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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-352304 ,
eingereicht am 27. Dezember 2006, deren gesamter Inhalt Bestandteil
dieser Anmeldung ist.
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Hintergrund der Erfindung
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<Gebiet
der Erfindung>
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein asbestfreies Reibungsmaterial
(bzw. einen asbestfreien Reibbelagwerkstoff). Genauer gesagt, die
vorliegende Erfindung betrifft ein Reibungsmaterial für
die Verwendung in Vorrichtungen für die Industrie, in Triebwagen,
in Gepäckwagen und in Personenwagen, das sich durch verbesserte
ausgewogene Eigenschaften hinsichtlich der Verschleißfestigkeit
bzw. -beständigkeit, der Verhinderung eines Metallabriebs,
der Rissfestigkeit bzw. -beständigkeit und der Bremswirkung
auszeichnet. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein
Reibungsmaterial, das keine Metalle oder Metallverbindungen enthält
und das deshalb keine Probleme hinsichtlich des Umweltschutzes verursacht.
Die Erfindung betrifft insbesondere Bremsklötze, Bremsbeläge
und Kupplungsbeläge für die Verwendung in den
zuvor beschriebenen Bereichen.
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<Stand
der Technik>
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Reibungsmaterialien,
die in Bremsen, wie z. B. Scheibenbremsen und Trommelbremsen, oder
in Kupplungen verwendet werden, umfassen ein Material, das die Reibung
ermöglicht und steuert, ein faserförmiges Material
zum Verstärken und ein Bindemittel zum Binden dieser Bestandteile.
Das faserförmige Material kann metallische Fasern, anorganische
Fasern und organische Fasern umfassen. Diese Fasern haben jeweils bestimmte
Eigenschaften, und wenn nur eine Faserart verwendet wird, können
die gestellten Anforderungen nicht erfüllt werden, so dass
gewöhnlich zwei oder mehr Arten von Fasern in Kombination
miteinander verwendet werden.
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Beispiele
für die Materialien, die die Reibungseigenschaften des
Reibungsmaterials steuern, umfassen Verschleißschutzmittel
und feste Gleitmittel. Diese Materialien umfassen ebenfalls anorganische
und organische Materialien, die jeweils bestimmte Eigenschaften
haben, und wenn nur eine Materialart verwendet wird, können
die gestellten Anforderungen nicht erfüllt werden, so dass
gewöhnlich zwei oder mehr Arten von Materialien in Kombination
miteinander verwendet werden. Beispiele für die Verschleißschutzmittel
umfassen anorganische Verschleißschutzmittel, wie z. B.
Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Magnesiumoxid, Zirkoniumoxid, Chromoxid,
Quarz und dgl., und Beispiele für die organischen Verschleißschutzmittel
umfassen synthetische Kautschukmaterialien, Acajou-Harz und dgl.
Beispiele für die festen Gleitmittel umfassen Graphit,
Molybdändisulfid und dgl.
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Als
Füllstoffe können Bariumsulfat, Calciumcarbonat,
Metallpulver, Vermiculit, Glimmer und dgl. verwendet werden.
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Es
wurden asbestfreie Reibungsmaterialien mit unterschiedlichen Zusammensetzungen
vorgeschlagen, die durch Vermischen dieser Bestandteile hergestellt
werden und die das Bremsgegenelement nicht angreifen, die beständig
gegen Fading sind und die sich durch eine verbesserte Verschleißfestigkeit
auszeichnen.
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Verschiedenste
Vorteile können erhalten werden, wenn ein Metall in Form
einer Metallfaser oder eines Metallpulvers in ein Reibungsmaterial
eingebracht wird, wie z. B. eine strukturelle Verstärkung,
eine verbesserte Reibung zwischen dem Reibungsmaterial und dem Gegenelement
sowie eine gute thermische Leitfähigkeit und eine gute
Wärmeabführung, so dass bisher verschiedenste
Metalle verwendet wurden.
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Diese
Metalle verursachen jedoch verschiedenste Umweltprobleme, wie z.
B. eine Verunreinigung der Flüsse und Meere, sie sind schädlich
für den Menschen und dgl., und deshalb besteht ein Bedarf
an Verbesserungen.
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Diesbezüglich
wird in der
JP-A-2004-155843 ein
asbestfreies Reibungsmaterial vorgeschlagen, hergestellt durch Formen
einer Zusammensetzung für ein asbestfreies Reibungsmaterial,
die hauptsächlich ein faserförmiges Material,
das mindestens Stahlfa sern, jedoch kein Asbest enthält,
ein Bindemittel und einen Füllstoff umfasst, und durch
Härten des geformten Produktes, wobei die Zusammensetzung
einen Ölkoks mit einer mittleren Teilchengröße
von 50 bis 150 μm und harte anorganische Teilchen mit einer
mittleren Teilchengröße von 5 bis 30 μm
enthält. Die
JP-A-2004-155843 beschreibt,
dass das asbestfreie Reibungsmaterial den Bedürfnissen
der Kunden entspricht, da es eine verbesserte Leistung aufweist,
ein geringes Gewicht hat, in kleinen Vorrichtungen verwendet werden
kann und kostengünstig hergestellt werden kann, da es ausgewogene Eigenschaften
hinsichtlich der Verschleißfestigkeit und des Reibungskoeffizienten
aufweist und weil es beim Bremsen kein Quietschen und keine Fremdgeräusche
verursacht. Die Beispiele 1 bis 5 der Tabelle 1 der
JP-A-2004-155843 zeigen
jedoch, dass das asbestfreie Reibungsmaterial 10 Vol.% Kupferpulver
enthält, so dass die Gefahr besteht, dass Menschen und
die Umwelt geschädigt werden.
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Die
JP-A-58-061169 beschreibt
eine Zusammensetzung für ein asbestfreies Reibungsmaterial,
das als Reibungselement verwendet werden kann, wobei die Zusammensetzung
im Wesentlichen ein in der Wärme aushärtbares
Bindemittel, ein faserförmiges Verstärkungsmaterial
und Aramidpolymerzellstofffasern in einer effektiven Menge enthält,
so dass die Vorform, die aus dem Reibungsmaterial hergestellt wurde,
eine verbesserte strukturelle Integrität aufweist, wobei
sich das Reibungsmaterial durch eine verbesserte Biegefestigkeit,
einen verbesserten Reibungskoeffizienten und eine verbesserte Verschleißfestigkeit
auszeichnet. Die Zusammensetzung des Reibungsmaterials enthält
jedoch Kupferfasern und Messingfasern, oder Kupfer und Messing in
Form von Metallpulvern, so dass die Gefahr besteht, dass Menschen
und die Umwelt geschädigt werden, ähnlich wie
bei der Zusammensetzung der
JP-A-2004-155843 .
