DE4018671A1

DE4018671A1 - Pressharz-kupplungsbelag

Info

Publication number: DE4018671A1
Application number: DE4018671A
Authority: DE
Inventors: Harunobu Kani
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1989-06-12
Filing date: 1990-06-11
Publication date: 1990-12-13
Anticipated expiration: 2010-06-12
Also published as: DE4018671C2; US5098758A; JPH0314929A; GB2234301A; JP2745686B2; GB9012455D0; GB2234301B

Description

Die Erfindung betrifft den Kupplungsbelag einer Kupplungsschei be, die in einem Kraftfahrzeug verwendet wird, um die Kraftüber tragung zu bewirken und zu unterbrechen, und sie betrifft insbe sondere einen Preßharz-Kupplungsbelag bzw. formgepreßten Harz- Kupplungsbelag, der eine niedrigere Dichte, eine hohe Festig keit und gute Reibungseigenschaften und Verschleißschutzeigen schaften bei einer hohen Temperatur hat.

Bei einem Kraftfahrzeug wird als einer der Bestandteile einer Kupplungsscheibe, die zum An- und Abkuppeln der Kraftübertra gung zwischen dem Motor und dem Getriebe dient, ein Kupplungs belag verwendet.

Als Kupplungsbelag sind ein Gewebe-Kupplungsbelag, ein Kupp lungsbelag, der durch Formpressen einer vorgeformten Schnur er halten wird, und ein Preßharz-Kupplungsbelag bekannt.

Der Gewebe-Kupplungsbelag wird gebildet, indem schnur- bzw. fa denförmige Fasern, die vorher mit einem Harz imprägniert worden sind, spiralförmig gewickelt und die schnurförmigen Fasern da nach zu einer gewünschten Gestalt formgepreßt werden.

Der durch Formpressen einer vorgeformten Schnur erhaltene Kupp lungsbelag wird gebildet, indem schnur- bzw. fadenförmige Fa sern, die mit einem Harz und einem Kautschuk imprägniert worden sind, spiralförmig gewickelt und die schnurförmigen Fasern da nach zu einer gewünschten Gestalt formgepreßt werden.

Der Preßharz-Kupplungsbelag wird gebildet, indem kurze Fasern, die als Matrix dienen, ein Harz und Zusatzstoffe trocken ver mischt werden und die Mischung danach zu einer gewünschten Ge stalt formgepreßt wird. Unter kurzen Fasern sind endliche Fa sern oder Filamente mit unterbrochener Länge zu verstehen.

Bei dem Gewebe-Kupplungsbelag und bei dem durch Formpressen ei ner vorgeformten Schnur erhaltenen Kupplungsbelag sollten die Zusatzstoffe zum Imprägnieren in die schnurförmigen Fasern ein dringen gelassen werden, und die Arten und die Mengen der Zu satzstoffe sind eingeschränkt. Bei dem durch Formpressen einer vorgeformten Schnur erhaltenen Kupplungsbelag sind die Zusatz stoffe mit dem Kautschuk vermischt und durch Imprägnieren in die schnurförmigen Fasern eindringen gelassen worden, wodurch der Gehalt der Zusatzstoffe erhöht wurde und die Verschleiß schutzeigenschaften verbessert wurden. Es kann jedoch keine weitere Verbesserung der Betriebseigenschaften erwartet werden, weil die Mengen, in denen die Zusatzstoffe gegenwärtig einge mischt werden, fast den Grenzwert erreicht haben.

Andererseits ist es beim Preßharz-Kupplungsbelag nicht schwie rig, der Mischung die Zusatzstoffe zuzusetzen und die Reibungs eigenschaften zu verbessern, weil die Bestandteile der Mischung trocken vermischt und formgepreßt werden. Die gegenwärtige Tendenz auf dem Gebiet der Entwicklung von Kupplungsbelägen be steht infolgedessen in Verbesserungen des Preßharz-Kupplungsbe lages.

Der Preßharz-Kupplungsbelag hat gleichmäßige Reibungseigenschaf ten, weil er in jedem Teil davon eine gleichmäßige Zusammenset zung hat. Andererseits weist der Preßharz-Kupplungsbelag bezüg lich der Scherfestigkeit ein Problem auf. D.h., der Preßharz- Kupplungsbelag hat eine niedrige Scherfestigkeit, weil seine Fasern nicht gleichmäßig ausgerichtet sind. Der Preßharz-Kupp lungsbelag weist infolgedessen bezüglich der Zerreißfestigkeit bzw. Berstfestigkeit ein Problem auf, d.h., der Preßharz-Kupp lungsbelag zerreißt (birst) bei einer niedrigen Drehzahl. Die Drehzahl, bei der ein Kupplungsbelag zerreißt, wird nachstehend als Zerreißdrehzahl bezeichnet. D.h., zur Ermittlung der Zer reißdrehzahl wird der Kupplungsbelag mit hoher Drehzahl umlau fen gelassen, während die Drehzahl allmählich erhöht wird, bis der Kupplungsbelag zerreißt. Der Kupplungsbelag wird infolge dessen als Kupplungsbelag mit einer besseren Festigkeit angese hen, wenn er eine höhere Zerreißfestigkeit zeigt.

