DE4235589A1 - Reibbelagkörper, insbesondere für eine Reibungskupplung und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Reibbelagkörpers, insbesondere für eine Reibungs­ kupplung eines Kraftfahrzeugs, bei welchem aus einer Mischung zumindest von Kurzfasern wenigstens eines Armierungsmaterials, von Bindemitteln und von wenigstens einem Reibbelag-Füllstoff ein Verbundwerkstoff herge­ stellt wird, in welchem die Kurzfasern angenähert unidirektional ausgerichtet sind, der Verbundwerkstoff zu einem Rohkörper gewickelt wird, und der Rohkörper zum Verfestigen von in dem Bindemittel enthaltenen oder nachträglich in den Verbundwerkstoff einimprägnierten Binderkomponenten heiß gepreßt und/oder getempert und dann zum Reibbelagkörper fertigbearbeitet wird.

Reibbelagkörper für Kraftfahrzeug-Reibungskupplungen werden üblicherweise durch Verpressen und Tempern eines Armierungsfasern in einer Duroplastmatrix enthaltenden Verbundwerkstoff hergestellt. Der Verbundwerkstoff enthält zusätzlich Reibbelag-Füllstoffe, die eine gewünschte Eigenelastizität des Reibbelagkörpers wie auch dessen Reibeigenschaften oder dessen selbstreini­ gende Eigenschaften sicherstellen. Gepreßte Reibbelag­ körper lassen sich zwar kostengünstig herstellen, sind aber vielfach den im Betrieb auftretenden Zentrifugal­ kräften nicht gewachsen, d. h. sie haben eine zu geringe Berstdrehzahl, und die Reibung ist ungleichmäßig in Abhängigkeit von der Gleitgeschwindigkeit.

Zur Erhöhung der Berstdrehzahl ist es bekannt, Reibbe­ lagkörper aus einer Mischung verschiedener Garne zu wickeln, die mit dem Material der Duroplastmatrix und gegebenenfalls den Reibbelag-Füllstoffen vor oder nach dem Wickeln imprägniert werden. Die herkömmlichen Wickeltechnologien sind jedoch vergleichsweise zeitauf­ wendig und teuer und haben darüber hinaus den Nachteil, daß sowohl die für die Festigkeit als auch für die Reibung verantwortlichen Komponenten vielfach nicht ausreichend gleichmäßig in dem Garnwickel verteilt werden können. Dies führt im Betrieb zu örtlichen Belagüberhitzungen.

Aus dem DE-Patent 16 00 044 ist es bekannt, Gewebe­ streifen aus Kett- und Schußfäden eines Rovingmaterials, wie z. B. Messing oder Kupfer, mit Asbestfasern zu ummanteln und mit einem Harz-Bindemittel zu imprägnie­ ren. Das ummantelte und imprägnierte Gewebe wird zu einem Wickel spiralig aufgewickelt und unter Druck-und Temperatureinwirkung verfestigt. Das benutzte Rovingge­ webe ist vergleichweise kostspielig und bestimmt im wesentlichen die Berstsicherheit.

Aus der DE-C-31 17 823 ist es bekannt, aus einer Mi­ schung textiler Stapelfasern, eines Bindemittels und üblicher Reibbelagmaterialien ein homogenes Gemisch herzustellen, aus dem durch Strangextrusion mittels einer Strangpresse Strangmaterial hergestellt wird, in welchem die Stapelfasern im wesentlichen unidirektional ausgerichtet sind. Aus dem Strangmaterial werden Reib­ belagrohlinge gewickelt, die nachfolgend in an sich bekannter Weise getrocknet, dann heiß gepreßt und getempert sowie durch Schleifen fertigbearbeitet wer­ den. Wenngleich durch solche Herstellungsverfahren die Gleichmäßigkeit der Verteilung der Reibbelagkomponenten verbessert werden kann, so ist doch die Gleichmäßig­ keit, mit der die Stapelfasern in dem Strangmaterial ausgerichtet werden können, und damit die Berstdreh­ zahl, noch verbesserungsfähig.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Reibbelagkörper, insbesondere für eine Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs, der eine hohe Berstdrehzahl und sehr feine Verteilung der Belagkompo­ nenten hat, kostengünstig hergestellt werden kann.