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Damit
sichergestellt wird, dass die Verschleißfestigkeit auch
bei hoher Temperatur bei hoher Belastung erhalten bleibt, wird ein
Metallsulfid zu dem Reibungsmaterial gegeben.
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Es
wurde jedoch festgestellt, dass verschiedene Arten von Metallsulfiden
für den Menschen und die Umwelt schädlich sind,
und Metallsulfide sind ebenfalls teuer, so dass sich auch Nachteile
hinsichtlich der Herstellungskosten ergeben.
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Um
ein Reibungsmaterial für eine Bremse zu erhalten, das keine
Materialien mit Schwermetallen, wie z. B. Cu, Antimon und dgl.,
enthält, wird in der
JP-A-2002-138273 ein Verfahren zum Herstellen
eines Reibungsmaterials für eine Bremse vorgeschlagen,
das einen Faserbestandteil, einen Bindemittelbestandteil und einen
Bestandteil, der die Reibung steuert, enthält, wobei das
Reibungsmaterial Magnesiumoxid (MgO) und Graphit in einer Menge
von 45 bis 80 Vol.% enthält und wobei das Volumenverhältnis
von Magnesiumoxid zu Graphit (MgO/Graphit) im Bereich von 1/1 bis
4/1 liegt.
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Die
JP-A-2002-138273 beschreibt,
dass die Erfindung ein Reibungsmaterial für eine Bremse
bereitstellen kann, das sich durch gute Reibungseigenschaften bei
hoher Temperatur und durch gute mechanische Eigenschaften auszeichnet,
die gleich oder besser als die von gewöhnlichen asbestfreien
Reibungsmaterialien sind, selbst wenn das Reibungsmaterial keine
Schwermetalle und Schwermetallverbindungen, wie z. B. Cu-Fasern,
Cu-Pulver und Sb
2S
3-Pulver,
enthält.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Ausführungsform oder mehrere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung betrifft bzw. betreffen ein asbestfreies
Reibungsmaterial, das sich nicht nur, wie das Reibungsmaterial für
eine Bremse, das in der
JP-A-2002-138273 beschrieben
wird, durch gute Reibungseigenschaften bei hoher Temperatur und durch
gute mechanische Eigenschaften auszeichnet, sondern das auch Reibungseigenschaften
aufweist, die eine hervorragende Bremswirkung ermöglichen,
wobei ein Metallabrieb verhindert wird und wobei das Material rissbeständig
ist, und wobei das Reibungsmaterial keine gefährlichen
Metalle und Metallverbindungen enthält.
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Die
Erfindung basiert auf der Entdeckung, dass eine ausreichende Verschleißfestigkeit
bei hoher Temperatur sichergestellt werden kann und dass ein Angriff
des Bremsgegenelements weitestgehend vermieden werden kann, während
ein hoher Reibungskoeffizient beibehalten wird, wenn eine geeignete
Menge an Graphit und Koks als Teil des Verschleißschutzmittels
des Reibungsmaterials zugemischt wird, selbst wenn keine gefährlichen
Metalle und Metallverbindungen verwendet werden. In der Beschreibung
und in den Ansprüchen dieser Anmeldung ist der Ausdruck
"gefährliches Metall" gleichbedeutend mit "Schwermetall",
und der Ausdruck "gefährliche Metallverbindung" ist gleichbedeutend
mit "Schwermetallverbindung", da Schwermetalle oder Schwermetallverbindungen
gefährlich sind.
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Eine
Ausführungsform oder mehrere Ausführungsformen
der Erfindung betrifft bzw. betreffen ein asbestfreies Reibungsmaterial,
das kein Schwermetall und keine Schwermetallverbindung als Bestandteil
des Reibungsmaterials enthält und das 5 bis 25 Vol.% Graphit
und Koks enthält, bezogen auf das Gesamtvolumen des Reibungsmaterials.
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Das
Volumenverhältnis von Graphit zu Koks in dem asbestfreien
Reibungsmaterial kann im Bereich von 2/1 bis 7/1 liegen.
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Die
mittlere Teilchengröße des Kokses in dem asbestfreien
Reibungsmaterial kann im Bereich von 150 bis 400 μm liegen.
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Das
asbestfreie Reibungsmaterial kann 3 Vol.% bis 10 Vol.% Zirkoniumsilikat
und/oder Zirkoniumoxid mit einem Teilchendurchmesser von 3 μm
bis 20 μm enthalten, bezogen auf das Gesamtvolumen des
gesamten Reibungsmaterials.
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In
dem asbestfreien Reibungsmaterial entsprechend den Ausführungsformen
der Erfindung, das ein faserförmiges Material zum Verstärken,
ein Verschleißschutzmittel und ein Bindemittel zum Binden
dieser Materialien enthält, wird eine Kombination aus Graphit
und Koks als Teil des Verschleißschutzmittels verwendet, ohne
dass gefährliche Metalle und Metallverbindungen, die Probleme
hinsichtlich des Umweltschutzes verursachen könnten, verwendet
werden, so dass die Verschleißrate beim Gleiten bei hohen
Temperaturen (300°C und 400°C) in etwa der Verschleißrate
bei herkömmlichen Reibungsmaterialien, die ein Metallsulfid
enthalten, entspricht, die Menge an umweltschädlichen Materialien
verringert werden kann und die Materialkosten verringert werden
können.
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Da
Graphit und Koks, dessen Gleiteigenschaften schlechter als die von
Graphit sind, in einer spezifischen Menge (Vol.%) und in einem spezifischen
Volumenverhältnis in Kombination miteinander verwendet werden,
kann das Verhältnis zwischen Reibung und Schmierung eingestellt
werden. Folglich werden ausgewogene Eigenschaften hinsichtlich der
Verschleißfestigkeit, des Metallabriebs, der Beständigkeit
gegenüber Rissbildung und der Bremswirkung erzielt. Es
wird insbesondere eine hohe Verschleißfestigkeit bei hoher
Temperatur erzielt und ein Metallabrieb wird verhindert, obwohl
kein Metallsulfid verwendet wird.