Aus der US-PS 42 44 944 ist ein laminiertes Aramidfaser-Rei bungsteil mit Zweischichtenstruktur bekannt, das wie der erfin dungsgemäße Kupplungsbelag aus einem Grundteil und einem Ver stärkungsteil besteht. Das laminierte Reibungsteil weist jedoch die folgenden zwei Probleme auf:

a) die Kupplungsfestigkeit nimmt bei einer hohen Temperatur ab, weil das Grundteil einen Kautschukbestandteil enthält;
b) das Volumenverhältnis zwischen den Glasfasern und den Poly amidfasern in dem Grundteil unterscheidet sich von dem Volumen verhältnis in dem Verstärkungsteil; d.h., der Volumenanteil der Glasfasern ist in dem Grundteil größer als der Volumenanteil der Polyamidfasern, während der Volumenanteil der Glasfasern in dem Verstärkungsteil kleiner als der Volumenanteil der Polyamid fasern ist. Infolgedessen kann während des Betriebes wegen ih res unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten eine Verkrümmung bzw. Verziehung auftreten.

Die Erfinder haben in der JP-AS (Kokai) 2 03 936/1988 einen Preß harz-Kupplungsbelag vorgeschlagen, um die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen.

Der Preßharz-Kupplungsbelag, der in der JP-AS 2 03 936/1988 be schrieben wird, wird in einem Stück durch Warmpressen aus einem Preßharz-Grundteil, das eine Reibungsfläche bildet, und einem Verstärkungsteil hergestellt. Das Preßharz-Grundteil besteht im wesentlichen aus einer Matrix, die aus Glasfasern und aromati schen Polyamidfasern zusammengesetzt ist, einem anorganischen Füllstoff, einem festen Schmiermittel und einem Bindemittelharz. Das Verstärkungsteil besteht im wesentlichen aus einer Matrix, die aus einem Glas-Faserbündel oder -Garn und wenigstens einem Faserbündel oder Garn, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Kunstseide-Faserbündel oder -Garn und einem aromati schen Polyamid-Faserbündel oder -Garn besteht, zusammengesetzt ist, und einem Bindemittel, das an der Matrix anhaftet, und ist in einer spiralförmig gewickelten Gestalt geformt. Unter einem Faserbündel oder Garn ist ein Bündel aus Endlosfasern oder Fila menten mit ununterbrochener Länge zu verstehen.

Die Masse des Preßharz-Kupplungsbelages ist vermindert und sei ne Festigkeit ist erhöht worden, weil eine bestimmte Menge der Glasfasern durch die aromatischen Polyamidfasern, die eine nied rige Dichte und eine hohe Festigkeit haben, ersetzt worden ist.

Außerdem ist die Festigkeit des Preßharz-Kupplungsbelags weiter erhöht worden, weil das Verstärkungsteil in einer spiralförmig gewickelten Gestalt geformt ist.

Ferner erweichen die Glasfasern, die an der Zusammensetzung der Matrix des Preßharz-Grundteils beteiligt sind, bei etwa 700°C oder darüber und bilden auf der Reibungsfläche des Preßharz- Grundteils eine hitzebeständige Schutzschicht, weil die Glasfa sern eine Erweichungstemperatur von 700 bis 850°C haben. Ande rerseits nimmt jedoch die Festigkeit der Glasfasern in beträcht lichem Maße ab, wenn die Betriebstemperatur des Preßharz-Kupp lungsbelages die Erweichungstemperatur erreicht. Folglich ver schleißt der Preßharz-Kupplungsbelag, der in der JP-AS 2 03 936/ 1988 beschrieben wird, und er zeigt keine sehr guten Verschleiß schutzeigenschaften.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Preßharz-Kupp lungsbelag bereitzustellen, der bei einer hohen Temperatur ver besserte Reibungseigenschaften und Verschleißschutzeigenschaf ten hat.

Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Preßharz-Kupp lungsbelag gelöst. Der erfindungsgemäße Preßharz-Kupplungsbelag wird in einem Stück durch Warmpressen aus einem Preßharz-Grund teil, das eine Reibungsfläche bildet, und einem Verstärkungs teil hergestellt. Das Preßharz-Grundteil besteht im wesentli chen aus einer Matrix, die aus 10 bis 20 Volumen% Glasfasern, 5 bis 30 Volumen% wenigstens einer Art von hitzebeständigen orga nischen Fasern, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyimidfasern, Polyamidfasern, aromatischen Polyamidfasern und Polybenzimidazolfasern besteht, und 5 bis 25 Volumen% wenig stens einer Art von hitzebeständigen anorganischen Fasern, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Kaliumtitanatfasern, Keramikfasern, Quarzfasern und glasartigen Siliciumdioxidfasern besteht, bezogen auf das Gesamtvolumen des Preßharz-Grundteils, zusammengesetzt ist, einem anorganischen Füllstoff, einem fe sten Schmiermittel und einem Bindemittelharz.