Ausgehend von dem eingangs erläuterten Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Verbundwerkstoff ein Vliesmaterialstreifen hergestellt wird, der entweder eine Streifenbreite größer als die Dicke des fertigbearbeiteten Reibbelagkörpers hat und zur Bildung des Rohkörpers mit tangentialem Verlauf seiner Bahnfläche direkt zu einem spiralförmigen Wickel gewickelt wird oder der um seine Streifenlängsachse zu einem Garn gerollt oder verdrillt wird, aus welchen dann der Rohkörper gewickelt wird.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß sich Vlies aufgrund seiner geringen Dicke leichter mit uni­ direktional ausgerichten Kurzfasern herstellen läßt als strangextrudiertes Material. Die Materialverteilung über die Breite des Vliesmaterialstreifens kann sehr exakt eingehalten werden und läßt sich mit herkömmli­ chen Methoden in vorbestimmter Weise quer zur Streifen­ längsrichtung prozeßtechnisch steuern. Wird der Vlies­ materialstreifen unmittelbar zu einem Wickel aufge­ wickelt, so ergibt sich eine sehr gleichmäßige Vertei­ lung der Belagmaterialien in dem Wickel. Wird der Vliesmaterialstreifen zu einem Garn gerollt oder ver­ drillt, 50 hat auch hier das Garn sehr homogene Eigen­ schaften.

Geeignete Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung des Vliesmaterialstreifens sind beispielsweise in Heinz Richter "Verarbeiten und Anwenden Kohlenstofffaserver­ stärkter Kunststoffe", VDT-Verlag Düsseldorf, 1981, Seiten 243 bis 257 oder in H. Richter "Faserverbundwerk­ stoffe mit gerichteten Kurzfasern" in Kunststoffe 75 (1985) , Heft 2, Seiten 80 bis 83 oder DE-AS 21 63 799 und DE-OS 28 50 833 beschrieben. Bei diesen Verfahren werden die Kurzfasern in einem Lösungsmittel suspen­ diert, das über ein Fließbett, in welchem die Kurzfa­ sern hydrodynamisch ausgerichtet werden, auf eine Saugtrommel geleitet wird, über die das Lösungsmittel abgesaugt wird. Das so gebildete Gelege wird getrocknet und zur Bildung eines Vlieses mit einer Fixierung versehen. Ausgehend von diesem Verfahren können die Kurzfasern zur Bildung des Vlieses auch einschließlich eines Bindemittels, bei welchem es sich bereits um die zur Verfestigung des Reibbelagkörpers erforderlichen Duroplastkomponenten handeln kann, in dem zur hydro­ dynamischen Ausrichtung der Fasern benutzten Lösungs­ mittel enthalten sein. Die geringe Dicke des gebildeten Vlieses von weniger als 0,5 mm vorzugsweise von 0,1 bis 0,3 mm erlaubt rasches Trocknen des Vlieses, das, sofern es die Duroplastkomponenten bereits enthält, zu einem Prepreg in bekannter Weise vorgehärtet werden kann. Das Prepreg kann nachfolgend bei der Herstellung des Reibbelagkörpers unabhängig von seiner vorangegan­ gen Herstellung zu einem Rohkörper gewickelt oder einem Garn verrollt oder verdrillt werden. Der als Prepreg ausgebildete Vliesmaterialstreifen enthält zweckmäßi­ gerweise bereits sämtliche Komponenten des späteren Reibbelagkörpers, kann aber auch so ausgebildet sein, daß er entweder vor dem Wickeln oder nach dem Wickeln mit den Duorplastkomponenten für die Weiterverarbeitung imprägniert wird. Das vorstehend erläuterte Herstel­ lungsverfahren des Vliesmaterialsstreifens hat den Vorteil, daß gegebenenfalls auch Wasser als Lösungs­ mittel für die Suspension der Belagmaterialien einge­ setzt werden kann. Anstelle der hydrodynamischen Aus­ richtung der Kurzfasern können auch elektrostatische oder magnetische Verfahren eingesetzt werden, oder es kann eine Ausrichtung in Luft erfolgen.

Bei der Herstellung des Rohkörpers kann der Vliesmate­ rialstreifen direkt zu einem Spiralwickel gewickelt werden. Hierbei kann von einem Vliesmaterialstreifen ausgegangen werden, der nur etwas breiter ist als die Dicke des fertigbearbeiteten Reibbelagkörpers, so daß der einzelne Reibbelagkörper jeweils für sich gewickelt, heiß verpreßt, gegebenenfalls getempert und spannabhe­ bend fertigbearbeitet wird. Werden Vliesmaterialstrei­ fen verwendet, deren Breite ein Mehrfaches der Dicke des fertigbearbeiteten Reibbelagkörpers ist, so können nach dem Heißverpressen des aus solchem Streifenmate­ rial gewickelten Wickels von diesen Scheiben abgetrennt werden, die dann zu einzelnen Reibbelagkörpern weiter­ verarbeitet werden.

Für die Bildung des Garns kann der Vliesmaterialstrei­ fen, ausgehend von einem seiner Längsränder um seine Streifenlängsachse vollständig eingerollt werden. Ein solches Garn hat im wesentlichen kreisförmigen Quer­ schnitt. Es lassen sich aber auch Garne mit flachem Querschnitt herstellen, indem beide Längsränder des Vliesmaterialstreifens aufeinander zu eingerollt wer­ den. Die beiden Längsränder können jeweils mit gleichem Drehsinn aufeinander zu eingerollt werden, werden aber vorzugsweise mit entgegengesetztem Drehsinn eingerollt, um beim Wickeln eventuell auftretende Spannungen kom­ pensieren zu können. Durch gegensinniges Einrollen der Ränder wird überdies zwischen den eingerollten Rändern eine Rille gebildet, die sich zur Aufnahme endloser Rovings oder dergleichen eignet.