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Weiterhin
kann durch das Beimischen wenigstens eines Materials, ausgewählt
aus Zirkoniumsilikat und Zirkoniumoxid, mit einem Teilchendurchmesser
von 3 μm bis 20 μm in einer Menge von 3 Vol.%
bis 10 Vol.% des Gesamtvolumens des ganzen Reibungsmaterials das
Fortschreiten der DTV (Scheibendickenänderung bzw. -schwankung)
verringert werden, die Bremswirkung kann verbessert werden, und
die NVH-Eigenschaft (Noise, Vibration, Harshness) kann vorteilhaft
sein.
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Andere
Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung und den beiliegenden Patentansprüchen.
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Genaue Beschreibung von spezifischen
Ausführungsformen
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Im
Folgenden sind spezifische Ausführungsformen der Erfindung
angegeben.
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Wenn
zur Herstellung des asbestfreien Reibungsmaterials entsprechend
den spezifischen Ausführungsformen Graphit und Koks zusammen
als Teil eines Verschleißschutzmittels des Reibungsmaterials
in einer Gesamtmenge von 5 bis 25 Vol.% zugegeben werden, wobei
das Volumenverhältnis von Graphit zu Koks im Bereich von
2/1 bis 7/1 liegt, entsprechen die Reibung bei hoher Temperatur
(300°C und 400°C), die Verschleißfestigkeit,
der Metallabrieb und die Beständigkeit gegenüber
Rissbildung des asbestfreien Reibungsmaterials denen von gewöhnlichen
Reibungsmaterialien, die ein Metallsulfid und Kupferfasern enthalten.
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Wenn
die zugegebene Menge an Graphit und Koks weniger als 5 Vol.% beträgt,
ist die Menge zu gering und es werden keine ausreichende Reibung
bei hoher Temperatur und keine ausreichende Verschleißfestigkeit
erzielt. Wenn die Menge andererseits mehr als 25 Vol.% beträgt,
können die Reibung und die Verschleißfestigkeit
nicht weiter verbessert werden, so dass die Verwendung einer größeren
Menge unwirtschaftlich wäre, und die Bremswirkung wird
verringert, da die Gleiteigenschaften zunehmen. Deshalb liegt der
Gehalt im Hinblick auf die Bremswirkung und den Verschleiß bevorzugt
im Bereich von 5 bis 25 Vol.% und besonders bevorzugt im Bereich
von 12 bis 18 Vol.%.
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Das
Reibungsmaterial entsprechend den spezifischen Ausführungsformen
kann hergestellt werden, indem die verschiedenen Bestandteile des
Reibungsmaterials, umfassend ein faserförmiges Material,
ein Verschleißschutzmittel, ein Gleitmittel, einen Füllstoff
und ein Bindemittel, miteinander vermischt werden, das erhaltene
Gemisch vorgeformt wird und dann unter dem Einfluss von Wärme
geformt wird. Beispiele für die faserförmigen
Materialien umfassen organische Fasern, wie z. B. Fasern aus einem
aromatischen Polyamid, flammenbeständige Acrylfasern und
dgl., und anorganische Fasern, wie z. B. Kaliumtitanatfasern, keramische Fasern
vom Al2O3-SiO2-Typ und dgl. Beispiele für die
anorganischen Füllstoffe umfassen schuppenförmige
anorganische Substanzen, wie z. B. Vermiculit, Glimmer und dgl.,
Bariumsulfat, Calciumcarbonat und dgl.
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Ein
Erfordernis der Erfindung ist das, dass die zuvor genannten verschiedenen
Bestandteile für das Reibungsmaterial keine Schwermetalle
und Schwermetallverbindungen enthalten.
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Der
Ausdruck "Schwermetalle", der hier verwendet wird, umfasst, zusätzlich
zu Substanzen mit einer guten Verformbarkeit und Duktilität,
wie z. B. Eisen, Kupfer und Zink, Schwermetalle mit einer Dichte
von 4,0 oder 5,0 g/cm3 oder darüber,
wie z. B. Eisen, Kupfer Blei, Mangan und Chrom.
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Beispiele
für die Bindemittel umfassen in der Wärme aushärtbare
Harze, wie z. B. Harze vom Phenol-Typ (wie z. B. Harze vom Phenol-Typ
mit einer geradkettigen Struktur, verschiedene Phenolharze, die
mit einem Kautschuk modifiziert wurden, und dgl.), Melaminharze,
Epoxyharze, Polyimidharze und dgl. Beispiele für die Verschleißschutzmittel
umfassen Metalloxide, wie z. B. Siliciumoxid, Magnesiumoxid, Zirkoniumoxid, Chromoxid
und dgl., und organische Verschleißschutzmittel, wie z.
B. synthetische Kautschukmaterialien, Acajou-Harze und dgl. Beispiele
für die festen Gleitmittel umfassen Graphit, Molybdändisulfid
und dgl. Die Zusammensetzung des Reibungsmaterials ist nicht auf
bestimmte Zusammensetzungen beschränkt. Mit anderen Worten,
diese Verbindungen können einzeln oder in Form eines Gemisches
von zwei oder mehr Verbindungen verwendet werden, was von den geforderten
Reibungseigenschaften, wie z. B. vom Reibungskoeffizienten, von
der Verschleißfestigkeit, vom Metallabrieb, von der Rissfestigkeit
und dgl. des Produktes abhängt.
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Der
Graphit, der entsprechend der Erfindung verwendet wird, kann ein
Graphit sein, der gewöhnlich in Reibungsmaterialien verwendet
wird, und es kann ein natürlicher Graphit oder ein künstlicher
Graphit verwendet werden. Die mittlere Teilchengröße
des Graphits liegt bevorzugt im Bereich von 5 bis 500 μm
(Mikrometer) und besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 150 μm.
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Der
Koks, der in den spezifischen Ausführungsformen verwendet
wird, kann ein Koks mit einer mittleren Teilchengröße
im Bereich von 150 bis 400 μm sein. Wenn die mittlere Teilchengröße
weniger als 150 μm beträgt, kann die Verschleißfestigkeit
im Bereich hoher Temperatur nicht verbessert werden, und bei einem Wert
von mehr als 400 μm findet ein Entmischen statt. Die zugegebene
Menge an Koks liegt bevorzugt im Bereich von 3 bis 30 Vol.% zusammen
mit dem Graphit, bezogen auf die Gesamtmenge des asbestfreien Reibungsmaterials.
Innerhalb dieses Bereiches wird die Verschleißfestigkeit
im Bereich hoher Temperatur verbessert und es wird ein ausreichender
und konstanter Reibungskoeffizient erzielt.