Die Matrix des Preßharz-Grundteils ist aus Glasfasern, wenig stens einer Art von hitzebeständigen organischen Fasern und we nigstens einer Art von hitzebeständigen anorganischen Fasern zu sammengesetzt. Im Hinblick auf die Formbarkeit wird es bevor zugt, daß die Fasern, die in der Matrix verwendet werden, die Gestalt kurzer Fasern haben, d.h., endliche Fasern oder Filamen te mit unterbrochener Länge sind.

Der auf das Gesamtvolumen des Preßharz-Grundteils bezogene Ge halt der Glasfasern kann 10 bis 20 Volumen% betragen. Die Glas fasern haben eine Erweichungstemperatur von 700 bis 850°C. Die Glasfasern erweichen bei etwa 700°C oder darüber und bilden da durch auf der Reibungsfläche des Preßharz-Grundteils eine hit zebeständige Schutzschicht.

Die hitzebeständigen organischen Fasern können Polyimidfasern, Polyamidfasern, aromatische Polyamidfasern, Polybenzimidazolfa sern oder Mischungen daraus sein. Der auf das Gesamtvolumen des Preßharz-Grundteils bezogene Gehalt der hitzebeständigen orga nischen Fasern kann 5 bis 30 Volumen% betragen. Die hitzebe ständigen organischen Fasern wirken derart, daß sie die bei ei ner niedrigen Temperatur wahrscheinliche Schwankung der Härte und des Reibungskoeffizienten (µ) der Glasfasern unterdrücken.

Die hitzebeständigen anorganischen Fasern können Kaliumtitanat fasern,Keramikfasern, Quarzfasern, glasartige Siliciumdioxid fasern oder Mischungen daraus sein. Es gibt bedingte Beschrän kungen für die Erweichung der Glasfasern und die Bildung der hitzebeständigen Schutzschicht, und der Verschleiß bzw. Abrieb, der auf Fließen zurückzuführen ist, nimmt bei einer hohen Dreh zahl und unter einem hohen Anpreßdruck deutlich zu, weil die Glasfasern in beträchtlichem Maße erweichen. Die hitzebeständi gen anorganischen Fasern unterdrücken das (plastische) Fließen, wodurch eine deutliche Zunahme des Verschleißes verhindert wird. Es wird bevorzugt, daß die hitzebeständigen anorganischen Fa sern nicht so hart sind, jedoch eine faserförmige Gestalt haben und hitzebeständig sind. Kaliumtitanatfasern werden besonders bevorzugt, weil sie in einem hohen Temperaturbereich wirksamer sind als in einem niedrigen Temperaturbereich. Der auf das Ge samtvolumen des Preßharz-Grundteils bezogene Gehalt der hitze beständigen anorganischen Fasern kann 5 bis 25 Volumen% betra gen. Wenn der Gehalt der hitzebeständigen anorganischen Fasern weniger als 5 Volumen% beträgt, ist es nicht möglich, ein Erwei chen der Glasfasern zu verhindern. Wenn der Gehalt der hitze beständigen anorganischen Fasern mehr als 25 Volumen% beträgt, ist es schwierig, die hitzebeständige Schutzschicht zu bilden.

Als anorganischer Füllstoff, der an der Zusammensetzung des Preßharz-Grundteils beteiligt ist, können zwei Arten von Füll stoffen, d.h., ein weicher Füllstoff wie z.B. Calciumcarbonat und ein harter Füllstoff wie z.B. Zirkoniumsilicat, verwendet werden, um die Sicherstellung des Reibungskoeffizienten (µ) des Preßharz-Grundteils mit seiner Neigung zum Angriff auf das Paß stück vereinbar zu machen. Im Hinblick auf die Sicherstellung des Reibungskoeffizienten (µ) und auf die Verbesserung der Ver schleißschutzeigenschaften bei einer hohen Drehzahl wird es be vorzugt, daß der mittlere Korndurchmesser des harten Füllstoffs 50 bis 500 µm beträgt.

Zusätzlich zu dem Calciumcarbonat und dem Zirkoniumsilicat kann Calciumhydroxid zugesetzt werden, um die Rostschutzeigenschaf ten zu verbessern. Ferner können als Mittel zur Steuerung der Reibung Kieselgur, Ton und Aluminiumoxid zugesetzt werden. Der auf das Gesamtvolumen des Preßharz-Grundteils bezogene Gehalt des anorganischen Füllstoffs wird vorzugsweise auf 5 bis 15 Vo lumen% festgelegt.

Als festes Schmiermittel, das an der Zusammensetzung des Preß harz-Grundteils beteiligt ist, können Graphit, Molybdändisulfid, Bleisulfid und Antimontrisulfid verwendet werden. Die Verwen dung von körnigem Graphit als festem Schmiermittel wird beson ders bevorzugt. Der auf das Gesamtvolumen des Preßharz-Grund teils bezogene Gehalt des festen Schmiermittels wird vorzugswei se auf 5 bis 20 Volumen% festgelegt.

Als Bindemittelharz, das an der Zusammensetzung des Preßharz- Grundteils beteiligt ist, können ein Duroplast wie z.B. ein Phe nolharz, ein Epoxyharz und ein ungesättigtes Polyesterharz und ein Phenoxyharz verwendet werden. Die Verwendung eines Phenol harzes als Bindemittelharz wird am meisten bevorzugt. Ferner wird der auf das Gesamtvolumen des Preßharz-Grundteils bezogene Gehalt des Bindemittelharzes vorzugsweise auf 15 bis 30 Volumen % festgelegt.

