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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich auf einen Trockenkupplungsbelag, welcher
in einer automatischen Kupplung, einem stufenlosen Getriebe und
dergleichen eines Automobils verwendet wird. Die Erfindung bezieht
sich ebenso auf sein Herstellungsverfahren.
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BESCHREIBUNG DES STANDES
DER TECHNIK
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Eine
automatische Kupplung, die ein automatisches Kontrollsystem für eine Kupplung
eines manuellen Getriebes aufweist, wurde entwickelt und mehr und
mehr zur praktischen Verwendung gebracht. Ebenso verhält es sich
für ein
stufenloses Getriebe, das einen Trockenkupplungsbelag für eine Anfahrkupplung
verwendet. Ein in diesen Systemen verwendeter Trockenkupplungsbelag
wird häufig
im halb gekuppelten Zustand zur Verbesserung des Gefühls beim
Anfahren oder beim Wechseln eines Ganges betrieben. Daher wird der
Kupplungsbelag sehr heiß.
Wenn darüber
hinaus der Kupplungsbelag unter einer Kriechkontrolle betrieben
wird, um die Rückwärtsbewegung
zum Zeitpunkt des Berganfahrens zu verhindern, gleitet er kontinuierlich
und wird viel heißer.
Schwefel wird zum Vernetzen des Kautschuks in den Trockenkupplungsbelag
gemischt. Dann wird der Schwefel aufgrund der Hitze in ein Gas überführt, welches
wahrscheinlich H2S oder CS2 ist, und
erzeugt Geruch. Der Geruch kann in den Innenraum des Autos eindringen
und Probleme erzeugen.
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Der
Trockenkupplungsbelag ist aus Glasfasern, einem synthetischen Harz
und einem Verbundkautschuk zusammengesetzt. Der Schwefel ist mit Blick
auf die Kosten und den Verschleißwiderstand am besten geeignet,
den Verbundkautschuk zu vernetzen. Folglich ist es sehr schwierig,
die Verwendung des Schwefels zu unterlassen oder die Menge des Schwefels
zu verringern. Folglich wurde ein Verfahren untersucht, in welchem
im Vorhinein Wärme auf
eine Oberfläche
des Kupplungsbelages durch eine heiße Platte aufgebracht wurde.
Dieses Verfahren ist theoretisch auf einer Daumenregel aufgebaut, daß der Trockenkupplungsbelag,
wenn er einmal seinen Geruch abgegeben hat, nicht wieder Geruch
abgibt, selbst wenn er mit der gleichen Wärmebelastung beaufschlagt wird.
Es ist jedoch vorauszusehen, daß,
da eine gesamte Oberfläche
des Kupplungsbelages erhitzt wird, der Kupplungsbelag sehr heiß wird,
so daß er
sich verwirft, selbst wenn er zum Zeitpunkt des Kühlens langsam
abgekühlt
wird. Darüber hinaus
ist vorauszusehen, daß ein
Gerät dafür großformatig
und kompliziert sein wird.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren
für einen
Trockenkupplungsbelag zur Verfügung
zu stellen, das dazu fähig
ist, Schwefel effizient zu entfernen, so daß Geruch verhindert und keine
Verwerfung erzeugt wird. Es ist ebenso ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, einen Trockenkupplungsbelag zur Verfügung zu stellen, welcher keinen
Geruch erzeugt.
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Gemäß eines
ersten Aspekts der Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für einen
Trockenkupplungsbelag, wie er in Patentanspruch 1 definiert ist,
zur Verfügung
gestellt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Laserstrahl
auf den Schwefel in dem Oberflächenschichtanteil
des Trockenkupplungsbelages eingestrahlt wird, so daß der Schwefel
verbrannt und entfernt wird.
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Das
Behandeln von Oberflächen
mit einem Laserstrahl ist in anderen technischen Bereichen bekannt.
