Beschreibung

Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft einen für eine Synchronisiereinrichtung einer Getriebeschaltung geeigneten Reibring, welcher einen metallischen Grundkörper sowie einen auf diesem befindlichen Reibbelag aufweist. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Reibrings. Hintergrund der Erfindung

Ein Reibelement für eine Synchronisiereinrichtung, insbesondere eines Schaltmuffengetriebes, ist beispielsweise aus der DE 10 2010 053 947 A1 bekannt. Das Reibelement ist Teil eines Friction-Pad-Systems. Bei einem solchen System befinden sich in einem Synchronring Ausnehmungen, in welchen Reib- belagpads angeordnet sind. Der Synchronring dient hierbei als Träger oder Käfig. Die Herstellung der als Pads geformten Reibbeläge kann mit Hilfe eines Presswerkzeugs erfolgen. Hierbei sind in eine Formplatte Kavitäten eingelassen, die die Form der zu produzierenden Pads bestimmen. Die geformten Pads werden anschließend in einem Ofen gehärtet und sind dann ohne weitere mechanische Bearbeitung maßhaltig. Alternativ kann auch ein Schleifen der Pads als zusätzlicher Bearbeitungsschritt vorgesehen sein.

Aus der DE 41 19 515 C1 ist ein mehrschichtig aufgebauter Reibbelag be- kannt. Schichten dieses insbesondere für Bremseinrichtungen vorgesehenen Reibbelags können in Form einer Folie in eine Pressform eingelegt oder in Schüttpressverfahren hergestellt werden, wobei die Verwendung einer Folie gegenüber dem Schüttpressen den Vorteil einer genau definierten Schichtstär- ke hat. Die Herstellung eines Reibbelags unmittelbar auf einem Grundkörper ist prinzipiell aus der DE 39 07 443 C2 sowie aus der DE 10 2007 041 218 A1 bekannt. Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen insbesondere für eine Synchronisiereinrichtung einer Getriebeschaltung geeigneten Reibring gegenüber dem genannten Stand der Technik hinsichtlich rationeller Herstellbarkeit, lang- fristiger Haltbarkeit, sowie auch in der Massenfertigung eng tolerierter Produkteigenschaften weiterzuentwickeln.

Beschreibung der Erfindung Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Reibrings mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Reibring nach Anspruch 10. Im Folgenden im Zusammenhang mit der beanspruchten Vorrichtung erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile gelten sinngemäß auch für das Herstellungsverfahren und umgekehrt.

Der Reibring weist einen metallischen Grundkörper, insbesondere aus Stahlblech, sowie einen auf diesem befindlichen Reibbelag auf. Der Reibbelag ist unmittelbar auf der Oberfläche des Grundkörpers aus einer duroplastischen Schüttpressmasse gebildet, so dass eine Vorfertigung des Reibbelags entfällt. Ein weiterer Vorteil ist darin gegeben, dass der Reibbelag eine Oberfläche des metallischen Grundkörpers nahtfrei bedeckt und hierbei ein Formschluss zwischen einer unmittelbar durch den Grundkörper gebildeten Verzahnung und dem hierauf erzeugten Reibbelag hergestellt ist. Im Gegensatz zur verzahnten Oberfläche des Grundkörpers kann die Oberfläche des Reibbelags glatt sein.

Mit erfindungsgemäßen Reibringen arbeitende Synchronisationsvorrichtungen von Getriebeschaltungen können beispielsweise als 1 -Konussystem, als 2- Konussystem, sowie als 3-Konussystem ausgebildet sein. Zum technischen Hintergrund wird in diesem Zusammenhang auf die DE 10 2008 019 247 A1 sowie auf die DE 10 2008 047 483 A1 verwiesen.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Reibrings erfolgt, indem zunächst ein metallischer Grundkörper, welcher eine verzahnte Oberfläche aufweist, bereitgestellt wird. Die Verzahnung kann beispielsweise ein Keilwellenprofil, ein Kerbzahnprofil oder ein Evolventenzahnprofil beschreiben.