Als andere Bestandteile des Preßharz-Grundteils können Mittel zur Steuerung der Reibung in einer auf das Gesamtvolumen des Preßharz-Grundteils bezogenen Menge von 1 bis 8 Volumen% verwen det werden. Das Mittel zur Steuerung der Reibung kann ein orga nisches Pulver wie z.B. Cashew-Staub, Gummistaub und ein Elasto mer und ein Metallpulver wie z.B. ein Aluminiumpulver, ein Ei senpulver und ein Zinkpulver sein.

Wenn der Preßharz-Kupplungsbelag formgepreßt wird, kann das Preßharz-Grundteil in einer Preßform in einem Stück mit dem Ver stärkungsteil warmgepreßt werden, nachdem die Matrix, der anor ganische Füllstoff, das feste Schmiermittel und das Bindemittel harz vermischt worden sind und die Mischung vorgeformt worden ist, oder das Preßharz-Grundteil kann in einem Stück mit dem Verstärkungsteil warmgepreßt werden, nachdem das Verstärkungs teil in einer Preßform in eine festgelegte Lage gebracht und das Preßharz-Grundteil in die Preßform eingefüllt worden ist.

Das Verstärkungsteil kann im wesentlichen aus einer Matrix, die aus einem Glas-Faserbündel oder -Garn und einem hitzebeständi gen organischen Faserbündel oder Garn zusammengesetzt ist, und einem Bindemittel, das aus einem Harz und einem Kautschuk zusam mengesetzt ist und an der Matrix anhaftet, bestehen, und die Matrix kann in einer spiralförmig gewickelten Gestalt geformt sein. Es wird beispielsweise ein Bindemittel, das aus einem Phe nolharz und einem Kautschuk zusammengesetzt ist, hergestellt und durch Imprägnieren in die Matrix eindringen gelassen. Auf diese Weise wird bewirkt, daß das Bindemittel an der vorstehend erwähnten schnurförmigen Matrix anhaftet. Das Bindemittel er höht die Kleb- bzw. Bindekraft der schnurförmigen Matrix und macht das Verstärkungsteil flexibel. Ferner kann das Verstär kungsteil in der folgenden Weise gebildet werden: Eine Schnur mit einem daran anhaftenden Bindemittel kann zu einer spiralför mig gewickelten Gestalt gewickelt und zu einem Verstärkungsteil mit einer festgelegten Gestalt geformt werden.

Das Verstärkungsteil kann aus 20 bis 60 Volumen% eines Glas-Fa serbündels oder -Garns, 20 bis 80 Volumen% eines hitzebeständi gen organischen Faserbündels oder Garns, 10 bis 25 Volumen% ei nes Harzes und 5 bis 25 Volumen% eines Kautschuks, bezogen auf das Gesamtvolumen des Verstärkungsteils, bestehen.

Das hitzebeständige organische Faserbündel oder Garn, das in dem Verstärkungsteil verwendet wird, kann vorzugsweise von der selben Art sein wie die hitzebeständigen organischen Fasern, die in dem Preßharz-Grundteil verwendet werden. Wenn in dem Verstärkungsteil solch ein hitzebeständiges organisches Faser bündel oder Garn verwendet wird, erhält die Matrix des Verstär kungsteils eine Kombination von Bestandteilen, die der Kombina tion der Bestandteile der Matrix des Preßharz-Grundteils ähn lich ist. Es ist folglich möglich, zu verhindern, daß sich der Preßharz-Kupplungsbelag verkrümmt bzw. verzieht. Die Verkrüm mung bzw. Verziehung wird durch den Unterschied im Wärmeschwin dungsmaß verursacht, der sich aus der Verwendung verschiedener Bestandteile in dem Verstärkungsteil und dem Preßharz-Grundteil ergibt.

Wenn ein Preßharz-Kupplungsbelag formgepreßt wird, kann das Ver stärkungsteil beispielsweise zusammen mit dem Preßharz-Grund teil unter den Bedingungen von Wärme und Druck in einer Preß form gehalten werden. Die auf diese Weise formgepreßte Substanz wird nötigenfalls 3 bis 6 h lang bei einer Temperatur von 200 bis 280°C wärmebehandelt und danach geschliffen, um den erfin dungsgemäßen Preßharz-Kupplungsbelag zu erhalten.

Der erfindungsgemäße Preßharz-Kupplungsbelag wird aus dem Preß harz-Grundteil und dem Verstärkungsteil durch Warmpressen in einem Stück hergestellt. Das Preßharz-Grundteil besteht im we sentlichen aus einer Matrix, die aus 10 bis 20 Volumen% Glasfa sern, 5 bis 30 Volumen% wenigstens einer Art von hitzebeständi gen organischen Fasern und 5 bis 25 Volumen% wenigstens einer Art von hitzebeständigen anorganischen Fasern zusammengesetzt ist, einem anorganischen Füllstoff, einem festen Schmiermittel und einem Bindemittelharz.