Zum Beispiel offenbart
DE
35 16 759 A1 das Einstrahlen eines Laserstrahls auf eine
Reibungseingreifoberfläche
eines Bremsbelages, der aus einem schwammförmigen Eisenreibungsmaterial
hergestellt ist, welches aus Eisenpulver, schwammartigen Eisenteilchen,
Bariumsulfat, Stahlfaser, Kautschukteilchen, Graphit und Phenolharz
zusammengesetzt ist. Die Laserbehandlung verbessert die anfängliche Reibung,
wenn der Bremsbelag in Kontakt mit einer Bremstrommel oder einer
Bremsscheibe gebracht wird. Die Behandlung des Oberflächenanteils
eines Trockenkupplungsbelages zur Verhinderung von Geruch ist jedoch
nicht bekannt.
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Gemäß eines
zweiten Aspekts der Erfindung wird ein Trockenkupplungsbelag zur
Verfügung
gestellt, wie er in Patentanspruch 5 definiert ist. Der Trockenkupplungsbelag
weist anfänglich
einen Oberflächenschichtanteil
auf, in welchem Schwefel zum Vernetzen eines Verbundkautschuks existiert,
und ist durch eine karbonisierte Schicht in dem Oberflächenanteil
gekennzeichnet, in welchem der Schwefel verbrannt und entfernt wurde.
Die karbonisierte Schicht wird durch Laserstrahleinstrahlung erhalten,
welche zum Verbrennen und Entfernen des Schwefels verwendet wird.
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Weitere
Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
deutlich. Bezug wird auf die beigefügten Zeichnungen genommen, wobei
die bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung deutlich gezeigt werden.
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KURZE BESCHREIBUNGEN DER
VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Zeichnung, welche ein Gerät zum Entfernen von Schwefel
durch einen Laserstrahl zeigt.
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2 ist
eine graphische Darstellung, welche ein Geruchsniveau nachdem der
Laserstrahl eingestrahlt wurde vergleicht.
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3 ist
eine graphische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen dem
schwefelentfernenden Verfahren und einem Betrag der Verwerfung eines
Trockenkupplungsbelages zeigt.
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4 ist
eine graphische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen einer
Dicke einer karbonisierten Schicht und einem Geruchsniveau zeigt.
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5 ist
eine graphische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen einer
Dicke einer karbonisierten Schicht und einer Verschleißrate zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung wird hiernach unter Bezug auf die 1 bis 5 beschrieben. 1 ist
eine schematische Zeichnung, welche ein Gerät zum Entfernen von Schwefel
durch einen Laserstrahl zeigt. 2 ist eine
graphische Darstellung, welche ein Geruchsniveau vergleicht, nachdem
der Laserstrahl eingestrahlt wurde. 3 ist eine
graphische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen schwefelentfernenden
Verfahren und einem Verwerfungsbetrag eines Trockenkupplungsbelages
zeigt. 4 ist eine graphische Darstellung, welche ein
Verhältnis
zwischen der Dicke einer karbonisierten Schicht und einem Geruchsniveau
zeigt. 5 ist eine graphische Darstellung, welche eine Beziehung
zwischen einer Dicke einer karbonisierten Schicht und einer Verschleißrate zeigt.
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Ein
Trockenkupplungsbelag gemäß der vorliegenden
Erfindung ist aus Glasfasern, einem synthetischen Harz und einem
Verbundkautschuk zusammengesetzt. Schwefel wird verwendet, um den Verbundkautschuk
zu vernetzen. Wenn, wie vorstehend bemerkt, der Trockenkupplungsbelag
eine hohe Temperatur erreicht, wird der Schwefel gasförmig und
Geruch tritt in den Innenraum eines Autos ein. Folglich wird ein
Laserstrahl auf den Oberflächenschichtanteil
des Trockenkupplungsbelages eingestrahlt, so daß der Schwefel entfernt wird.
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Als
erstes wird ein Verfahren zum Entfernen des Schwefels durch den
Laserstrahl unter Bezug auf 1 beschrieben.