Es versteht sich, daß Garne aus mehreren Vliesmaterial­ streifen hergestellt werden können, beispielsweise dadurch, daß zwischen die beiden aufeinander zu einge­ rollten Längsränder eines ersten Vliesmaterialstreifens ein zweiter eingerollter oder verdrillter Vliesmaterial­ streifen eingelegt wird. Beide Vliesmaterialstreifen bilden zusammen das aufzuwickelnde Garn. Auch der zweite Vliesmaterialstreifen kann von beiden Rändern her aufeinander zu eingerollt werden, zweckmäßigerweise so, daß die Verbindungsbereiche der eingerollten Ränder der beiden Vliesmaterialstreifen voneinander abgewandt sind. Auf diese Weise entsteht ein flaches Garn mit im wesentlichen symmetrischen Eigenschaften, sowohl in seiner Schmalseitenrichtung als auf seiner Breitseiten­ richtung. In den Zwischenräumen zwischen benachbarten, eingerollten Rändern, lassen sich wiederum endlose Rovings so unterbringen, daß sie während des Wickelvor­ gangs nicht nur das Garn schützen, sondern auch am Austreten aus dem Garn weitgehend gehindert sind.

Der Rohkörper kann aus mehreren, vorzugsweise nebenein­ anderliegenden Garnen gleichzeitig gewickelt werden. Die nebeneinanderliegenden Garne können, wie nachfol­ gend erläutert wird, jeweils für sich wiederum aus Fasern von mehreren unterschiedlichen Materialien bestehen. Werden mehrere Garne nebeneinanderliegend gleichzeitig gewickelt, können dünnere Garne verwendet werden. Dies hat Vorteile insbesondere dann, wenn die Garne unterschiedliche Materialzusammensetzungen haben, also beispielsweise Garne mit überwiegend reibenden Füllstoffen zusammen mit Garnen verarbeitet werden, die überwiegend reibflächenreinigende Eigenschaften haben. Soweit das Garn aus mehreren Vliesmaterialstreifen besteht, können die unterschiedlichen Eigenschaften auch durch unterschiedliche Materialzusammensetzungen der-Vliesmaterialstreifen des selben Garns erreicht werden. Da die Materialzusammensetzung des Vliesmate­ rialstreifens quer zur Streifenlängsrichtung prozeß­ technisch sehr einfach und sehr genau gesteuert werden kann, wie dies anhand der vorstehend angegebenen Lite­ ratur erläutert wird, läßt sich auch die Materialzusam­ mensetzung innerhalb der Breite des Vliesmaterialstrei­ fens definiert variieren. Innerhalb des selben Garns lassen sich auf diese Weise ebenfalls Materialeigen­ schaften verwirklichen, die für unterschiedliche Anwen­ dungsgebiete jeweils optimal sind, wie z. B. optimale Reibeigenschaften einerseits bei optimalen Reinigungs­ eigenschaften andererseits. Durch die unterschiedliche Zusammensetzung eines Garnes, in dem die verschiedenen Fasern der Reibwerkstoffe, Schmierstoffe und Reini­ gungsstoffe nebeneinander liegen, können zum Beispiel die Eigenschaften aggressiver Glasfasern durch neben­ liegende Acryl- oder Azetat-Fasern gemildert werden. An dieser Stelle sei auch erwähnt, daß bei unmittelbar zu einem Spiralwickel aufgewickelten Vliesmaterialstreifen eine definiert über die Streifenbreite sich ändernde Materialzusammensetzung von Vorteil sein kann, bei­ spielsweise dann, wenn teuere reibungsverbessernde Füllstoffe lediglich auf der reibend beanspruchten Seite des Reibbelagkörpers in den Vliesmaterialstreifen dosiert werden, während die andere, üblicherweise lediglich der Befestigung dienende Seite eine dieser Anforderung besser genügende Zusammensetzung erhält.