In dem erfindungsgemäßen Preßharz-Kupplungsbelag, der so aufge baut ist, wirken die Glasfasern, die hitzebeständigen organi schen Fasern und die hitzebeständigen anorganischen Fasern in der folgenden Weise, wenn die Betriebstemperatur des Preßharz- Kupplungsbelages zunimmt.

In dem Temperaturbereich, der unterhalb von etwa 400°C liegt, schwächen die hitzebeständigen organischen Fasern die Härte der Glasfasern ab und unterdrücken sie die Schwankung des Reibungs koeffizienten (µ) der Glasfasern. In dem Temperaturbereich, der oberhalb von etwa 400°C liegt, zeigen die Glasfasern wirksam ihre Eigenschaften. Insbesondere erweichen die Glasfasern in dem Temperaturbereich, der oberhalb von etwa 700°C liegt, wo durch auf der Reibungsfläche des Preßharz-Grundteils eine hitze beständige Schutzschicht gebildet wird. Dies führt folglich zu einer Verbesserung der Lebensdauer des Preßharz-Kupplungsbelags.

Es gibt jedoch eine Beschränkung für die Bildung der hitzebe ständigen Schutzschicht. D.h., die Glasfasern erweichen bei einer hohen Drehzahl und unter einem hohen Anpreßdruck in be trächtlichem Maße, und der Verschleiß, der auf das Fließen zu rückzuführen ist, nimmt infolgedessen deutlich zu. Die hitzebe ständigen anorganischen Fasern unterdrücken das plastische Flie ßen und verhindern dadurch eine deutliche Zunahme des Verschlei ßes.

Folglich erhält der erfindungsgemäße Preßharz-Kupplungsbelag bei einer hohen Temperatur verbesserte und ausgezeichnete Rei bungseigenschaften und Verschleißschutzeigenschaften, weil die hitzebeständigen anorganischen Fasern derart wirken, daß sie das Fließen, das aus der Erweichung der Glasfasern bei einer hohen Drehzahl und unter einem hohen Anpreßdruck resultiert, un terdrücken.

Nachdem die Erfindung allgemein beschrieben worden ist, werden nachstehend bestimmte besondere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Preßharz-Kupplungsbelages.

Fig. 2 ist ein Liniendiagramm, das die Beziehung zwischen dem Gehalt der hitzebeständigen anorganischen Fasern in dem Preß harz-Grundteil und dem minimalen Reibungskoeffizienten (µ) und die Beziehung zwischen diesem Gehalt und dem Volumenverschleiß grad zeigt, wobei diese Beziehungen für die erfindungsgemäßen Preßharz-Kupplungsbeläge der Beispiele 1 bis 3 und die Preßharz- Kupplungsbeläge der Vergleichsbeispiele 1 und 2 dargestellt sind.

Fig. 3 ist ein Säulendiagramm, das die Ergebnisse der Messung des Volumenverschleißgrades zeigt, die unter Anwendung eines Kupplungsdynamometers bei dem erfindungsgemäßen Preßharz-Kupp lungsbelag des Beispiels 2 und dem Preßharz-Kupplungsbelag des Vergleichsbeispiels 2 durchgeführt wurde.

Fig. 4 ist ein Säulendiagramm, das die Ergebnisse der Messung des minimalen Reibungskoeffizienten (µ) zeigt, die unter Anwen dung eines Kupplungsdynamometers bei dem erfindungsgemäßen Preß harz-Kupplungsbelag des Beispiels 2 und dem Preßharz-Kupplungs belag des Vergleichsbeispiels 2 durchgeführt wurde.

Fig. 5 ist ein Säulendiagramm, das die Ergebnisse der Messung der Zerreißdrehzahl zeigt, die bei dem erfindungsgemäßen Preß harz-Kupplungsbelag des Beispiels 3 und dem Preßharz-Kupplungs belag des Vergleichsbeispiels 1 durchgeführt wurde.

Unter "%" sind in der folgenden Beschreibung "Volumen%" zu ver stehen, falls nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

Der Preßharz-Kupplungsbelag von Beispiel 1 wurde folgendermaßen hergestellt:

Herstellung eines Preßharz-Grundteils

Um eine vorgeformte Substanz 1 für die Bildung eines Preßharz- Grundteils zu erhalten, wurden die folgenden Materialien in den folgenden auf das Gesamtvolumen des Preßharz-Grundteils bezoge nen Mengen trocken vermischt und in einer Preßform zum Formpres sen der vorgeformten Substanz 1 bei Raumtemperatur und unter dem Druck von 0,98 bis 2,94 kN/cm² vorgeformt:
eine Matrix, die aus 15% Glasfasern mit dem Durchmesser von 10 µm und der Länge von 3 mm; 20% aromatischen Polyamidfasern (# 29 Kevlar, Warenzeichen) mit dem Durchmesser von 12 µm und der Länge von 3 mm als hitzebeständigen organischen Fasern und 5% Kaliumtitanatfasern mit dem Durchmesser von 0,2 bis 0,5 µm und der Länge von 5 bis 20 µm als hitzebeständigen anorganischen Fa sern zusammengesetzt war;
15% Zirkoniumsilicat mit dem mittleren Korndurchmesser von 50 bis 500 µm als harter anorganischer Füllstoff und Calciumcarbo nat mit dem mittleren Korndurchmesser von 0,5 bis 5 µm als wei cher anorganischer Füllstoff;
15% körniger Graphit mit dem mittleren Korndurchmesser von 20 bis 50 µm als festes Schmiermittel;
25% eines Phenolharzes als Bindemittelharz und
5% Cashew-Staub mit dem mittleren Korndurchmesser von 50 bis 100 µm als Mittel zur Steuerung der Reibung.

