Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorbehandeln eines Reibbelags, insbesondere eines trocken laufenden Kupplungsreibbelags, mit Kohlenstoffverbindungen.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 013 406 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Reibbelags bekannt, enthaltend die Schritte: Entnehmen des Reib- belags aus einer Heißpresse im noch heißen Zustand, Einführen des noch heißen Reibbelags in eine Kühlpresse.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Eigenschaften eines Reibbelags, insbesondere eines trocken laufenden Kupplungsreibbelags, zu verbessern.

Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Vorbehandeln eines Reibbelags, insbesondere eines trocken laufenden Kupplungsreibbelags, mit Kohlenstoffverbindungen, dadurch gelöst, dass eine Wirkoberfläche des Reibbelags mittels Laserbestrahlung so verändert wird, dass eine Oxidationsschicht entsteht, die Kohlenstoffverbindungen enthält. Bei dem Reibbelag handelt es sich vorzugsweise um einen trocken laufenden Kupplungsreibbelag. Ein Rohling wird vorzugsweise durch Wickeln hergestellt. Der vorzugsweise durch Wickeln hergestellte Rohling ist aus einem Harz gebildet, in das Faser- und/oder Füllstoffkomponenten eingebettet werden. Bei dem Harz handelt es sich zum Beispiel um ein Phenolharz/Melaminharz. Der Rohling enthält vorzugsweise mindestens eine, mehrere oder jede der folgenden Komponenten: Kautschuk, Glasfasern, organische Fasern, Kupfer. Anstelle von Kupfer kann gegebenenfalls auch Messing verwendet werden. Nach einem Heißpressvorgang wird der Rohling beziehungsweise das Halbzeug oder der Reibbelag noch gehärtet. Das Härten erfolgt vorzugsweise in einem Ofen. Als Grünzustand wird ein Zustand des an sich fertig hergestell- ten und gehärteten Reibbelags bezeichnet. Im eingebauten Zustand verändert sich der fertige Reibbelag bei einem sogenannten Einlaufvorgang. Bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen und Versuchen wurde heraus- gefunden, dass der sich noch in seinem Grünzustand befindliche Reibbelag beim Einlaufen Reibwertschwankungen zeigt, die unerwünscht sind. Das schwankende Reibwertverhalten kann auch als Grünverhalten des Reibbelags bezeichnet werden. Durch die erfindungsgemäße Vorbehandlung des noch in seinem Grünzustand befindlichen Reibbelags mittels Laserbestrahlung kann die Regelbarkeit eines mit dem vorbehandelten Reibbelag ausgestatteten Systems, insbesondere eines mit dem vorbehandelten trocken laufenden Kupplungsreibbelag ausgestatteten Kupplungssystems, deutlich verbessert werden. Das Verändern der Wirkoberfläche des Reibbelags mittels Laserbestrahlung kann auch als Konditionierung einer Reibfläche des Reibbelags bezeich- net werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung mittels Laserbestrahlung nach einem Härten des Reibbelags, insbesondere des trocken laufenden Kupplungsreibbelags, erfolgt. Beim Härten wird der Reibbelag, vorzugsweise in einem Ofen, relativ hohen Temperaturen von zum Beispiel mehr als zweihundert Grad Celsius ausgesetzt. Nach dem Härten ist der Reibbelag an sich fertig und kann mit einer Mitnehmerscheibe verbunden werden, bevor er in eine Kupplung montiert wird. Die Vorbehandlung mittels Laserbestrahlung stellt also nach dem Härten eine zusätzliche Behandlung dar.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkoberfläche partiell mittels Laserbestrahlung konditioniert wird. Die Wirkoberfläche oder Reibfläche des Reibbelags wird beim Konditionieren mittels Laserbestrahlung mit einem Laserstrahl abgefahren oder abgescannt. Dabei können nahezu beliebige Strukturen in der Wirkoberfläche erzeugt werden. Durch die Laserbestrahlung werden aber keine Vertiefungen oder Nuten in der Reibfläche erzeugt. Durch die Laserbestrahlung wird eine strukturierte Oxidationsschicht geschaffen, die Kohlenstoffverbindungen enthält. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkoberfläche vollflächig mittels Laserbestrahlung konditioniert wird. Vollflächig bedeutet, dass die komplette Oberfläche, insbesondere die komplette Reibfläche, des Reibbelags mit dem Laser abgescannt oder abgefahren wird. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass durch die Vorbehandlung mittels Laserbestrahlung eine Reibfläche des Reibbelags mit einer vollflächigen Oxidationsschicht versehen wird. Vollflächig bedeutet, dass die Reibfläche durchgehend mit der Oxidationsschicht bedeckt ist. Die voll- flächig aufgebrachte Oxidationsschicht hat vorzugsweise eine im Wesentlichen gleichmäßige Schichtdicke.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass durch die Vorbehandlung mittels Laserbestrahlung eine Reibfläche des Reibbelags mit einer strukturierten Oxidationsschicht versehen wird. Die Oxidationsschicht kann nahezu beliebige Strukturen aufweisen. Dabei sind die Strukturen der Oxidationsschicht vorzugsweise gleichmäßig ausgeführt. Die strukturierte Oxidationsschicht hat vorzugsweise keine gleichmäßige Schichtdicke. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationsschicht eine Schichtdicke aufweist, die deutlich kleiner als ein Millimeter ist. Mit derartigen Schichtdicken wurden bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen und Untersuchungen gute Ergebnisse erzielt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationsschicht eine Schichtdicke von etwa einem bis drei Zehntel Millimeter aufweist. Mit dieser Schichtdicke wurden bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen und Untersuchungen die besten Ergeb- nisse erzielt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung oder Konditionierung mittels Laserbestrahlung vor einem Verbinden des Reibbelags mit einer Mitnehmerscheibe erfolgt. Der vorbehan- delte oder konditionierte Reibbelag kann zum Beispiel formschlüssig, insbesondere mit Hilfe von Nietverbindungselementen, an der Mitnehmerscheibe befestigt werden.

Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Reibbelag, insbesondere einen trocken laufenden Kupplungsreibbelag, mit Kohlenstoffverbindungen, der gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren so vorbehandelt ist, dass eine Wirkoberfläche des Reibbelags eine Oxidationsschicht aufweist, die Kohlenstoffverbindungen enthält. Der vorbehandelte Reibbelag weist ein deutlich besseres Reibwertverhalten auf als ein noch in seinem Grünzustand befindlicher Reibbelag.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Trocken laufende Kupplungsbeläge bestehen zum Beispiel aus Harz-, Kautschuk-, Faser- und Füllstoffkomponenten. Der trocken laufende Kupplungsbelag umfasst zum Beispiel achtzehn Prozent Harz, zehn Prozent Kautschuk, dreißig Prozent Glasfasern, dreizehn Prozent organische Fasern, sieben Prozent Kupfer, vier Prozent Vernetzer, drei Prozent Prozesshilfsstoffe und fünfzehn Prozent Füllstoffe. Dabei stellen die Pro- zentangaben Gewichtsprozentangaben dar.

Derartige Kupplungsreibbeläge werden insbesondere in Reibungskupplungen von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Zu diesem Zweck werden die Kupplungsreibbeläge mit einer metallischen Trägerplatte als Belagträger fest verbunden beziehungsweise auf eine Kupplungsscheibe aufgenietet, um in Verbindung mit einem Gegenlaufpartner in einem eingekuppelten Zustand eine Drehmomentübertragung zwischen einem Motor und einem Getriebe zu ermöglichen, beziehungsweise bei geöffneter Kupplung auszukuppeln. Ein Rohling oder Vorpressling wird zum Beispiel durch Wickeln hergestellt.

Der Rohling wird in einer Heißpressform aufgenommen und in einem Heißpressvorgang auf eine Sollform gepresst, wobei eine Verdichtung des Rohlings, der auch als Pressling bezeichnet wird, stattfindet. Nach dem Heißpressen wird der Vorformling oder Pressling, der auch schon als Reibbelag bezeichnet werden kann, noch gehärtet. Beim Härten wird der Pressling oder Reibbelag in einem Ofen für viele Stunden einer hohen Temperatur ausgesetzt. Die Temperatur beim Härten beträgt zum Beispiel zwischen zweihundert und dreihundert Grad Celsius. Das Härten dauert zum Beispiel zwanzig Stunden lang. Beim Härten wird eine Vernetzung des Harzes vollständig abgeschlossen. Darüber hinaus werden beim Härten flüchtige Komponenten ausgetrieben.

Nach dem Härten ist der Reibbelag an sich fertig. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der gehärtete Reibbelag noch einer Vorbehandlung oder Konditionierung unterzogen, bevor er an einer Mitnehmerscheibe befestigt wird. Beim Vorbehandeln des Reibbelags wird eine Reibbelagsfläche, insbesondere die Reibfläche des Reibbelags, mittels Laserbestrahlung gezielt so verändert, dass eine Oxidationsschicht entsteht, die Kohlenstoffverbindungen enthält. Eine derartige Oxidationsschicht mit Kohlenstoffverbindungen entsteht im normalen Betrieb eines mit dem Reibbelag ausgestatteten Reibsystems aufgrund von Temperatureffekten durch Rei- bungsenergie.

Vor der Bildung der Oxidationsschicht mit den Kohlenstoffverbindungen befindet sich der Reibbelag noch in seinem Grünzustand, in welchem er ausgeprägte Reibwertschwankungen zeigt. Diese Reibwertschwankungen werden durch die Vorbehandlung oder Vorkonditionierung beziehungsweise Konditionierung des Reibbelags deutlich reduziert.

Die Laserbehandlung wird zum Beispiel mit einem Kohlenstofflaser durchgeführt. Dabei wird der Reibbelag in einem finalen Arbeitsgang vor dem Verbau auf die

Mitnehmerscheibe flächig so mit dem Laser bestrahlt, dass die Wirkoberfläche des Reibbelags, welche die Reibfläche darstellt, verändert wird. Die Oxidationsschicht mit den Kohlenstoffverbindungen entsteht durch Anbrennen der Wirkoberfläche.

Die Oxidationsschicht, die durch die Vorbehandlung entsteht, hat eine Schichtdicke von etwa einem Zehntel Millimeter. Die Schichtdicke kann an einem Querschnitt durch den vorbehandelten Reibbelag gemessen werden.