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Beispiele
für die Koksmaterialien umfassen Kohlenkoks und Ölkoks,
und beide Koksarten können in den spezifischen Ausführungsformen
verwendet werden. Kohlenkoks, hergestellt aus Feinkohle, ist teuer
und schwer zu verwenden, während Ölkoks nur geringe
Qualitätsschwankungen aufweist, billig ist und leicht erhältlich
ist, so dass es bevorzugt ist, dass Ölkoks verwendet wird.
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Das
Volumenverhältnis von Graphit zu Koks liegt bevorzugt im
Bereich von 2/1 bis 7/1, und innerhalb dieses Bereiches kann das
Verhältnis zwischen Reibung und Schmierung gut eingestellt
werden.
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[Beispiele]
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen, die die Erfindung
jedoch nicht beschränken, genauer beschrieben.
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Beispiele 1 bis 6, Vergleichsbeispiele
1 bis 3 und Referenzbeispiele 1 bis 3
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Ein
Reibungsmaterial wurde hergestellt, indem die Bestandteile des Reibungsmaterials
mit der in der Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzung 5 Minuten lang
in einem Mischer miteinander vermischt wurden, die intensiv miteinander
vermischten Materialien in eine Düse gegeben wurden, dann
vorgeformt und danach unter dem Einfluss von Wärme geformt
wurden. Das Vorformen wurde 10 Sekunden lang unter Anwendung eines
Druckes von 10 MPa durchgeführt. Das vorgeformte Produkt
wurde 5 Minuten lang bei einer Formtemperatur von 150°C
und einem Formdruck von 52,9 MPa geformt, dann 20 bis 100 Minuten
lang bei 250°C wärmebehandelt (nachgehärtet),
und danach beschichtet, gebrannt und poliert, wobei die Reibungsmaterialien des
Basismaterials, der Beispiele, der Vergleichsbeispiele und der Referenzbeispiele
erhalten wurden. Diese Reibungsmaterialien wurden entsprechend dem
JASO-Eignungstest bewertet, und die Beständigkeit gegenüber
Rissbildung wurde mit einem Dynamometer (Drehmomentmesser) bestimmt.
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Die
Ergebnisse, die bei der Bewertung der Leistungsfähigkeit
enthalten wurden, sind in der Tabelle 1 angegeben.
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(1) Reibungskoeffizient, Verschleißfestigkeit
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Nach
dem JASO-Eignungstest (JASO, C406) dieser Reibungsmaterialien wurde
der Reibungsverlust jedes Reibungsmaterials gemessen.
- • Rotormaterial: Gusseisen (FC 200)
- • Ausgangsgeschwindigkeit vor dem Bremsen: 20, 50,
100, 130 km/h
- • Bremsverzögerung: 2,94 m/s2
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Der
Bremsentest wurde durchgeführt nach 10maligem Bremsen unter
den obigen Bedingungen, bei einer Ausgangsgeschwindigkeit vor dem
Bremsen von 100 km/h, einer Bremsverzögerung von 4,4 m/s2, einer Wiederholung von zwei Zyklen des
Fading (Nachlassen der Bremse)-Bereichs, wobei 10faches Bremsen
einem Zyklus entspricht, und nach dem Aufbringen beider Materialen
ein weiteres Mal bei einer Ausgangsgeschwindigkeit vor dem Bremsen
von 20, 50, 100, 130 km/h, und einer Bremsverzögerung von
2,94 m/s2. Nach dem Beenden des Tests wurden
die Verschleißverluste des Reibungsmaterials und Gegenelements
(Rotor) gemessen.
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(2) Fähigkeit zur Verhinderung
von Metallabrieb
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Nach
dem unter dem obigen Punkt (1) beschriebenem JASO-Eignungstest (JASO,
C406) wurde die Gleitfläche des Reibungsmaterials optisch
untersucht.
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(3) Beständigkeit gegen Rissbildung
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- • Rotormaterial: Gusseisen (FC 200)
- • Ausgangsgeschwindigkeit vor dem Bremsen: 50 km/h
- • Bremsverzögerung: 2,94 m/s2
- • Ausgangstemperatur des Rotors: 95°C
- • Anzahl der Bremsungen: 3
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Nach
dem Festlegen der Grundlinie gemäß der obigen
Bedingung wurden insgesamt 10 Bremsungen bei einer Ausgangsgeschwindigkeit
vor dem Bremsen von 100 km/h, einer Bremsverzögerung von
4,41 m/s2 und einer Ausgangstemperatur des
Rotors beim ersten Mal von 65°C in Intervallen von 35 s
durchgeführt, und das Fading-Phänomen wurde reproduziert.
(Die Temperatur des Rotors nach der 10. Bremsung variierte durch verschiedene
Faktoren des Fahrzeugs, lag jedoch ungefähr bei 550 bis
650°C oder so.)
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Anschließend
wurde die Erholung vom Fading reproduziert, indem 15 Bremsungen
von einer Ausgangsgeschwindigkeit vor dem Bremsen von 50 km/h bei
einer Bremsverzögerung von 2,94 m/s2 in
Intervallen von 120 s durchgeführt wurden. Dieses Verfahren
wurde als ein Zyklus betrachtet, ein Test von insgesamt vier Zyklen
wurde durchgeführt, und das Abplatzen und Reißen
des Reibungsmaterials wurde nach der Beendigung des Tests optisch
bewertet.
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Die
Bestandteile der Reibungsmaterialien sind in der Tabelle 1 angegeben;
ein Phenolharz vom Novolak-Typ wurde als Bindemittelharz verwendet,
Cellulosefasern wurden als organische Fasern verwendet, und Zinnsulfid
wurde als Metallsulfid verwendet. Tabelle 1 Menge der Bestandteile und Testergebnisse
| | Beispiel
1 | Beispiel
2 | Beispiel
3 | Beispiel
4 | Beispiel
5 | Beispiel
6 |
| Bindemittelharz | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| Acajouharz-Staub | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Bariumsulfat | 34 | 28 | 25 | 22 | 19 | 16 |
| Calciumcarbonat | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 |
| Calciumhydroxid | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Phlogopit | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| organische
Fasern | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Zirkoniumsilikat | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Graphit | 4 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 |
| Ölkoks | 2 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Zinnsulfid | - | - | - | - | - | - |
| Kupferfasern | - | - | - | - | - | - |
| Graphit
+ Ölkoks | 6 | 12 | 15 | 18 | 21 | 24 |
| Reibungskoeffizient,
20 km/h | C | B | A | B | C | C |
| Reibungskoeffizient, 130
km/h | B | A | B | B | B | C |
| Verschleißrate | B | B | A | A | A | A |
| Verhinderung
eines Metallabriebs | C | B | B | A | A | A |
| Rissfestigkeit | B | B | B | B | B | B |
- * Menge der Bestandteile in Volumen%.
