimiert wurde, was die Form bei 2 erkennen läßt.
Die Härte des inneren Kreisringabschnitts 3 ist daher größer als die des äußeren Umfangsabschnitts 1. Die
Abmessungen a und b sind wesentliche Faktoren zur Beeinflussung der Eigenschaften der Trockenkupplungsscheibe
bei der Verbesserung des oben erwähnten Vibrationsverhaltens und des Kupplungsausrückverhaltens.
Die Abmessung a soll nach dem Formpreßvorgang
einen Wert annehmen, der bis zu 10% der Dicke t des
äußeren Umfangsabschnitts entspricht, so daß die Bedingung a/i
< 0,1 erfüllt ist: die Abmessung b soll nach dem Formen einen Wert annehmen, der bis zu 35% der
radialen Breite /des Kreisrings der Trockenkupplungsscheibe entspricht, so daß 6//<0,35 gibt. Die Abmessungen
des vorstehenden Teils 2 der Metallform werden unter genauer Berücksichtigung der Formabmessungen
bestimmL Bekannte Formungsbedingungen können auf das Druck-Warmverformen 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/cm2 betragen.
Zur Herstellung der fertigen Trockenkupplungsscheibe wird dann den äußere Umfangsabschnitt 3 auf der
Seite, die um den Betrag a dicker als der innere Kreisringabschnitt ist, mit letzterem plangeschliffen, so
daß eine Kupplungsscheibe gleichförmiger' Dicke erhalten wird.
Das Material des Faserstrangs wird vorzugsweise aus der Gruppe von Fasermaterialien gewählt, welche
gegenüber einer Wärme von 300° C beständig sind. Praktisch anwendbare Fasermaterialien sind Glasfasern,
Phenolfasern und Kohlenstoffasern. Der Ausdruck »beständig gegenüber Hitze« oder »wärmebeständig
bzw. hitzebeständig« gibt an, daß die Fasern gegenüber Temperaturen von 3000C ohne irgendeine Gewichtsreduzierung
und Schrumpfung beständig sind. Der bevorzugte Durchmesser einer Einzelfaser der bevorzugten
Gruppe von Fasermaterialien beträgt 12 μπι
oder weniger. Insbesondere ist es bevorzugt, einen Strang zu verwenden, welcher durch Verbinden
mehrerer Hunderte von Einzelfasern zu einem Strang od. dgl. gebündelt und dann durch ein sogenanntes
Aufbausverfahren fertiggestellt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch unter Verwendung von Asbestfasern anwendbar.
Ein aus Fäden aus E-Glaseinzelfäden mit 6 μπι
Durchmesser gebündelter Strang wird einem Spinnbzw. Webverfahren unterworfen und dann durch ein
Aufbauschverfahren fertiggestellt.
Die Stränge werden mit einer Methanollösung eines
Tabeile 1 zeigt die Meßwerte.
Phenolharzes mit 15% Stoffanteil imprägniert, anschließend
über etwa eine Stunde bei 120° C getrocknet, um vollständig das Methanoi zu verflüchtigen, und dann mit
einem Beschichtungsmaterial imprägniert, welches durch Mischen — mittels Gummirollen — von
SB-Kautschuk, Schwefel, Beschleuniger CZ, Zinkweiß, Carbon Black, Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Diatomeenerde
und Kupferpulver 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 zur Bildung einer halbfertigen Trockenkupplungsscheibe
in Schleifen gewickelt und einer Druck-Warmverformung unter Verwendung einer Druck-Formmaschine bei Formbedingungen von 165°C
und lOOkp/cm2 über drei Minuten ausgesetzt Im
Anfangsstadium des Formvorganges kann die Maschine mehrere Male zum Entgasen geöffnet werden. Die
Abmessungen der Scheibe nach dem [Firmen betragen
/=4,7 mm und a = 0,5mm (Fig. 2). DIj geformte
Scheibe wird kontinuierlich in einem Wärmeofen über sechs Stunden bei 1500C, drei Stunden bei 200° C i;nd
schließlich 3 Stunden bei 250°C erwärmt, um das Harz und den Kautschuk auszuhärten bzw. zu vulkanisieren:
dann werden beide Reibflächen plan geschliffen, um eine Trockenkupplungsscheibe mit einer gleichmäßigen
Dicke von 3,5 mm zu erzeugen.
Vergleichsbeispiel
Eine Vergleichsscheibe wird durch ein Verfahren ähnlich dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt,
jedoch mit der Ausnahme, daß der Kupplungsscheibenrohling einer Druck-Warmverformung zur Erzeugung
einer gleichmäßigen Enddicke von 3,7 mm unterzogen und an beiden Reibflächen geschliffen wird, um eine
Trockenkupplungsscheibe mit einer gleichmäßigen Dicke von 3,5 mm zu erzeugen.
Die Härte der jeweiligen äußeren Umfangsabschnitte und der jeweiligen inneren Kreisringabschnitte sowie
die jew riligen Schleppmomente (TL) bei einem geringen
Oberflächendruck der Scheiben des erfindungsgemäßen Beispiels und des Vergleichsbeispiels wurden gemessen.
| Härte (HRS) | mittlerer | äußerer | Schlepp | |
| Abschnitt | Umfangs | moment | ||
| innerer | abschnitt 1 | Ti (kp · cm) | ||
| Umfangs | 68 | 67 | ||
| abschnitt 3 | 70 | 63 | ||
| Beispiel | 93 | 6,8 | ||
| Vergleichsbeispiel | 60 | 8,3 | ||
Eine Kupplungsscheibe wird durch einen Motor gedreht und mit einem geringen Druck von 2 kp gegen
ein feststehendes Schwungrad gedrückt, wobei das Schleppmoment gemessen wird. Größere Schleppmomente
neigen mehr zu einem irregulären Ausrückverhalten der Kupplungen.
Aus den Meßwerten in Tabelle 1 geht hervor, daß das Schleppmoment der nach Maßgabe der Erfindung
hergestellten Trockerikupplungsscheibe (Beispiel) geringer als das einer konventionellem Trockenkupplungsscheibe
(Vergleichsbeispiel) si. wodurch die Ausrückeigenschaft der Kupplungen beträchtlich verbessert wird.
Durch die größere Härte des inneren Umfangsabschnitts werden die oben angesprochenen Vibrationserscheinungen
weitgehend verhindern, Die überlegene Vibrations-Unterdrückungscharakteristik und das verbesserte
Ausrückverhalten der Kupplungsscheibe, welche nach Maßgabe der Erfindung hergestellt worden ist,
sind durch Versuche bewiesen worden, welche unter Verwendung von Kraftfahrzeugen durchgeführt worden
sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung einer Trockenkupplungsscheibe, bei dem ein mit Bindemittel imprägnierter Faserstrang in Schleifen zu einem Kupplungsscheibenrohling von im wesentlichen gleichmäßiger Dicke aufgewickelt und dieser anschließend getrocknet und durch Erhitzen und Pressen verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daßa) der Kupplungsscheibenrohling bei der Druck-Warmverformung einen radial inneren Kreisringabschnitt (3) erhält, dessen Dicke geringer ist als die Dicke a des äußeren Abschnitts (1) der Trockenkupplungsscheibe,b) die halbfertige Trockenkupplungsscheibe unmittelbar nach der Druck-Warmverformung oder nach dem Aushärten des Bindemittels nach dem Formvorgang zumindest auf einer Seite Ober beide radialen Abschnitte hinweg plan geschliffen wird.
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