Mit Hilfe eines Werkzeugs, welches eine Oberfläche aufweist, die der Kontur der Oberfläche des späteren Reibbelags entspricht, wird anschließend eine Fertigungsvorrichtung geschaffen, in der eine Kavität zwischen der verzahnten Oberfläche des Grundkörpers und dem Werkzeug gebildet ist. In diese Kavität, deren Form die Form des späteren Reibbelags bestimmt, wird eine duroplastische Schüttgutmasse eingefüllt, welche dann in der Kavität unter Druck- und Temperatureinwirkung verdichtet wird. Nach diesem Vorgang wird das Werkzeug von der verdichteten Schüttgutmasse abgenommen. Eine feste formschlüssige Verbindung zwischen dem Grundkörper und der verdichteten, den Reibbelag bildenden Schüttgutmasse ist zu diesem Zeitpunkt bereits hergestellt. Als letzter Verfahrensschritt wird der Grundkörper mit der hierauf aufgeb- rächten Schüttgutmasse in einem Ofen gehärtet.

Als duroplastisches Bindemittel des Reibbelags ist vorzugsweise ein Phenol- Novolak vorgesehen. Ein Novolak ist ein Phenolharz mit einem Formaldehyd- Phenol-Verhältnis kleiner als 1 :1 . Das Verpressen der Schüttgutmasse auf der verzahnten Oberfläche des Grundkörpers geschieht vorzugsweise bei einer Temperatur von 160 - 200° C, insbesondere 180° C, sowie einem Druck zwischen 10 und 30 N/mm ² , insbesondere 20 N/mm ² . Die anschließende Ofenhärtung findet bevorzugt drucklos über eine Dauer von maximal einer Stunde bei einer Temperatur von 180 - 220° C, insbesondere 200° C, statt.

Der metallische Grundkörper des Reibrings kann in unterschiedlichen Ausgestaltungen an verschiedenen Stellen eine Verzahnung aufweisen. Im Fall eines 1 -Konussystems ist eine Verzahnung an der Außenseite des Grundkörpers und damit des gesamten Reibrings vorgesehen. Im Fall eines 2-Konussystems wird ein erster Ring durch Umformung derart hergestellt, dass er eine Verzahnung auf seiner Außenseite aufweist, wobei dieser Ring als Innenreibfläche dient. Ein weiterer Reibring des 2-Konussytems weist eine Verzahnung auf seiner Innenseite auf und stellt eine Außenreibfläche zur Verfügung. Für ein 3- Konussystem wird ein zusätzlicher konischer Ring mit Verzahnung auf der Außenseite bereitgestellt. Unter dem Begriff „Verzahnung" wird in den beschriebenen Fällen stets diejenige Verzahnung verstanden, auf welcher der Reibbelag formschlüssig gebildet ist, wobei durch den Herstellungsprozess in dem Reibbelag eine korrespondierende Verzahnung entsteht. Auf der als Reibfläche dienenden Außenfläche des Reibbelags kann eine Strukturierung vorgesehen sein, welche entweder direkt bei der Herstellung des Reibbelags durch ein entsprechend strukturiertes Werkzeug oder nachträglich erzeugbar ist. Unabhängig von der geometrischen Gestaltung des Reibrings enthält dessen Reibbelag vorzugsweise 5 - 15 % Fasern eines ersten Typs und 50 - 70 % Kohlenstoffpartikel. Prozentangaben sind stets als Gewichtsprozent zu verstehen. Bei den Fasern des ersten Typs kann es sich beispielsweise um Kohlenstofffasern oder um PAN (Polyacrylnitril)-Fasern handeln. Die Verwendung sol- eher Fasern in Reibungsmaterialien ist prinzipiell bekannt; beispielhaft wird in diesem Zusammenhang auf die EP 1 394 438 B1 sowie auf die EP 0 647 793 B1 verwiesen. Der Reibbelag enthält in bevorzugter Ausgestaltung weiterhin jeweils bis zu 10 % Wolframpulver und/oder Kupferpulver. Die Verwendung von Wolfram und Kupfer in einem Reibbelag ist prinzipiell beispielsweise aus der DE 1 202 076 B bekannt.