- A: sehr gut; B: gut; C: gerade noch akzeptabel; D: schlecht
Tabelle 1 (Fortsetzung) Menge der Bestandteile und Testergebnisse | | Vergleichsbeispiel
1 | Vergleichsbeispiel
2 | Vergleichsbeispiel
3 |
| Bindemittelharz | 15 | 15 | 15 |
| Acajouharz-Staub | 10 | 10 | 10 |
| Bariumsulfat | 30 | 37 | 13 |
| Calciumcarbonat | 13 | 13 | 13 |
| Calciumhydroxid | 2 | 2 | 2 |
| Phlogopit | 5 | 5 | 5 |
| organische
Fasern | 10 | 10 | 10 |
| Zirkoniumsilikat | 5 | 5 | 5 |
| Graphit | 10 | 2 | 18 |
| Ölkoks | - | 1 | 9 |
| Zinnsulfid | - | - | - |
| Kupferfasern | - | - | - |
| Graphit
+ Ölkoks | 10 | 3 | 27 |
| Reibungskoeffizient,
20 km/h | C | D | D |
| Reibungskoeffizient, 130
km/h | C | C | D |
| Verschleißrate | C | C | A |
| Verhinderung
eines Metallabriebs | D | D | A |
| Rissfestigkeit | D | D | B |
- * Menge der Bestandteile in Volumen%.
- A: sehr gut; B: gut; C: gerade noch akzeptabel; D: schlecht
Tabelle 1 (Fortsetzung) Menge der Bestandteile und Testergebnisse | | Basismaterial | Referenzbeispiel
1 | Referenzbeispiel
2 | Referenzbeispiel
3 |
| Bindemittelharz | 15 | 15 | 15 | 15 |
| Acajouharz-Staub | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Bariumsulfat | 20 | 25 | 25 | 20 |
| Calciumcarbonat | 13 | 13 | 13 | 13 |
| Calciumhydroxid | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Phlogopit | 5 | 5 | 5 | 5 |
| organische
Fasern | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Zirkoniumsilikat | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Graphit | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Ölkoks | - | - | - | - |
| Zinnsulfid | 5 | 5 | - | 2 |
| Kupferfasern | 5 | - | 5 | 5 |
| Graphit
+ Ölkoks | 10 | 10 | 10 | 13 |
| Reibungskoeffizient,
20 km/h | B | C | C | B |
| Reibungskoeffizient,
130 km/h | B | C | B | B |
| Verschleißrate | A | B | D | B |
| Verhinderung
eines Metallabriebs | A | B | C | A |
| Rissfestigkeit | B | C | C | B |
- * Menge der Bestandteile in Volumen%.
- A: sehr gut; B: gut; C: gerade noch akzeptabel; D: schlecht
-
Das
Basismaterial enthielt Acajouharz-Staub, gehärtet mit Furfural,
und ein Metallsulfid sowie Kupferfasern. Das Basismaterial enthielt
ebenfalls Bariumsulfat, Calciumcarbonat, ein Mittel zum Einstellen
des pH-Wertes (Calciumhydroxid), Glimmer, organische Fasern, Zirkoniumsilikat
und Graphit. Die Vergleichsmaterialien wurden in der gleichen Weise
wie das Basismaterial hergestellt, mit der Ausnahme, dass in dem
Referenzbeispiel 1 keine Kupferfasern verwendet wurden, dass in
dem Referenzbeispiel 2 kein Metallsulfid verwendet wurde und dass
in dem Vergleichsbeispiel 1 weder Kupferfasern noch ein Metallsulfid
verwendet wurden.
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Beispiele 7 bis 10 und Vergleichsbeispiele
4 bis 6
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In
diesen Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden die Mengen an
Graphit und Koks variiert und es wurde untersucht, welche Auswirkung
das Verhältnis von Graphit zu Koks hat. Das Reibungsmaterial
wurde hergestellt, indem die Bestandteile des Reibungsmaterials
mit der in der folgenden Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzung miteinander
vermischt wurden und in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 geformt
wurden. Tabelle 2 Verhältnis von Graphit zu Koks
| | Beispiel
7 | Beispiel
8 | Beispiel
9 | Beispiel
10 |
| Bindemittelharz | 15 | 15 | 15 | 15 |
| Acajouharz-Staub | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Bariumsulfat | 25 | 24 | 25 | 24 |
| Calciumcarbonat | 13 | 13 | 13 | 13 |
| Calciumhydroxid | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Phlogopit | 5 | 5 | 5 | 5 |
| organische
Fasern | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Zirkoniumsilikat | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Graphit | 10 | 12 | 12 | 14 |
| Ölkoks | 5 | 4 | 3 | 2 |
| Graphit/Ölkoks | 2/1 | 3/1 | 4/1 | 7/1 |
| Reibungskoeffizient,
20 km/h | A | B | B | B |
| Reibungskoeffizient,
130 km/h | B | A | A | A |
| Verschleißrate | A | A | A | B |
| Verhinderung
eines Metallabriebs | B | A | A | A |
| Rissfestigkeit | B | B | B | B |
- * Menge der Bestandteile in Volumen%.
- A: sehr gut; B: gut; C: gerade noch akzeptabel; D: schlecht
Tabelle 2 (Fortsetzung) Verhältnis von Graphit zu Koks | | Vergleichsbeispiel
4 | Vergleichsbeispiel
5 | Vergleichsbeispiel
6 |
| Bindemittelharz | 15 | 15 | 15 |
| Acajouharz-Staub | 10 | 10 | 10 |
| Bariumsulfat | 25 | 24 | 22 |
| Calciumcarbonat | 13 | 13 | 13 |
| Calciumhydroxid | 2 | 2 | 2 |
| Phlogopit | 5 | 5 | 5 |
| organische
Fasern | 10 | 10 | 10 |
| Zirkoniumsilikat | 5 | 5 | 5 |
| Graphit | 5 | 8 | 16 |
| Ölkoks | 10 | 8 | 2 |
| Graphit/Ölkoks | 1/2 | 1/1 | 8/1 |
| Reibungskoeffizient,
20 km/h | C | C | D |
| Reibungskoeffizient,
130 km/h | D | D | C |
| Verschleißrate | C | C | B |
| Verhinderung
eines Metallabriebs | C | B | C |
| Rissfestigkeit | C | B | C |
- * Menge der Bestandteile in Volumen%.