Aus Kostengründen werden bevorzugt vergleichsweise kurze und damit billiger herstellbare Kurzfasern von weniger als 5 mm, vorzugsweise von etwa 1 bis 3 mm verwendet. Es lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren eine Vielzahl auch herkömmlich im Reibbelagbau benutzter Fasermaterialien einsetzen. Die Dicke variiert abhangig von den Materialeigenschaften und liegt bei Glasfasern zweckmäßigerweise zwischen 2 und 20 µm, bei Baumwolle oder Kunststoff, wie z. B. Aramid, Polyacrylnitril oder Acetat zwischen 5 und 30 µm und bei oxidiertem Kohlenstoff zwischen 7 und 14 µm. Zweckmäßigerweise werden entsprechend den gewünschten Eigenschaften des Belagmaterials Fasern aus mehreren unterschiedlichen Materialien eingesetzt. Der Vorteil bei Herstellung der Vliesmaterialstreifen entsprechend den vorstehend erläuterten Herstellungsverfahren ist, daß bei mehreren Faserarten die Kurzfasern nicht nur nebeneinander parallel in dem Vlies angeordnet sind, sondern auch hintereinander in Serie geschaltet die Eigenschaften des Vliesmaterials bestimmen.

Aus dem Vliesmaterial lassen sich nicht nur Kupplungs­ reibbeläge Vorteilhaft herstellen, sondern auch andere Reibbeläge, insbesondere für Fahrzeugbremsen. Durch geeignete Anordnung der Faserrichtung läßt sich insbe­ sondere besonders hohe Druckfestigkeit erzielen.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, einen kostengün­ stig herstellbaren Reibbelagkörper hoher Festigkeit, insbesondere für eine Reibungskupplung eines Kraftfahr­ zeugs, anzugeben. Ausgehend von einem Reibbelagkörper in Form einer einteiligen oder aus mehreren voneinander gesonderten Segmenten zusammengesetzten Ringscheibe mit einer aus einem Verbundwerkstoff gewickelten Material­ struktur, die in einer Duroplastmatrix zumindest unidi­ rektional ausgerichtete Kurzfasern wenigstens eines Armierungsmaterials und wenigstens eines Reibbelag- Füllstoffs als Bestandteile des Verbundwerkstoffs enthält, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ringscheibe als spiralförmiger Wickel eines axial über die gesamte Dicke der Ringscheibe integral durchgehenden, aus dem Verbundwerkstoff beste­ henden Vliesmaterialstreifens ausgebildet ist oder als Wickel wenigstens eines Garns ausgebildet ist, welches durch Einrollen zumindest eines der Längsränder eines aus dem Verbundwerkstoff bestehenden Vliesmaterialstrei­ fens um dessen Streifenlängsachse oder durch verdrillen des Vliesmaterialstreifens um dessen Streifenlängsachse gebildet ist. Ein solcher Reibbelagkörper läßt sich, wie vorstehend erläutert, kostengünstig und mit gezielt steuerbaren Eigenschaften herstellen und dabei eine besonders hohe Berstdrehzahl bei Anwendung als Reibbe­ lag einer Kraftfahrzeugreibungskupplung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sowohl des Verfahrens als auch des Reibbelagkörpers ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 einen Axiallängsschnitt durch eine kreisschei­ benförmige, durch Wickeln eines Vliesmaterial­ streifens hergestellte Reibbelagplatte für die Kupplungsscheibe einer Kraftfahrzeug- Reibungskupplung;

Fig. 2a-2d schematische Darstellungen zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens der Reibbelagplatte;

Fig. 3 einen Axiallängsschnitt durch eine variante der Reibbelagplatte, hergestellt durch Wickeln eines Vliesmaterialgarns und

Fig. 4 bis 8 teilweise perspektivische Schnittdarstellungen verschiedener Ausführungsformen eines zur Herstellung der Reibbelagplatte nach Fig. 3 geeigneten Vliesmaterialgarns.

Fig. 1 zeigt eine kreisringförmige Reibbelagplatte 1 in Form eines im nachfolgend noch näher erläuterter Weise verfestigten, spiralförmigen Wickels eines Vlies­ materialstreifens 3, der sich in axialer Richtung der Reibbelagplatte 1 über deren gesamte Dicke von einigen Millimetern, beispielsweise 3 bis 4 mm, erstreckt. Die Reibbelagplatte 1 hat zumindest auf einer Seite eine senkrecht zur Drehachse 5 verlaufende, ebene Reibfläche 7 und ist mit Bohrlöchern 9 für die Befestigung an einem Reibbelagträger der Kupplungsscheibe versehen. Die Reibbelagplatte 1 kann, wie bei 11 angedeutet, durch radiale Trennschnitte in Segmente unterteilt sein.

