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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich auf einen Bremsschuh, der als ein Bremsschuh
für eine Fahrzeugtrommelbremse geeignet ist, und insbesondere auf
einen Bremsschuh, der eine hohe Massenherstellungstauglichkeit hat,
kostengünstig ist und ein gutes Leistungsverhalten und
eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
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Bremsschuhe
zur Verwendung in bspw. Fahrzeugtrommelbremsen weisen einen Schuhkörper
und einen Belag auf, der festhaftend an den Schuhkörper
geklebt ist. Ein derartiger Belag weist ein Substrat, ein Schmiermittel,
ein Reibungsjustiermittel, ein Bindemittel und ein Füllmittel
auf.
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Derartige
Bremsschuhe und Technologien, die sich auf diese beziehen, sind
beispielsweise in
JP-Nr.
2003-156090A ,
36772353 ,
10-196695A und
2001-163993A offenbart
(welche nachfolgend entsprechend als Patentdokumente 1 bis 4 bezeichnet sind).
Patentdokument 1 offenbart eine Zusammensetzung für Reibungsmaterialien,
die ein wasserlösliches Verdickungsmittel und Wasser enthält,
und ein Verfahren des Herstellens eines Streifens eines Reibungsmaterials
mit einer vorbestimmten Dicke durch Kneten der vorhergehenden Zusammensetzung
zu Ton in einem Mischer und Extrudieren des Tons durch eine Extrudiereinrichtung.
Patentdokument 2 offenbart ein Verfahren, in dem der Schuhkörper
und ein Belag, der im Voraus ausgebildet worden ist, so einstückig
geformt werden, dass der Belag zu einer endgültigen Gestalt
geformt wird, und der Belag zeitgleich gehärtet wird, wodurch
der Belag an den Schuhkörper geklebt wird.
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In
Patentdokument 3 wird vorgeschlagen, die Zeit zum Formen und Kleben
des Belags durch Erhitzen und Kühlen des Schuhkörpers
zu verkürzen. In Patentdokument 4 wird vorgeschlagen, ein
Reibungsmaterialblech mit einer gleichmäßigen
Zusammensetzung durch Hinzugeben von fasriger Zonolite einer vorbestimmten
Größe zu einer Zusammensetzung für das
Reibungsmaterial bereitzustellen.
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In
Patentdokument 1 wird der Bremsschuh hergestellt, indem ein Streifen
eines Reibungsmaterials durch Extrudieren und Formen der gekneteten Zusammensetzung
für das Reibungsmaterial bereitgestellt wird, der Streifen
auf eine vorbestimmte Länge geschnitten wird, um eine Rohlingsplatte
bereitzustellen, die Rohlingsplatte zu einer gekrümmten
Platte geformt wird und die gekrümmte Platte an einen Massekörper
geklebt wird, der einem Schuhkörper entspricht. Da der
Schritt des Formens der Rohlingsplatte und der Schritt des Klebens
der Rohlingsplatte an den Massekörper getrennt ausgeführt
werden, ist bei diesem Verfahren die Anzahl von Herstellungsschritten
groß.
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Bei
dem in Patentdokument 2 offenbarten Verfahren erhöht der
Schritt des Ausbildens des Belags vor dem Kleben des Belags an den
Schuhkörper die Anzahl von Pressschritten.
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Bei
dem in Patentdokument 3 offenbarten Verfahren, obwohl die Zeit zum
Formen und Kleben durch Kühlen des Schuhkörpers
verkürzt werden kann, senkt der Zusatz des Kühlschritts
die Produktivität.
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In
Patentdokument 4 ist das Verfahren des Herstellens des Reibungsmaterialblechs
nicht eigens offenbart. Wie es in Absatz [0002] dieses Dokuments beschrieben
ist, würde das Verfahren des Formens der Zusammensetzung
allein oder das Verfahren des Formens des Blechs an der Bremsengrundplatte oder
Kupplungsgrundplatte als eine Deckschicht die Produktivität
nicht verbessern.