- A: sehr gut; B: gut; C: gerade noch akzeptabel; D: schlecht
-
Die
mittlere Teilchengröße des Kokses liegt im Hinblick
auf die Benetzungseigenschaften des Bindemittelharzes und die Rissfestigkeit
bevorzugt im Bereich von 150 bis 400 μm und besonders bevorzugt
im Bereich von 250 bis 350 μm. Die Gesamtmenge an Graphit
und Koks liegt im Hinblick auf die Bremswirkung und die Verschleißfestigkeit
bevorzugt im Bereich von 5 bis 25 Vol.% und besonders bevorzugt
im Bereich von 12 bis 18 Vol.%. Das Verhältnis von Graphit
zu Koks liegt im Hinblick auf die Bremswirkung, den Reibungsverlust, die
Verhinderung eines Metallabriebs und die Rissfestigkeit bevorzugt
im Bereich von 2/1 bis 7/1.
-
Der
Test auf Verschleiß in Abhängigkeit von der Temperatur
wurde mit dem Basismaterial, mit dem Material des Vergleichsbeispiels
1, das kein Kupfer und Zinnsulfid ent hielt, und mit dem Material
des Beispiels 2, das Graphit und Koks enthielt, durchgeführt.
Die Ergebnisse der Tests sind in der folgenden Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3 Ergebnisse des Tests auf Verschleiß in
Abhängigkeit von der Temperatur
| Temperatur (°C) | Basismaterial | Vergleichsbeispiel
1 | Beispiel
2 |
| Volumenverschleißrate | Mittelwert μ | Volumenverschleißrate | Mittelwert μ | Volumenverschleißrate | Mittelwert μ |
| 100 | 0,12 | 0,38 | 0,13 | 0,39 | 0,12 | 0,37 |
| 150 | 0,09 | 0,41 | 0,10 | 0,40 | 0,10 | 0,42 |
| 200 | 0,17 | 0,47 | 0,22 | 0,48 | 0,17 | 0,48 |
| 300 | 0,28 | 0,46 | 0,52 | 0,50 | 0,30 | 0,46 |
| 400 | 0,25 | 0,43 | 0,76 | 0,52 | 0,28 | 0,45 |
- * die Volumenverschleißrate wird
durch (D10–4 mm3/Nm)
dargestellt
-
Mit
jedem der hergestellten Reibungsmaterialien für eine Bremse
wurde unter Verwendung des im Folgenden angegebenen Rotors und eines
Dynamometers mit normaler Größe ein Verschleißbeständigkeitstest durchgeführt.
Die Testbedingungen sind im Folgenden angegeben.
- • Rotormaterial:
Gusseisen (FC 200)
-
Der
Test wurde mit einem Dynamometer mit normaler Größe
bei einer Ausgangstemperatur des Rotors von 100, 150, 200, 300 und
400°C, einer Bremsverzögerung von 1,47 m/s2 und einer Ausgangsgeschwindigkeit vor dem
Bremsen von 50 km/h durchgeführt, und es wurden 1000 Bremsungen
durchgeführt. Der Verschleißverlust und der Reibungskoeffizient
wurden bei jeder Temperatur gemessen.
-
Der
Verschleißverlust des Reibungsmaterials von Vergleichsbeispiel
1 stieg bei einer hohen Temperatur von 300 und 400°C an.
Im Gegensatz dazu konnte das Reibungsmaterial von Beispiel 2 die
Verschleißeigenschaften beibehalten, die denen des Basismaterials
entsprachen, und die Bremswirkung entsprach in etwa der des Basismaterials.
-
Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird die Verschleißbeständigkeit
bei hohen Temperaturen beibehalten, selbst wenn kein Schwermetall
und keine Schwermetallver bindung verwendet werden, und im Hinblick
auf die entgegengesetzte Bremswirkung (contradictory braking effect)
werden gute Ergebnisse erzielt, so dass ein Reibungsmaterial bereitgestellt
werden kann, das billig ist und das keine Umweltprobleme verursacht.
-
[Experiment 1]
-
(Untersuchung des Einflusses des Teilchendurchmessers
von Zirkoniumsilikat oder dgl.)
-
Es
wurde ein Experiment durchgeführt, um den Einfluss des
Teilchendurchmessers von Zirkoniumsilikat und Zirkoniumoxid, die
entsprechend spezifischen Ausführungsformen zu dem Reibungsmaterial
gegeben werden können, zu untersuchen.
-
Für
die Untersuchung des Einflusses des Teilchendurchmessers des zugegebenen
Zirkoniumsilikats und Zirkoniumoxids wurden vier Teilchengrößen
hergestellt. D. h., weniger als 3 μm, 3 μm bis
13 μm, 13 μm bis 20 μm, und mehr als
20 μm. Das Zirkoniumsilikat und/oder das Zirkoniumoxid
wurden in einer Menge von 5 Vol.% zugegeben, bezogen auf das Gesamtvolumen
des Reibungsmaterials.
-
Die
Proben wurden hergestellt, indem die Bestandteile für das
Reibungsmaterial in den in der Tabelle 4 angegebenen Mengen 5 Minuten
lang in einem Mischer miteinander vermischt wurden, die intensiv
gerührten und miteinander vermischten Materialien in eine
Düse gegeben wurden, vorgeformt und dann unter dem Einfluss
von Wärme geformt wurden. Das Vorformen wurde 10 Sekunden
lang unter Anwendung eines Druckes von 10 MPa durchgeführt.