Bei dem Vliesmaterialstreifen handelt es sich um ein sogenanntes Prepreg, das samtliche Materialkomponenten der Reibbelagplatte 1 in einer vorgehärteten Duroplast­ matrix enthält. Insbesondere enthält der Vliesmaterial­ streifen 3 auch Kurzfasern mit einer Länge von weniger als 5 mm, vorzugsweise 1 bis 3 mm, aus zumindest einem, vorzugsweise jedoch mehreren die Festigkeit bestimmenden Armierungsmaterial, wie z. B. Glas, oxidiertem Kohlen­ stoff oder Aramid, aber auch sonstigen, bei Reibbelägen üblichen Fasermaterialien, wie z. B. Polyacrylnitril, Baumwolle oder Acetat. Glasfasern liegen hierbei zweckmäßigerweise in einer Dicke zwischen 5 bis 20 µm, Polyacrylnitrilfasern zwischen 7 bis 14 µm, Kohlefasern in einer Dicke zwischen 7 und 13 µm und Aramidfasern bzw. sonstige Fasern in einer Dicke von 5 bis 30 µm vor. Das Prepreg enthält darüber hinaus Reibmaterialien, wie z. B. Reibzement oder auch reibflächenreinigende Materialien, wie z. B. Keramikfasern und die Eigenelasti­ zität des Reibbelagmaterials bestimmende Stoffe.

Die Kurzfasern werden zur Erhöhung der Berstdrehzahl der Reibbelagplatte 1 im wesentlichen unidirektional in das Vliesmaterial eingebracht. Geeignete Herstellungs­ verfahren sind in den eingangs genannten Aufsätzen von H. Richter sowie der DE-B-21 63 799 und der DE-A-28 50 833 beschrieben. Bei diesem Herstellungsverfahren werden die Komponenten als Feststoffe in einem Lösungs­ mittel, vorzugsweise Wasser, bis zu einem Feststoffan­ teil von beispielsweise 2% suspendiert. In einem Strömungsbett werden die Kurzfasern der Suspension hydrodynamisch ausgerichtet und auf eine Filteroberflä­ che einer Vakuumtrommel aufgebracht, die das Lösungsmit­ tel absaugt. Auf der Filterfläche der Vakuumtrommel verbleibt eine Vliesmaterialschicht geringer Dicke, von vorzugsweise weniger als 0,5 mm, beispielsweise 0,2 mm. Die Vliesmaterialschicht wird getrocknet und nachfolgend unter Temperatureinwirkung zu dem Prepregmaterial vorgehärtet.

Wie Fig. 2a zeigt, wird der aus dem Prepregmaterial bestehende Vliesmaterialstreifen 3 auf einem Dorn 13 nach Art eines "Tonbandwickels" zu einem ringscheibenför­ migen Rohkörper 15 aufgewickelt. Entsprechend Fig. 2b wird dann das Duroplastmaterial des Rohkörpers 15 unter Temperatur- und Druckeinwirkung bei ca. 180°C und Drücken von 30 bis 60 N/mm² heiß verpreßt, wie dies durch Pfeile 17 angedeutet ist. Anschließend wird der Rohkörper 15 über eine Zeitspanne von 14 bis 20 Stunden bei einer von beispielsweise von 80°C auf 280°C steigenden Temperatur zur vollen Aushärtung getempert. Für die Wärmeerzeugung kann, wie Fig. 2c zeigt, eine Strahlungswärmequelle 19 aber auch ein Mikrowellenofen eingesetzt werden. Der Rohkörper 15 wird nachfolgend durch Beschleifen seiner Seitenflächen 7 bzw. Bohren der Löcher 9 spanabhebend zur Reibbelagplatte 1 fertig­ bearbeitet (Fig. 2d).

Der Vliesmaterialstreifen 3 hat über seine Breite eine gleichmäßige Materialzusammensetzung. Die Materialzusam­ mensetzung kann über die Breite des Streifens hinweg auch variieren, beispielsweise indem teuere Reibmaterial­ zusätze lediglich auf der die spätere Reibfläche 7 bildenden Randseite des Streifens eindosiert werden, während die andere Seite lediglich billigere, die Festigkeit erhöhende Materialien enthält. Es versteht sich, daß zusammen mit dem Vliesmaterialstreifen 3 auch zusätzliche, die Festigkeit und das Reibverhalten bestimmende Rovings miteingewickelt werden können.

Die Breite des Vliesmaterialstreifens 3 ist in jedem Fall größer gewählt als die Dicke der fertigbearbeite­ ten Reibbelagplatte 1, um eine Nachbearbeitung der Flächen 7 zu ermöglichen. Die Breite des Vliesmaterial­ streifens 3 kann aber auch ein vielfaches der Dicke der Reibbelagplatte 1 betragen, so daß zunächst ein walzen­ förmiger Wickel hergestellt wird, von dem nach dem heiß verpressen und Tempern (Schritte gemäß Fig. 2b und 2c) Scheiben abgelängt werden, die entsprechend Fig. 2d fertigbearbeitet werden.