Ein Gerät 1 zum
Entfernen von Schwefel durch einen Laserstrahl der vorliegenden Ausführungsform
ist wie in 2 gezeigt konfiguriert. Ein
Trockenkupplungsbelag 2 ist eine ringförmige flache Platte und auf
einem Drehteller 3 plaziert. Ein Drehteller 3 weist
einen ringförmig
hervorspringenden Anteil an einem äußeren Umfang davon auf, der die
gleichen Dimensionen wie der Kupplungsbelag 2 aufweist,
und auf welchem der Kupplungsbelag 2 plaziert ist. Der
Drehteller 3 wird durch einen nicht gezeigten Motor gedreht,
so daß seine
Drehgeschwindigkeit verändert
werden kann. Ein Laserstrahl L wird aus einem Laseroszillator 5 emittiert
und an einem Bereich des ringförmig
hervorspringenden Anteils des Drehtellers 3 durch ein optisches
System wie einer konvexen Linse 6 fokussiert. Dann wird
die Oberflächenschicht
des Trockenkupplungsbelages 2, welche auf dem Drehteller 3 angeordnet
ist, durch einen verdichteten Laserstrahl 3 erhitzt. Auf
diese Weise wird der Schwefel in der Oberflächenschicht verbrannt und entfernt.
Zur gleichen Zeit werden das synthetische Harz und der Verbundkautschuk
in der Oberflächenschicht
durch die Wärme
des Laserstrahls karbonisiert und verändern sich graduell zu einer
karbonisierten Schicht.
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Der
Grad der Entfernung des Schwefels und die Dicke der karbonisierten
Schicht verändern
sich abhängig
von der Bedingung der Einstrahlung des Laserstrahls. In der vorliegenden
Ausführungsform wird
ein Kohlendioxidgas (CO2) Laseroszillator
als Laseroszillator 5 verwendet. Der Laserstrahl wurde unter
der Bedingung eines Einstrahlungsausgangs von 11 Watt, einer Einstrahlungszeit
von 20 Minuten und einer Drehgeschwindigkeit des Drehtellers von 100
U/min eingestrahlt. Als Ergebnis war das Geruchsniveau 3 und die
Dicke einer gebildeten karbonisierten Schicht 40 μm.
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Eine
Messung des Geruchsniveaus des Schwefels wird durch eine sensorische
Auswertung oder eine sensorische Prüfung aufgeführt. Das heißt, eine
Probe des Trockenkupplungsbelages 2, die durch eine schwefelentfernende
Behandlung bearbeitet wurde, wird auf eine Heizplatte von 300°C gepreßt. Dann
wird eine Intensität
des Geruchs eines erzeugten Schwefelgases in elf Niveaus von 0 bis
10 durch die sensorische Auswertung eingeordnet, während 10
das Geruchsniveau einer unbehandelten Probe ist.
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Als
nächstes
wird eine Beziehung zwischen schwefelentfernenden Verfahren und
dadurch erhaltenen Geruchsniveaus unter Bezug auf 2 beschrieben.
Die Geruchsniveaus wurden nach den Messungen für die vorliegende Ausführungsform
eines Lasereinstrahlungsverfahrens und eines Heizverfahrens mit
Heizplatte als Stand der Technik erhalten und hierin verglichen,
während
die Bedingungen hierfür
jeweils verändert
wurden. Wie in 2 gezeigt, werden sie durch
die sensorische Auswertung verglichen, während 10 den Fall einer unbehandelten Probe
zeigt. Folglich wurde ein Geruchsniveau von 3 bis 4 in dem Fall
des Lasereinstrahlungsverfahrens erhalten. Ein Geruchsniveau von
4 bis 5 wurde in dem Fall des Heizverfahrens mit der Heizplatte
erhalten. Daher wurde bestätigt,
daß das Lasereinstrahlungsverfahren
ein wenig überlegen
war.