Herstellung eines Verstärkungsteils

Durch Vermischen von 15% eines Phenolharzes und 10% Styrol- Butadien-Kautschuk (SBR), bezogen auf das Gesamtvolumen des Ver stärkungsteils, wurde eine Bindemittelmischung hergestellt, und die Mischung wurde durch Imprägnieren in eine Matrix eindringen gelassen, die aus 40% Glasseidenstrang mit dem Durchmesser von 10 µm und 35% eines aromatischen Polyamid-Faserbündels oder Garns mit dem Durchmesser von 12 µm, bezogen auf das Gesamtvo lumen des Verstärkungsteils, zusammengesetzt war. Dann wurde die Matrix gebündelt bzw. zusammengebunden und versponnen oder verdrillt bzw. zusammengedreht, um eine Schnur zu erhalten. Die Schnur wurde schließlich spiralförmig gewickelt, um ein Verstär kungsteil 2 zu bilden.

Formpressen

Das Formpressen wurde bei der Temperatur von 140 bis 170°C und unter dem Druck von 0,98 bis 2,94 kN/cm² durchgeführt, nachdem die vorgeformte Substanz 1 für die Bildung eines Preßharz-Grund teils und das Verstärkungsteil 2 in einem Stück in eine Preß form eingebracht worden waren. Auf diese Weise wurde aus der vorgeformten Substanz 1 und dem Verstärkungsteil 2 eine in ei nem Stück formgepreßte Substanz hergestellt. Dann wurde die in einem Stück formgepreßte Substanz 3 bis 6 h lang bei der Tempe ratur von 200 bis 280°C wärmebehandelt und geschliffen, um den Preßharz-Kupplungsbelag 3 von Beispiel 1 zu erhalten. Der Preß harz-Kupplungsbelag 3 von Beispiel 1 hatte den Außendurchmesser von 236 mm, den Innendurchmesser von 150 mm und die Dicke von 3,5 mm.

Beispiele 2 und 3

Die Preßharz-Kupplungsbeläge der Beispiele 2 und 3 wurden in derselben Weise wie der Preßharz-Kupplungsbelag von Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die in der Tabelle angegebenen Zusam mensetzungen verwendet wurden.

Vergleichsbeispiele 1 und 2

Die Preßharz-Kupplungsbeläge der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurden in derselben Weise wie der Preßharz-Kupplungsbelag von Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die in der Tabelle angege benen Zusammensetzungen verwendet wurden.

Tabelle

Bewertung 1

Bei den fünf Kupplungsbelägen, d.h., bei den Preßharz-Kupplungs belägen der Beispiele 1 bis 3 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2, wurden die Beziehung zwischen dem Gehalt der hitzebeständi gen anorganischen Fasern in dem Preßharz-Grundteil und dem mini malen Reibungskoeffizienten (µ) und die Beziehung zwischen die sem Gehalt und dem Volumenverschleißgrad unter Anwendung eines Kupplungsdynamometers untersucht. Die Ergebnisse sind in Fig. 2 gezeigt.

In Fig. 2 zeigen die schwarzen Kreise (⚫) den minimalen Rei bungskoeffizienten (µ) während die weißen Kreise (○) den Volu menverschleißgrad zeigen. Diese Untersuchungen wurden unter An wendung eines Kupplungsdynamometers unter den folgenden Bedin gungen durchgeführt:

Drehzahl:\|2500 min^-1
Trägheitsmoment:	1,77 kg · m²
Prüftemperatur:	250°C
Zahl der Schaltvorgänge:	1000

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der minimale Reibungskoeffizi ent (µ) größer als 0,25 ist und der Volumenverschleißgrad klei ner als 1,22×10^-4 mm³/N×m ist, wenn der Gehalt der hitzebestän digen anorganischen Fasern in dem Bereich von 5 bis 25% liegt; d.h., daß diese Werte in einem vorteilhaften Bereich liegen.

Bewertung 2

Bei den Preßharz-Kupplungsbelägen des Beispiels 2 und des Ver gleichsbeispiels 2 wurden unter Anwendung eines Kupplungsdyna mometers die folgenden Funktionsprüfungen durchgeführt:

Volumenverschleißgrad

Der Volumenverschleißgrad wurde unter Anwendung eines Kupplungs dynamometers unter den folgenden Bedingungen gemessen:

Drehzahl:\|4000 min^-1
Trägheitsmoment:	0,69 kg · m²
Prüftemperatur:	200°C
Auf den Kupplungsdeckel einwirkende Kraft:	3,92 kN und 5,88 kN

Die Ergebnisse sind in Fig. 3 gezeigt.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß der Volumenverschleißgrad des Preßharz-Kupplungsbelages des Beispiels 2 etwa halb so groß wie der Volumenverschleißgrad des Preßharz-Kupplungsbelages des Ver gleichsbeispiels 2 ist, wenn die auf den Kupplungsdeckel einwir kende Kraft 3,92 kN beträgt.