Fig. 3 zeigt eine variante einer ringscheibenförmigen Reibbelagplatte 21, die sich von der Reibbelagplatte 1 im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, daß sie aus einem aus Prepregmaterial bestehenden Garn 23 in geeig­ neter Form gewickelt ist. Das Wickeln kann hier auch wieder spiralförmig oder vorzugsweise im Scatter- Wound-Verfahren vorgenommen werden, ist. Das Garn ist aus einem Vliesmaterialstreifen hergestellt, der ent­ sprechend den vorstehend erläuterten Herstellungsmetho­ den mit in seiner Längsrichtung unidirektional ausge­ richteten Kurzfasern und den vorstehend erläuterten Materialzusammensetzungen hergestellt wurde. Die Reib­ belagplatte 21 wird entsprechend den Fig. 2a bis 2d gewickelt, heiß gepreßt, zum vollen Aushärten getempert und fertigbearbeitet. Lediglich beim Wickelschritt werden garngerechte, jedoch ebenfalls bekannte Wickel­ verfahren eingesetzt. Zur Erläuterung des Herstellungs­ verfahrens und seiner varianten wird auf die Beschrei­ bung der Fig. 1 und 2a bis 2d Bezug genommen. Es ver­ steht sich, daß die axiale Breite des Wickels in jedem Fall größer als die Dicke der fertigbearbeiteten Reib­ belagplatte 21 ist, um die Fertigbearbeitung gemäß Fig. 2d zu ermöglichen. Auch kann die axiale Wickelbreite ein Mehrfaches der Plattendicke betragen, so daß auch hier Platten aus einem walzenförmigen Wickel nach dem Aushärten des Prepregmaterials abgelängt werden können.

Fig. 4 zeigt Einzelheiten des zum Wickeln der Reibbelag­ platte 21 eingesetzten Garns 23. Es wird durch einen aus dem vorstehend erläuterten Prepregmaterial bestehen­ den Vliesmaterialstreifen 25 gebildet, der entlang eines seiner Längsränder um einen endlosen Roving 27 herum eingerollt ist. Der Roving 27 kann aus üblichen Materialien bestehen, wie z. B. Glas, Polyacryläthyl, Kohlefasern oder einem Metalldraht, z. B. aus Kupfer oder Messing. Der Roving 27 kann aber auch ganz entfal­ len. Die Kurzfasern sind, wie bei 29 angedeutet, eben­ falls in Längsrichtung des Vliesmaterialstreifens 25 und des Rovings 27 ausgerichtet.

Fig. 5 zeigt eine Variante eines Garns 23a, die sich von dem Garn 23 im wesentlichen nur dadurch unterschei­ det, daß der Vliesmaterialstreifen 25a beim Einrollen jeweils um 90° gekantet wird, so daß eine im Querschnitt rechteckförmige oder quadratische Struktur entsteht. Auf diese Weise kann ein höherer Füllfaktor erreicht werden.

Fig. 6 zeigt ein Garn 23b, das sich von dem Garn 23 der Fig. 4 dadurch unterscheidet, daß beide Längsränder des Vliesmaterialstreifens 25b mit entgegesetztem Drehsinn aufeinander zu eingerollt sind. Ein dem Roving 27 entsprechender Roving 27b ist in die Vertiefung zwischen den beiden aufeinander zu gerollten Rändern des Vlies­ materialstreifens 25b eingelegt. Auch hier kann der Roving 27b entfallen, oder aber es können die beiden Längsränder jeweils zusammen mit einem Roving eingerollt werden u Fig. 7 zeigt ein Garn 23c, welches aus zwei Vliesmate­ rialstreifen 25c gebildet ist. Beide Vliesmaterialstrei­ fen 25c sind an beiden Längsrändern mit einander entge­ gengesetztem Drehsinn aufeinander zu eingerollt und so ineinander eingelegt, daß die eingerollten Ränder im wesentlichen in eine geradlinigen Reihe nebeneinander zu liegen kommen. Die Verbindungsbereiche 31 zwischen den aufeinander zu eingerollten Rändern jedes Vliesma­ terialstreifens 25c liegen hierbei auf den voneinander abgewandten Seiten. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Verbindungsbereiche unterschiedlich breit, wobei der eine Vliesmaterialstreifen vollständig zwi­ schen den eingerollten Längsrändern des anderen Vlies­ materialstreifens eingelegt ist. In einer nicht naher dargestellten variante können die Vliesmaterialstreifen 25c auch so ineinander greifen, daß jeweils nur ein eingerollter Längsrand jedes Vliesmaterialstreifens zwischen die beiden aufeinander zu eingerollten Längs­ ränder des anderen Vliesmaterialstreifens 25c eingreift.

Wie Fig. 7 zeigt, können zwischen jeweils benachbarte eingerollte Längsränder wiederum dem Roving 27 entspre­ chende endlose Rovings 27c eingelegt sein. Es versteht sich, daß auch hier ein Teil der Rovings entfallen kann oder aber mit in dem Längsrand eingerollt sein kann. Die Garne der Fig. 6 und 7 haben Flachstrukturen, die eine bessere Ausnutzung des Wickelraums erlauben.