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Angesichts
der vorhergehend genannten verschiedenen Nachteile des Stands der
Technik hat der Anmelder der vorliegenden Erfindung einen Bremsschuh
entwickelt, der durch ein Verfahren hergestellt werden kann mit
den Schritten des Schneidens einer Rohlingsplatte für einen
durch Extrudieren oder Kalandrieren ausgebildeten Belag zu einem Streifen
mit einer vorbestimmten Länge, des Aufbringens des Streifens
auf den Schuhkörper, des Pressens des Streifens gegen den
Schuhkörper mit oberen und unteren Presswerkzeugen einer
Pressmaschine mit dem Schuhkörper als ein Formwerkzeug, so
dass der Streifen bogenförmig gebogen wird, wobei Verjüngungen
an dessen beiden Enden für ein einfaches Lösen
von den Presswerkzeugen ausgebildet sind, des zeitgleichen Klebens
des Streifens an den Schuhkörper und des Wärmebehandelns
des Schuhkörpers. Der Anmelder hat zudem eine Patentanmeldung
eingereicht, die auf einen derartigen Bremsschuh gerichtet ist.
In diesem Verfahren kann der Streifen als der Belag mit dem Schuhkörper
verbunden werden, ohne dass der Belag im voraus geformt werden muss,
da der Belag einen Gummi von der Art, der zu Ebonit wird, wenn er
vulkanisiert wird, als ein Bindemittel enthält.
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Ein
derartiger Belag, der einen Gummi nach der Art, der zu Ebonit wird,
wenn er vulkanisiert wird, als ein Bindemittel enthält,
kann jedoch Bruchstellen ausbilden und von dem Schuhkörper
abblättern, falls der Bremsschuh in einer rauen Umgebung
verwendet wird und einer Wärmeentwicklung ausgesetzt ist. Diese
Tatsache wurde durch einen Dauertest bestätigt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das
Ziel dieser Erfindung ist es, einen Bremsschuh bereitzustellen,
dessen Belag weniger wahrscheinlich von dem Schuhkörper
abblättert, der mit einer hohen Massenherstellungstauglichkeit
und mit geringen Kosten hergestellt werden kann und bei dem der
Belag mit einer hohen Zuverlässigkeit an den Schuhkörper
geklebt sein kann.
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Um
dieses Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung einen
Bremsschuh bereit, der einen gebogenen Schuhkörper, einen
an einem Außenumfang des Schuhkörpers vorgesehenen
gebogenen Belag, der einen Gummi in der Form von Ebonit als ein
Bindemittel enthält, und eine Zwischenschicht aufweist,
die elastisch ist und an eine Seite des Belags laminiert ist, wobei
die Zwischenschicht zwischen dem Belag und dem Schuhkörper
angeordnet ist und durch eine Haftschicht an den Schuhkörper geklebt
ist. Die Zwischenschicht hat vorzugsweise eine Dicke in dem Bereich
von 50 bis 500 μm.
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Der
Bremsschuh kann durch ein Verfahren hergestellt werden mit den Schritten
des Schneidens einer Rohlingsplatte für einen durch Extrudieren
oder Kalandrieren ausgebildeten Belag zu einem Streifen mit einer
vorbestimmten Länge, des Aufbringens des Streifens auf
einen bogenförmigen Schuhkörper, des Formen und
Klebens des Streifens an den Schuhkörper und des Wärmebehandelns
des einstückig geformten Belags und Schuhkörpers.
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Da
der Belag auf dem Schuhkörper durch die Presswerkzeuge
geformt wird, sind Verjüngungen an dessen beiden Enden
ausgebildet, die ein einfaches Lösen des Belags von den
Presswerkzeugen ermöglichen.
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Bei
dem Bremsschuh gemäß der vorliegenden Erfindung
dient die zwischen dem Belag und der anhaftenden Schicht angeordnete
Zwischenschicht als eine Spannungsentlastungsschicht zum Verringern
von Spannungen, die auf den Belag aufgrund eines Wärmeschwundunterschieds
zwischen dem Belag und der anhaftenden Schicht wirken. Auch wenn ein
Belag verwendet wird, der einen Gummi in der Form von Ebonit als
ein Bindemittel enthält, welches dazu neigt, merklicher
als herkömmliche Beläge zu schwinden, die ein
hauptsächlich ein Phenolharz aufweisendes Bindemittel enthalten,
entwickelt der Belag daher niemals Bruchstellen, so dass der Belag mit
hoher Zuverlässigkeit an den Schuhkörper geklebt
sein kann.