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Als
nächstes
wird eine Beziehung zwischen den schwefelentfernenden Verfahren
und den dadurch erhaltenen Verwerfungsbeträgen des Trockenkupplungsbelages 2 unter
Bezug auf 3 beschrieben. Die Verwerfungsbeträge wurden
nach den Messungen für
die vorliegende Ausführungsform
eines Lasereinstrahlungsverfahrens eines Heizverfahrens mit einer
Heizplatte als Stand der Technik erhalten und hierin verglichen,
während
die Bedingungen hierfür
jeweils verändert
wurden. Folglich wurde der Kupplungsbelag 2 mit etwa 0,9
bis 2,2 mm in dem Fall des Heizverfahrens mit der Heizplatte verworfen. Im
Gegensatz dazu war der Verwerfungsbetrag des Kupplungsbelages 2 etwa
0,2 bis 0,8 mm in dem Fall des Lasereinstrahlungsverfahrens. Daher
wurde bestätigt,
daß der
Verwerfungsbetrag im Fall des Lasereinstrahlungsverfahrens im wesentlichen
derselbe war wie in dem unbehandelten Trockenkupplungsbelag 2.
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Wie
vorstehend beschrieben, weist der durch die vorliegende Ausführungsform
des Lasereinstrahlungsverfahrens erhaltene Trockenkupplungsbelag 2 den
Schwefel in der Oberflächenschicht im
wesentlichen vollkommen entfernt auf und das Geruchsniveau ist niedrig.
Darüber
hinaus ist die vorliegende Ausführungsform
des Lasereinstrahlungsverfahrens fähig, nur die Oberflächenschicht
des Kupplungsbelages 2 aufzuheizen. Dann wird das Innere
des Kupplungsbelages 2 nicht heiß. Folglich wird eine Verwerfung
des Kupplungsbelages 2 nur schwer erzeugt. Daher ist die
vorliegende Ausführungsform
des Kupplungsbelages 2 ein exzellenter Trockenkupplungsbelag,
während
das Lasereinstrahlungsverfahren ein exzellentes Herstellungsverfahren
für den
Trockenkupplungsbelag gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist.
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Als
nächstes
wird eine Beziehung zwischen der Dicke der karbonisierten Schicht 4,
welche auf der Oberflächenschicht
des Trockenkupplungsbelages 2 beim Entfernen des Schwefels
durch die Lasereinstrahlung gebildet wurde, und Geruchsniveaus unter
Bezug auf 4 beschrieben. Die Geruchsniveaus
wurden durch die sensorische Auswertung unter den gleichen Bedingungen
wie vorstehend genannt gemessen. Wie in 4 gezeigt
nimmt das Geruchsniveau graduell ab, wenn die Dicke der karbonisierten
Schicht 4 zunimmt. Das Geruchsniveau wird jedoch 3 oder
4 und stabil, wenn die Dicke der karbonisierten Schicht 4 20 μm oder mehr
beträgt. Demzufolge
ist es möglich,
einen Trockenkupplungsbelag 2 mit sehr kleiner Geruchserzeugung
zu erhalten, wenn die Bedingung der Lasereinstrahlung so bestimmt
ist, daß die
Dicke der karbonisierten Schicht 4 20 μm oder mehr wird.
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Als
nächstes
wird eine Beziehung zwischen der karbonisierten Schicht 4 und
Verschleißraten
unter Bezug auf 5 beschrieben. 5 ist
eine graphische Darstellung, welche eine Korrelation zwischen der
Dicke der karbonisierten Schicht 4 und den Verschleißraten zeigt.
Ein Experiment wurde unter einer Bedingung wie in 5 gezeigt
durchgeführt.
Die Prüfungsergebnisse
wurden in der graphischen Darstellung aufgetragen und das Verfahren
der kleinsten Quadrate darauf angewendet. Dann wurde eine Korrelation
der quadratischen Gleichung, welche in der graphischen Darstellung
zitiert wird, wie folgt erhalten. y = 0,0001
x2 + 0,0173 x + 0,7547
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Der
Korrelationsgrad davon ist ein Quadrat eines Korrelationskoeffizienten
R, das heißt
0,964 und sehr hoch.