Fig. 8 zeigt eine variante eines Garns 23d, bei welchem ein dem Vliesmaterialstreifen 25 entsprechender Vliesma­ terialstreifen 25d nicht um seine Streifenlängsachse von zumindest einem seiner Ränder her eingerollt ist, sondern um seine Streifenlängsachse verdrillt ist, beispielsweise in der Form, daß er einen dem Roving 27 entsprechenden endlosen Roving 27d umwickelt. Wie bei 29d angedeutet, verlaufen die ansonsten in Längsrichtung des Vliesmaterialstreifens 25d unidirektional ausgerich­ teten Kurzfasern bei dieser Garnkonstruktion unter einem spitzen Winkel von z. B. weniger als 20° zur Garnlangsrichtung geneigt, mit der Folge, daß sie auch in der fertiggewickelten Reibbelagplatte 21 schräg zur achsnormal verlaufenden Reibfläche der Platte angeordnet sind. Hierdurch können im Einzelfall die Reibeigenschaf­ ten der Reibbelagplatte 21 verbessert werden.

Es versteht sich, daß bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen der Garne jeweils anstelle eines Rovings auch mehrere endlose Rovingfäden und/oder Metalldrähte nebeneinanderliegend eingelegt sein kön­ nen. Die zum Beispiel aus Kupfer oder Messing bestehen­ den Drähte haben einen Durchmesser von vorzugsweise 0,15 bis 0,2 mm.

Es versteht sich, daß in den vorliegend erläuterten Ausführungsformen der Reibbelagplatten sowohl die Reibbelagplatte 1 als auch die Reibbelagplatte 21 jeweils aus mehreren aneinanderliegenden Vliesmaterial­ streifen 3 bzw. mehreren aneinanderliegenden Garnen 23 gleichzeitig gewickelt werden kann, um den Wickelprozeß zu beschleunigen. Wenn die aneinanderliegenden Vliesmaterialstreifen 3 bzw. Garne 23 voneinander ver­ schiedene Materialzusammensetzungen haben, können zusätzlich die Betriebseigenschaften der Reibbelagplat­ te gezielt beeinflußt werden. Eine solche gezielte Beeinflussung ist auch innerhalb der Garne möglich, beispielsweise indem die aufeinander zu eingerollten Längsränder eines einzelnen Vliesmaterialstreifens mit unterschiedlichen Materialien dotiert werden oder aber daß, entsprechend Fig. 7, Vliesmaterialstreifen unter­ schiedlicher Eigenschaften zu einem Garn vereinigt werden.

Claims (26)

1. Verfahren zum Herstellen eines Reibbelagkörpers, insbesondere für eine Reibungskupplung eines Kraft­ fahrzeugs, bei welchem aus einer Mischung zumindest von Kurzfasern wenigstens eines Armierungsmaterials, von Bindemitteln und von wenigstens einem Reibbelag- Füllstoff ein Verbundwerkstoff hergestellt wird, in welchem die Kurzfasern angenähert unidirektional ausgerichtet sind,
der Verbundwerkstoff zu einem Rohkörper (15) ge­ wickelt wird,
und der Rohkörper (15) zum verfestigen von in dem Bindemittel enthaltenen oder nachträglich in den Verbundwerkstoff einimprägnierten Binderkomponen­ ten heiß gepreßt, gegebenenfalls getempert und dann zum Reibbelagkörper (1; 21) fertigbearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß als Verbundwerkstoff ein Vliesmaterialstreifen (3; 25) hergestellt wird, der entweder eine Strei­ fenbreite größer als die Dicke des fertigbearbeite­ ten Reibbelagkörpers (1; 21) hat und zur Bildung des Rohkörpers (15) mit tangentialem verlauf seiner Bahnfläche direkt zu einem spiralförmigen Wickel gewickelt wird oder der um seine Streifenlängsachse zu einem Garn (23) gerollt oder verdrillt wird, aus welchem dann der Rohkörper (15) gewickelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel die Duroplastkomponenten enthält und der Verbundwerkstoff zu einem Prepreg vorgehär­ tet wird, bevor der Vliesmaterialstreifen zum Rohkörper (15) gewickelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff aus einer wäßrigen Suspen­ sion der Kurzfasern, der Duroplastkomponenten und des Reibbelag-Füllstoffs hergestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesmaterialstreifen mit einer Breite hergestellt wird, die ein Mehrfaches der Dicke des fertigbearbeiteten Reibbelagkörpers (1; 21) ist und in dieser Breite gewickelt wird und daß der so hergestellte Rohrkörper (15) in Scheiben zerteilt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Garns (23; 23a-c) beide Längs­ ränder des Vliesmaterialstreifens aufeinander zu eingerollt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Längsränder mit entgegengesetztem Drehsinn aufeinander zu eingerollt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden aufeinander zu eingerollten Längsränder des Vliesmaterialstreifens (25c) ein weiterer eingerollter oder verdrillter Vliesmaterial­ streifen (25c) eingelegt wird und daß der Rohkörper aus dem aus beiden Vliesmaterialstreifen (25c) gebildeten Garn (23c) gewickelt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß beide Vliesmaterialstreifen (25c) des Garns (23c) an beiden Längsrändern eingerollt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Vliesmaterialstreifen (25c) mit voneinander weggelegenen Verbindungsbereichen (29) ihrer eingerollten Längsränder ineinander gelegt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein endloser Roving (27) mit dem Längsrand eingerollt oder mit dem Vliesmaterial­ streifen umwickelt wird und/oder zwischen zwei benachbarte eingerollte Längsränder des Garns (23) eingelegt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesmaterialstreifen um seine Streifenlängs­ achse zum Einrollen mehrfach um 90° geknickt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungsdichte der Kurzfasern oder/und der Reibbelag-Füllstoffe quer zur Streifenlängs­ achse in vorbestimmter Weise verändert wird.