Ferner können in dem Reibbelag Aramidfasern in einer Konzentration von bis zu 5 % enthalten sein. In diesem Zusammenhang wird beispielhaft auf die DE 39 30 402 C2 verwiesen.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin gegeben, dass jegliche Vorformung eines Reibelementes, wie etwa nach der EP 1 273 819 B1 vorgesehen, entfällt, so dass sich der Reibbelag perfekt, ohne jegliche Nahtstellen an die nicht ebene Oberfläche des Grundkörpers anpasst, wobei er durch einen Formschluss mit dem Grundkörper verbunden ist. Auch Herstellungsschritte wie Kleben, die ein potenzielles Qualitätsrisiko darstellen, entfallen nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren. Zudem ist dieses Verfahren äu- ßerst zeitsparend durchführbar.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeich- nung näher erläutert. Hierin zeigt:

Fig. 1 in einer schematisierten Darstellung ein Verfahren zur Herstellung eines Reibrings. Fig. 1 in einer Schnittdarstellung ein Detail des durch das Verfahren gemäß Fig. 1 hergestellten Reibrings.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung Eine Synchronisationsvorrichtung einer Getriebeschaltung, hinsichtlich deren prinzipieller Funktion auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen wird, umfasst einen Reibring 1 , dessen Herstellung im Folgenden anhand Fig. 1 erläutert wird. Zunächst wird ein zumindest annähernd rotationssymmetrischer metallischer Grundkörper 2 bereitgestellt, welcher eine im vorliegenden Fall konische Oberfläche 3 aufweist, die mit einem Reibbelag zu beschichten ist. Die Oberfläche 3 ist (in Fig. 1 nicht erkennbar) verzahnt. Der metallische Grundkörper 2, bei welchem es sich in an sich bekanntem Grundaufbau beispielsweise um ein Blechteil oder ein Sinterteil handelt, wird in ein mehrteiliges Werkzeug 4 eingelegt. Das Werkzeug 4 ist derart gestaltet, dass bei geschlossenem Werkzeug 4 zwischen der Oberfläche 3 und dem Grundkörper 2 eine Kavität 5 frei bleibt.

In die Kavität 5 wird eine Schüttgutmasse 6 gefüllt, welche folgende Zusammensetzung aufweist:

Phenol-Novolak 20 - 30 %

Kohlefaser oder präoxidierte PAN-Faser 5 - 15 %

Kohlenstoffpartikel, zum Beispiel Koks, Ruß oder Graphit 50 - 70 %

Wolframpulver 0 - 10 %

Kupferpulver 0 - 10 %

Aramidfasern 0 - 5 %

Die in der Kavität 5 befindliche Schüttgutmasse 6 wird anschließend im Werkzeug 4 unter Druck- und Temperatureinwirkung verdichtet.

Nach dem Herausnehmen des Grundkörpers 2 einschließlich der hierauf befindlichen Schüttgutmasse 6 wird der Grundkörper 2 in einem Ofen 7 behandelt, wobei sich aus der bereits verdichteten Schüttgutmasse der endgültige Reibbelag 8 bildet.

Die formschlüssige Verbindung zwischen dem Grundkörper 2 und dem Reibbelag 8, welche sich bereits im Werkzeug 4, also bei der Formung der den späteren Reibbelag 8 erzeugenden Schüttgutmasse 6, bildet, ist in Fig. 2 veranschaulicht. Deutlich erkennbar ist eine Verzahnung 9 auf der Oberfläche 3 des Grundkörpers 2, in welche der Reibbelag 8 eingreift. Die mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnete Reiboberfläche des Reibbelags 8 ist im vorliegenden Fall unstrukturiert. Bezugszahlenliste

1 Reibring

2 Grundkörper

3 Oberfläche des Grundkörpers

4 Werkzeug

5 Kavität

6 Schüttgutmasse

7 Ofen

8 Reibbelag

9 Verzahnung

10 Reiboberfläche