Die Verschleiß- bzw. Abriebfestigkeit ist bei dem Preßharz-Kupp lungsbelag des Beispiels 2 wenigstens sechsmal so hoch wie bei dem Preßharz-Kupplungsbelag des Vergleichsbeispiels 2, wenn die auf den Kupplungsdeckel einwirkende Kraft 5,88 kN beträgt.

Minimaler Reibungskoeffizient

Der minimale Reibungskoeffizient (µ) wurde unter Anwendung ei nes Kupplungsdynamometers unter den folgenden Bedingungen gemes sen:

Drehzahl:\|4000 min^-1
Trägheitsmoment:	0,69 kg · m²
Prüftemperatur:	100°C und 300°C
Auf den Kupplungsdeckel einwirkende Kraft:	3,92 kN

Die Ergebnisse sind in Fig. 4 gezeigt.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß der minimale Reibungskoeffi zient (µ) des Preßharz-Kupplungsbelages des Beispiels 2 größer als 0,29 ist, wenn die Prüftemperatur 300°C beträgt. Der mini male Reibungskoeffizient (µ) des Preßharz-Kupplungsbelages des Beispiels 2 ist folglich auch bei einer hohen Temperatur stabil.

Andererseits hat der minimale Reibungskoeffizient (µ) des Preß harz-Kupplungsbelages des Vergleichsbeispiels 2 den Wert 0,22, wenn die Prüftemperatur 300°C beträgt. Der minimale Reibungs koeffizient (µ) des Preßharz-Kupplungsbelages des Vergleichs beispiels 2 ist folglich bei einer hohen Temperatur überhaupt nicht stabil.

Zerreißdrehzahl

Bei den Preßharz-Kupplungsbelägen des Beispiels 3 und des Ver gleichsbeispiels 1 wurde bei der Temperatur von 200°C die Zer reißdrehzahl gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 5 gezeigt.

Der Preßharz-Kupplungsbelag des Beispiels 3 zerriß auch bei einer Drehzahl von 16 000 min^-1 nicht, während der Preßharz- Kupplungsbelag des Vergleichsbeispiels 1 bei einer Drehzahl von 11 300 min^-1 zerriß.

Bewertung 3

In der vorstehenden Tabelle sind für die Verstärkungsteile der Preßharz-Kupplungsbeläge der Beispiele 1 bis 3 und der Ver gleichsbeispiele 1 und 2 die Ergebnisse der Bewertung der Zer reißdrehzahl, der Formbarkeit, der Verformung und der Kosten ge zeigt.

In der Zeile "Zerreißdrehzahl" der Tabelle zeigen die Doppel kreise ( ) daß die Zerreißdrehzahl wenigstens 14 000 min^-1 beträgt, zeigen die weißen Kreise (○), daß die Zerreißdrehzahl 12 000 bis 14 000 min^-1 beträgt, und zeigt der Buchstabe "x", daß die Zerreißdrehzahl höchstens 12 000 min^-1 beträgt.

In der Zeile "Kosten" der Tabelle bedeuten die weißen Kreise (○) die niedrigsten Kosten, bedeutet das Dreieck (∆) annehmbare Kosten und bedeutet der Buchstabe "x" die höchsten Kosten.

In der Zeile "Formbarkeit" der Tabelle bedeuten die weißen Krei se (○) eine gute Formbarkeit, bedeutet das Dreieck (∆) eine annehmbare Formbarkeit und bedeuten die Buchstaben "x" eine schlechte Formbarkeit.

In der Zeile "Verformung" der Tabelle zeigen die weißen Kreise (○), daß die Verformung 0,5 mm oder weniger beträgt, und zeigen die Dreiecke (∆), daß die Verformung mehr als 0,5 mm beträgt.

Alle Verstärkungsteile der Beispiele 1 bis 3 zeigten gute Be wertungsergebnisse, wobei jedoch das Verstärkungsteil von Bei spiel 3, in dem das hitzebeständige organische Faserbündel oder Garn in einer verhältnismäßig größeren Menge enthalten war, hin sichtlich der Formbarkeit, der Verformung und der Kosten weni ger gute Ergebnisse zeigte als die Verstärkungsteile der Bei spiele 1 und 2. Andererseits war der Preßharz-Kupplungsbelag des Vergleichsbeispiels 1, in dem die hitzebeständigen organi schen Fasern in einer kleineren Menge als in den Preßharz-Kupp lungsbelägen der Beispiele 1 bis 3 enthalten waren, nicht nur hinsichtlich der Zerreißdrehzahl, sondern auch hinsichtlich der Formbarkeit schlechter.