13. Reibbelagkörper, insbesondere für eine Reibungs­ kupplung eines Kraftfahrzeugs, in Form einer einteiligen oder aus mehreren vonein­ ander gesonderten Segmenten zusammengesetzten Ringscheibe (1; 21) mit einer aus einem Verbund­ werkstoff gewickelten Materialstruktur, die in einer Duroplastmatrix angenähert unidirektional ausgerichtete Kurzfasern wenigstens eines Armierungs­ materials und wenigstens einen Reibbelag-Füllstoff als Bestandteile des Verbundwerkstoffs enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (1; 21) als spiralförmiger Wickel eines axial über die gesamte Dicke der Ringscheibe integral durchgehenden, aus dem Verbund­ werkstoff bestehenden Vliesmaterialstreifens (3) ausgebildet ist oder als Wickel wenigstens eines Garns (23) ausgebildet ist, welches durch Einrollen zumindest eines der Langsränder eines aus dem Verbundwerkstoff bestehenden Vliesmaterialstreifens (25) um dessen Streifenlängsachse oder durch ver­ drillen des Vliesmaterialstreifens (25d) um dessen Streifenlängsachse gebildet ist.

14. Reibbelagkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß beide Längsränder des Vliesmaterialstreifens (25b, 25c) aufeinander zu eingerollt sind.

15. Reibbelagkörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Längsränder mit entgegengesetztem Drehsinn aufeinander zu eingerollt sind.

16. Reibbelagkörper nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden aufeinander zu eingerollten Längsränder des Vliesmaterialstreifens (25c) ein weiterer eingerollter oder verdrillter Vliesmaterial­ streifen (25c) eingelegt ist und die Ringscheibe (21) als Wickel des aus beiden Vliesmaterialstrei­ fen (25c) gebildeten Garns (23c) ausgebildet ist.

17. Reibbelagkörper nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß beide Vliesmaterialstreifen (25c) des Garns (23c) an beiden Längsrändern eingerollt sind.

18. Reibbelagkörper nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Vliesmaterialstreifen (25c) mit voneinander weg gelegenen Verbindungsbereichen ihrer eingerollten Längsränder ineinander liegen.

19. Reibbelagkörper nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Vliesmaterialstreifen (25c) des Garns (23d) unterschiedliche Materialzusammensetzung haben.

20. Reibbelagkörper nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (1; 21) aus mehreren, insbeson­ dere nebeneinander liegenden Garnen (23) gewickelt ist, die unterschiedliche Materialszusammensetzun­ gen haben.

21. Reibbelagkörper nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein endloser Roving (27) in wenig­ stens einen der Längsränder des Vliesmaterialstrei­ fens (25) eingerollt oder mit dem Vliesmaterial­ streifen (25d) umwickelt ist und/oder zwischen zwei benachbarte, eingerollte Rändern zumindestens eines Vliesmaterialstreifens (25b; 25c) des Garns (23) eingelegt ist.

22. Reibbelagkörper nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesmaterialstreifen um seine Streifen Längsachse zum Einrollen mehrfach um 90° geknickt ist.

23. Verfahren nach Anspruch 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die verteilungsdichte der Kurzfaser oder/und der Reibbelag-Füllstoffe quer zur Streifenlängsachse variiert.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzfasern eine Länge von weniger als 5 mm vorzugsweise 1 bis 3 mm haben.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesmaterialstreifen (3; 25) eine Dicke von weniger als 0,5 mm vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,3 mm hat.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesmaterialstreifen (3; 25) Kurzfasern aus Glas mit einer Dicke zwischen 2 und 20 µm und/oder Kurzfasern aus Baumwolle und/oder aus Kunststoffinsbesondere Aramid und/oder Polyacryl­ nitril mit einer Dicke zwischen 5 und 30 µm und/oder Kurzfasern aus oxidiertem Kohlenstoff mit einer Dicke zwischen 7 und 14 µm enthält.