Das vorgeformte Produkt wurde 5 Minuten lang bei einer Formtemperatur
von 150°C und einem Formdruck von 52,9 MPa geformt, dann
20 bis 100 Minuten lang bei 250°C wärmebehandelt (nachgehärtet),
und danach beschichtet, gebrannt und poliert, wobei die Reibungsmaterialien
des Basismaterials und der Beispiele A bis H erhalten wurden. Diese
Reibungsmaterialien wurden entsprechend dem JASO-Eignungstest bewertet,
und die Beständigkeit gegenüber Rissbildung wurde
mit einem Dynamometer bestimmt. Die Ergebnisse, die bei der Bewertung
der Leistungsfähigkeit enthalten wurden, sind in der Tabelle
4 angegeben. Tabelle 4
| | | Basismaterial | A | B | C | D |
| Zusammensetzung | Bindemittelharz | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| Reibungsstaub | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Bariumsulfat | 20 | 27 | 27 | 27 | 27 |
| Calciumcarbonat | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 |
| Calciumhydroxid | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Graphit | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Koks | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Phlogopit | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| organische
Fasern | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Zirkoniumsilikat (μm) | weniger
als 3 μm | 5 | 5 | | | |
| 3
bis 13 μm | | | 5 | | |
| 13
bis 20 μm | | | | 5 | |
| mehr
als 20 μm | | | | | 5 |
| Zirkoniumoxid (μm) | weniger
als 3 μm | | | | | |
| 3
bis 13 μm | | | | | |
| 13
bis 20 μm | | | | | |
| mehr
als 20 μm | | | | | |
| Kupferfasern | 5 | | | | |
| Zinnsulfid | 2 | | | | |
| Gesamt | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Reibungseigenschaften JASO-Eignungstest | Reibungskoeffizient
50 kph 4 MPa | 0,42 | 0,40 | 0,42 | 0,44 | 0,48 |
| Reibungskoeffizient
130 kph 4 MPa | 0,35 | 0,25 | 0,30 | 0,35 | 0,40 |
| Reibungsverlust
des Rotors | 5 | 4 | 6 | 8 | 15 |
| Test 1 | Reibungskoeffizient
60 km/h | 0,42 | 0,40 | 0,42 | 0,44 | 0,48 |
| Reibungsverlust
des Rotors (μm) | 1,5 | 0,5 | 6,5 | 8,5 | 20,0 |
| Test 2 | DTV (μm) | 4,0 | 3,0 | 5,0 | 7,0 | 15,0 |
| Test in
einem Fahrzeug NVH-Eigenschaft | gut | gut | gut | gut | schlecht |
- Test 1: Geschwindigkeit V = 60 km/h; Rotorvibration
100 μm; Bremsverzögerung α = 0,3 G; Anzahl
der Bremsungen N = 1000
- Test 2: V = 100-480; α = 0,3 G; V = 100 km/h; Leerlaufstunden:
16 h
Tabelle 4 (Fortsetzung) | | | E | F | G | H |
| Zusammensetzung | Bindemittelharz | 15 | 15 | 15 | 15 |
| Reibungsstaub | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Bariumsulfat | 27 | 27 | 27 | 27 |
| Calciumcarbonat | 13 | 13 | 13 | 13 |
| Caiciumhydroxid | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Graphit | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Koks | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Phlogopit | 5 | 5 | 5 | 5 |
| organische
Fasern | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Zirkoniumsilikat (μm) | weniger
als 3 μm | | | | |
| 3
bis 13 μm | | | | |
| 13
bis 20 μm | | | | |
| mehr
als 20 μm | | | | |
| Zirkoniumoxid (μm) | weniger
als 3 μm | 5 | | | |
| 3
bis 13 μm | | 5 | | |
| 13
bis 20 μm | | | 5 | |
| mehr
als 20 μm | | | | 5 |
| Kupferfasern | | | | |
| Zinnsulfid | | | | |
| Gesamt | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Reibungseigenschaften JASO-Eignungstest | Reibungskoeffizient
50 kph 4 MPa | 0,40 | 0,42 | 0,44 | 0,48 |
| Reibungskoeffizient
130 kph 4 MPa | 0,25 | 0,30 | 0,35 | 0,40 |
| Reibungsverlust
des Rotors | 4 | 6 | 8 | 15 |
| Test 1 | Reibungskoeffizient
60 km/h | 0,40 | 0,42 | 0,44 | 0,48 |
| Reibungsverlust
des Rotors (μm) | 1,0 | 5,5 | 8,5 | 19,0 |
| Test 2 | DTV (μm) | 3,0 | 5,0 | 6,0 | 14,0 |
| Test in
einem Fahrzeug NVH-Eigenschaft | gut | gut | gut | schlecht |
- Test 1: Geschwindigkeit V = 60 km/h; Rotorvibration
100 μm; Bremsverzögerung α = 0,3 G; Anzahl
der Bremsungen N = 1000
- Test 2: V = 100 → 80; α = 0,3 G; V = 100 km/h;
Leerlaufstunden: 16 h
-
Die
Ergebnisse zeigen, dass die Bremswirkung bei einem Teilchendurchmesser
von weniger als 3 μm gering war. Bei einem Teilchendurchmesser
von mehr als 20 μm stieg der Verschleißverlust
des Rotors an, so dass der Rotor stark angegriffen wurde. Es ist
deshalb bevorzugt, dass der Teilchendurchmesser im Bereich von 3
bis 20 μm liegt.
-
[Experiment 2]
-
(Untersuchung des Einflusses der zugegebenen
Menge an Zirkoniumsilikat oder dgl.)
-
Es
wurden Experimente durchgeführt, um den Einfluss der zugegebenen
Menge an Zirkoniumsilikat und Zirkoniumoxid, die entsprechend spezifischen
Ausführungsformen zu dem Reibungsmaterial gegeben werden
können, zu untersuchen.
-
Die
Teilchengrößen lagen im Bereich von 3 bis 20 μm,
was dem bevorzugten Bereich entsprach, der im Experiment 1 ermittelt
worden war. Zirkoniumsilikat und Zirkoniumoxid wurden in vier unterschiedlichen Mengen
zugegeben. D. h., 1 Vol.%, 3 Vol.%, 10 Vol.% und 15 Vol.%, bezogen
auf das Gesamtvolumen des Reibungsmaterials. Wenn sowohl Zirkoniumsilikat
als auch Zirkoniumoxid verwendet wurden, wurden diese Bestandteile
in den folgenden Mengen zugegeben: 1 Vol.% + 1 Vol.%, 3 Vol.% +
3 Vol.%, und 7 Vol.% + 7 Vol.%. Nur 5 Vol.% Zirkoniumsilikat oder
nur 5 Vol.% Zirkoniumoxid waren bereits im Experiment 1 verwendet worden.
-
Die
Proben wurden hergestellt, indem die Bestandteile für das
Reibungsmaterial in den in der Tabelle 5 angegebenen Mengen 5 Minuten
lang in einem Mischer miteinander vermischt wurden, die intensiv
gerührten und miteinander vermischten Materialien in eine
Düse gegeben wurden, vorgeformt und dann unter dem Einfluss
von Wärme geformt wurden. Das Vorformen wurde 10 Sekunden
lang unter Anwendung eines Druckes von 10 MPa durchgeführt.
Das vorgeformte Produkt wurde 5 Minuten lang bei einer Formtemperatur
von 150°C und einem Formdruck von 52,9 MPa geformt, dann
20 bis 100 Minuten lang bei 250°C wärmebehandelt (nachgehärtet),
und danach beschichtet, gebrannt und poliert, wobei die Reibungsmaterialien
des Basismaterials und der Beispiele "a" bis "k" erhalten wurden.