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Wenn
demzufolge die Dicke der karbonisierten Schicht 4 zu groß wird,
wird die Abrasion bemerkbar und für den Trockenkupplungsbelag 2 nicht
bevorzugt. Aus den Prüfungsergebnissen
ist 80 μm
eine Grenze für
die Dicke der karbonisierten Schicht 4.
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Folglich
ist es möglich,
einen Trockenkupplungsbelag 2 mit exzellenten Eigenschaften
zu erhalten, die eine sehr kleine Geruchserzeugung und eine kleine
Abrasion aufweisen, wenn die Bedingung der Lasereinstrahlung so
bestimmt wird, daß die
Dicke der karbonisierten Schicht 4 nicht weniger als 20 μm und nicht
mehr als 80 μm
wird.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
wird ein Kohlendioxidgas (CO2) Laseroszillator
als Laseroszillator 5 verwendet. Es ist jedoch möglich, einen anderen
Laseroszillator wie einen YAG Laser zu verwenden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf diese der vorstehend genannten
Ausführungsformen
in Bezug auf andere Strukturen, die Form, die Anzahl oder Menge,
das Material, die Dimension, die Konfiguration der Verbindung und
dergleichen des Trockenkupplungsbelages sowie die anderen Schritte
des Herstellungsverfahrens des Trockenkupplungsbelages begrenzt.
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Vorteilhafte
Wirkungen der vorliegenden Erfindung sind wie folgt.
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Der
Trockenkupplungsbelag 2 wird durch Einstrahlen eines Laserstrahls
L auf den Schwefel erhalten, welche in dem Oberflächenschichtanteil
vorkommt, so daß er
verbrannt und entfernt wird. Folglich wird der Schwefel im Oberflächenschichtanteil des
Trockenkupplungsbelages durch die Hitze des Laserstrahls verbrannt
und entfernt. Wenn daher der Trockenkupplungsbelag durch einen halb
gekuppelten Zustand oder ein kontinuierliches Gleiten sehr heiß wird,
wird kein Schwefelgas erzeugt und der Geruch wird verhindert. Darüber hinaus
ist der Laserstrahl fähig,
nur den Oberflächenschichtanteil
des Trockenkupplungsbelages auf sehr hohe Temperaturen aufzuheizen,
so daß das
Innere des Trockenkupplungsbelages nicht heiß und demzufolge nicht verworfen
wird.
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Es
ist bevorzugt, daß die
karbonisierte Schicht, welche in dem Oberflächenschichtanteil des Trockenkupplungsbelages 2 durch
die Einstrahlung des Laserstrahls L erzeugt wurde, eine Dicke von etwa
20 bis 80 μm
aufweist.
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Der
Trockenkupplungsbelag ist aus Glasfasern, dem synthetischen Harz
und dem Verbundkautschuk zusammengesetzt. Folglich werden das synthetische
Harz und der Verbundkautschuk karbonisiert, wenn die Oberflächenschicht
beim Entfernen des Schwefels der Oberflächenschicht durch die Laserstrahleinstrahlung
heiß wird.
Wenn die Dicke der karbonisierten Schicht 20 μm oder mehr wird, wird der Schwefel
in der Oberflächenschicht
im wesentlichen vollständig
entfernt. Wenn die Dicke der karbonisierten Schicht mehr als 80 μm wird, wird
die Abrasion aufgrund der Reibung bemerkenswert. Demzufolge sollte
die Dicke der karbonisierten Schicht bei nicht mehr als 80 μm gehalten
werden.
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Wie
vorstehend bemerkt sind der Trockenkupplungsbelag und sein Herstellungsverfahren
fähig,
Schwefel effizient zu entfernen, so daß Geruch verhindert und keine
Verwerfung erzeugt wird.
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Die
bevorzugten Ausführungsformen,
die hierin beschrieben sind, sind illustrativ und nicht restriktiv.
Der Bereich der Erfindung ist durch die beigefügten Patentansprüche angezeigt,
und alle Veränderungen,
welche in die Bedeutung der Patentansprüche kommen, sind beabsichtigt,
daß sie
hierin einbezogen sind.