Claims

1. Preßharz-Kupplungsbelag, der in einem Stück durch Warmpres sen aus einem Preßharz-Grundteil, das eine Reibungsfläche bil det, und einem Verstärkungsteil hergestellt wird, dadurch ge kennzeichnet, daß das Preßharz-Grundteil im wesentlichen aus
einer Matrix, die aus 10 bis 20 Volumen% Glasfasern, 5 bis 30 Volumen% wenigstens einer Art von hitzebeständigen organischen Fasern, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyimid fasern, Polyamidfasern, aromatischen Polyamidfasern und Poly benzimidazolfasern besteht, und 5 bis 25 Volumen% wenigstens ei ner Art von hitzebeständigen anorganischen Fasern, die aus ei ner Gruppe ausgewählt ist, die aus Kaliumtitanatfasern,Kera mikfasern, Quarzfasern und glasartigen Siliciumdioxidfasern be steht, bezogen auf das Gesamtvolumen des Preßharz-Grundteils, zusammengesetzt ist,
einem anorganischen Füllstoff,
einem festen Schmiermittel und
einem Bindemittelharz
besteht.

2. Preßharz-Kupplungsbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die hitzebeständigen anorganischen Fasern des Preßharz- Grundteils Kaliumtitanatfasern sind.

3. Preßharz-Kupplungsbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der anorganische Füllstoff des Preßharz-Grundteils aus Calciumcarbonat und Zirkoniumsilicat besteht.

4. Preßharz-Kupplungsbelag nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß der mittlere Korndurchmesser des Zirkoniumsilicats 50 bis 500 µm beträgt.

5. Preßharz-Kupplungsbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der auf das Gesamtvolumen des Preßharz-Grundteils be zogene Gehalt des anorganischen Füllstoffs des Preßharz-Grund teils 5 bis 15 Volumen% beträgt.

6. Preßharz-Kupplungsbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das feste Schmiermittel des Preßharz-Grundteils wenig stens ein festes Schmiermittel ist, das aus einer Gruppe ausge wählt ist, die aus Graphit, Molybdändisulfid, Bleisulfid und An timontrisulfid besteht.

7. Preßharz-Kupplungsbelag nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß das feste Schmiermittel des Preßharz-Grundteils körniger Graphit ist.

8. Preßharz-Kupplungsbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der auf das Gesamtvolumen des Preßharz-Grundteils be zogene Gehalt des festen Schmiermittels des Preßharz-Grundteils 5 bis 20 Volumen% beträgt.

9. Preßharz-Kupplungsbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Bindemittelharz des Preßharz-Grundteils wenigstens ein Bindemittelharz ist, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Phenolharz, einem Phenoxyharz, einem Epoxyharz und einem ungesättigten Polyesterharz besteht.

10. Preßharz-Kupplungsbelag nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß das Bindemittelharz des Preßharz-Grunteils ein Phenolharz ist.

11. Preßharz-Kupplungsbelag nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der auf das Gesamtvolumen des Preßharz-Grundteils bezogene Gehalt des Bindemittelharzes des Preßharz-Grundteils 15 bis 30 Volumen% beträgt.

12. Preßharz-Kupplungsbelag nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Verstärkungsteil im wesentlichen aus einer Ma trix, die aus einem Glas-Faserbündel oder -Garn und einem hit zebeständigen organischen Faserbündel oder Garn zusammengesetzt ist, und einem Bindemittel, das aus einem Harz und einem Kau tschuk zusammengesetzt ist und an der Matrix anhaftet, besteht, wobei die Matrix in einer spiralförmig gewickelten Gestalt ge formt ist.

13. Preßharz-Kupplungsbelag nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß das Verstärkungsteil aus 20 bis 60 Volumen% des Glas-Faserbündels oder -Garns, 20 bis 80 Volumen% des hitzebe ständigen organischen Faserbündels oder Garns, 10 bis 25 Volu lumen% des Harzes und 5 bis 25 Volumen% des Kautschuks, bezogen auf das Gesamtvolumen des Verstärkungsteils, besteht.

14. Preßharz-Kupplungsbelag nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß in dem Preßharz-Grundteil und in dem Verstärkungs teil dieselbe Art der hitzebeständigen organischen Fasern bzw. des hitzebeständigen organischen Faserbündels oder Garns verwen det wird.

15. Preßharz-Kupplungsbelag nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Glasfasern, die hitzebeständigen organischen Fasern und die hitzebeständigen anorganischen Fasern, aus denen die Matrix zusammengesetzt ist, endliche Fasern oder Filamente mit unterbrochener Länge sind.

16. Preßharz-Kupplungsbelag nach Anspruch 15, dadurch gekenn zeichnet, daß die Glasfasern, die hitzebeständigen organischen Fasern und die hitzebeständigen anorganischen Fasern in der Ma trix des Preßharz-Grundteils regellos verteilt sind.

17. Preßharz-Kupplungsbelag nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Preßharz-Grundteil ferner wenigstens ein Mit tel zur Steuerung der Reibung enthält, das aus der Gruppe aus gewählt ist, die aus Cashew-Staub, Gummistaub, Elastomer, einem Aluminiumpulver, einem Eisenpulver und einem Zinkpulver besteht.

18. Preßharz-Kupplungsbelag nach Anspruch 17, dadurch gekenn zeichnet, daß der auf das Gesamtvolumen des Preßharz-Grundteils bezogene Gehalt des Mittels zur Steuerung der Reibung des Preß harz-Grundteils 1 bis 8 Volumen% beträgt.