Diese Reibungsmaterialien wurden entsprechend dem JASO-Eignungstest
bewertet, und die Beständigkeit gegenüber Rissbildung
wurde mit einem Dynamometer bestimmt. Die Ergebnisse, die bei der
Bewertung der Leistungsfähigkeit enthalten wurden, sind
in der Tabelle 5 angegeben. Tabelle 5
| | | Basismaterial | a | b | c | d | e |
| Zusammensetzung | Bindemittelharz | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| Reibungsstaub | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Bariumsulfat | 20 | 31 | 29 | 22 | 17 | 31 |
| Calciumcarbonat | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 |
| Calciumhydroxid | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Graphit | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Koks | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Phlogopit | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| organische
Fasern | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Zirkoniumsilikat
3 bis 20 μm | 5 | 1 | 3 | 10 | 15 | |
| Zirkoniumoxid
3 bis 20 μm | | | | | | 1 |
| Kupferfasern | 5 | | | | | |
| Zinnsulfid | 2 | | | | | |
| Gesamt | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Reibungseigenschaften JASO-Eignungstest | Reibungskoeffizient
50 kph 4 MPa | 0,42 | 0,40 | 0,42 | 0,45 | 0,49 | 0,40 |
| Reibungskoeffizient
130 kph 4 MPa | 0,35 | 0,25 | 0,30 | 0,36 | 0,42 | 0,25 |
| Reibungsverlust
des Rotors | 5 | 4 | 6 | 8 | 15 | 4 |
| Test 1 | Reibungskoeffizient
60 km/h | 0,42 | 0,40 | 0,42 | 0,44 | 0,48 | 0,40 |
| Reibungsverlust
des Rotors (μm) | 1,5 | 0,5 | 6,5 | 12 | 25,0 | 0,5 |
| Test 2 | DTV
(μm) | 4 | 3 | 5 | 8 | 18 | 3 |
| Test
in einem Fahrzeug NVH-Eigenschaft | gut | gut | gut | gut | schlecht | gut |
Tabelle 5 (Fortsetzung)
| | | f | g | h | i | j | k |
| Zusammensetzung | Bindemittelharz | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| Reibungsstaub | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Bariumsulfat | 29 | 22 | 17 | 26 | 22 | 18 |
| Calciumcarbonat | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 |
| Calciumhydroxid | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Graphit | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Koks | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Phlogopit | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| organische
Fasern | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Zirkoniumsilikat
3 bis 20 μm | | | | 3 | 5 | 7 |
| Zirkoniumoxid
3 bis 20 μm | 3 | 10 | 15 | 3 | 5 | 7 |
| Kupferfasern | | | | | | |
| Zinnsulfid | | | | | | |
| Gesamt | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Reibungseigenschaften JASO-Eignungstest | Reibungskoeffizient
50 kph 4 MPa | 0,42 | 0,45 | 0,49 | 0,42 | 0,45 | 0,49 |
| Reibungskoeffizient
130 kph 4 MPa | 0,30 | 0,36 | 0,42 | 0,27 | 0,36 | 0,42 |
| Reibungsverlust
des Rotors | 6 | 8 | 15 | 5 | 8 | 15 |
| Test 1 | Reibungskoeffizient
60 km/h | 0,42 | 0,44 | 0,48 | 0,40 | 0,44 | 0,47 |
| Reibungsverlust
des Rotors (μm) | 6,5 | 12 | 25,0 | 0,5 | 12 | 25,0 |
| Test 2 | DTV
(μm) | 5 | 8 | 17 | 3 | 8 | 14 |
| Test
in einem Fahrzeug NVH-Eigenschaft | gut | gut | schlecht | gut | gut | schlecht |
-
Die
Ergebnisse zeigen, dass der Reibungskoeffizient bei einer Menge
von 1 Vol.% gering war. Der Reibungskoeffizient war bei einer Menge
von 15 Vol.% zwar groß, aber der Reibungsverlust des Rotors
stieg an, so dass der Rotor stark angegriffen wurde. Es ist deshalb
bevorzugt, dass die zugegebene Menge an Zirkoniumsilikat oder Zirkoniumoxid
im Bereich von 3 Vol.% bis 10 Vol.% liegt. Wenn sowohl Zirkoniumsilikat
als auch Zirkoniumoxid verwendet werden, ist eine Menge von 10 Vol.%
bevorzugt. Bei einer Menge von 14 Vol.% trat das Problem auf, dass
der Verschleißverlust des Rotors anstieg, oder es traten
andere Probleme auf.
-
Wenn
Graphit und Koks, dessen Gleiteigenschaften schlechter als die von
Graphit sind, gleichzeitig als Teil des Verschleißschutzmittels
in einem geeigneten Volumenverhältnis zu den Bestandteilen
eines Reibungsmaterials gegeben werden, zeichnet sich das erhaltene
asbestfreie Reibungsmaterial durch eine gute Verschleißbeständigkeit
bei hoher Temperatur aus, selbst wenn kein gefährliches
Metall und keine gefährliche Metallverbindung, insbesondere
Metallfasern, verwendet werden, ein Angriff des Bremsgegenelements
kann weitestgehend verhindert werden, während ein hoher
Reibungskoeffizient beibehalten wird, und das Reibungsmaterial ist
beständig gegen Rissbildung und die Bremswirkung wird verbessert.
Das asbestfreie Reibungsmaterial entsprechend der vorliegenden Erfindung
wird deshalb insbesondere als Reibungsmaterial für die
Verwendung in Vorrichtungen für die Industrie, in Triebwagen,
in Gepäckwagen und in Personenwagen verwendet, insbesondere
in Bremsklötzen, Bremsbelägen und Kupplungsbelägen
für die Verwendung in den zuvor beschriebenen Bereichen,
und schädigt die Umwelt nicht.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde zuvor anhand von spezifischen Ausführungsformen
und Beispielen beschrieben; diese Ausführungsformen und
Beispiele können jedoch in vielfältiger Art und
Weise variiert und modifiziert werden, und alle diese Variationen
und Modifikationen werden von der Erfindung umfasst. Die beiliegenden
Patentansprüche umfassen alle Variationen und Modifikationen,
die von der Erfindung umfasst werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2006-352304 [0001]
- - JP 2004-155843 A [0009, 0009, 0009, 0010]
- - JP 58-061169 A [0010]
- - JP 2002-138273 A [0013, 0014, 0015]