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Durch
Verwenden eines Belags, der einen Gummi in der Form von Ebonit als
ein Bindemittel enthält, kann der Schuhkörper
durch ein Verfahren hergestellt werden, das kostengünstig
ist und eine hohe Massenfertigungstauglichkeit hat, so wie es in der
vorhergehend genannten früheren Patentanmeldung von dem
hier vorliegenden Anmelder vorgeschlagen wird (Verfahren, in dem
der Belag mit dem Schuhkörper verbunden wird, ohne dass
der Belag im Voraus geformt wird).
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Falls
die Zwischenschicht zu dünn ist, erfüllt sie nicht
ausreichend die Aufgabe des Verringerns von Spannungen, und falls
sie zu dick ist, kann der Belag nicht mit ausreichender Stärke
an dem Schuhkörper befestigt sein. Somit hat die Zwischenschicht vorzugsweise
eine Dicke in dem Bereich von 50–500 μm.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Andere
Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden
Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
ersichtlich, in denen:
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1 eine
Seitenansicht eines Bremsschuhs ist, der die Erfindung verkörpert;
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2 eine
Vorderansicht des Bremsschuhs von 1 ist;
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3 eine
schematische Schnittansicht entlang einer Linie X-X von 1 ist;
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4 die
Herstellungsschritte des Bremsschuhs gemäß der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 schematisch
den Kalandrierungsschritt zeigt; und
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6 die
Schritte eines herkömmlichen Herstellungsverfahrens eines
Bremsschuhs zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Anschließend
ist der die vorliegende Erfindung ausführende Bremsschuh
mit Bezug auf 1 bis 4 beschrieben.
Wie es aus 1 und 2 ersichtlich
ist, ist der gezeigte Bremsschuh ein Bremsschuh, der in einer Trommelbremse
verwendet wird. Dieser Bremsschuh 1 weist einen Schuhkörper 2 und
einen bogenförmigen Belag 5 auf, der durch eine
Klebeschicht 3 und eine Zwischenschicht 4 an dem
Außenumfang des Schuhkörpers 2 befestigt
ist, wie es in 3 gezeigt ist. Der Schuhkörper 2 weist einen
bogenförmig gebogenen Kranz 2a und einen Steg 2b auf,
der mit dem Innenumfang des Kranzes 2a verbunden ist. Der
Belag 5 ist an den Außenumfang des Kranzes 2a geklebt.
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Die
Klebeschicht 3 ist aus einem wärmehärtenden
Harz hergestellt, typischerweise einem Phenolharz. Die Zwischenschicht 4 ist
eine dünne, ungefähr 50–500 μm
dicke Schicht, die aus bspw. Nitrilgummi (NBR) hergestellt ist.
Die Zwischenschicht 4 wird nicht zu Ebonit und bleibt elastisch,
nachdem der Belag durch die Wärmebehandlung gehärtet
worden ist.
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Der
Belag 5 ist aus einer Zusammensetzung hergestellt, die
eine Mischung aus einem Substrat, einem Schmiermittel, einem Reibungsjustiermittel, einem
Füllmittel und einem Bindemittel ist. Das Substrat, das
Schmiermittel, das Reibungsjustiermittel und das Füllmittel
können solche Mittel sein, wie sie in Zusammensetzungen
für gewöhnliche Reibungsmaterialien verwendet
werden. In Zusammensetzungen für gewöhnliche Reibungsmaterialien
werden fasrige Substrate als Substrate verwendet, wie zum Beispiel
Metallfasern, synthetische Harzfasern und anorganische Fasern. Als
Schmiermittel werden Graphit oder dergleichen verwendet. Als Reibungsjustiermittel
und Füllmittel werden Metalloxide, metallische Salze (wie
zum Beispiel Bariumsulfat) und organische Pulver (wie zum Beispiel
Cashew-Staub) verwendet. Der Belag 5 gemäß der
vorliegenden Erfindung kann auch aus derartigen Materialien hergestellt
sein.
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Das
Bindemittel, das in dem Belag 5 gemäß der
vorliegenden Erfindung enthalten ist, ist jedoch kein gewöhnliches
Bindemittel, sondern ein Gummi oder eine Substanz, die hauptsächlich
Gummi enthält. Der Gummi kann ein Dien-Gummi sein, wie
zum Beispiel Butadien-Gummi (BR), Styren-Gummi (SBR), Nitril-Gummi
(NBR), Isopren-Gummi (IR) und natürlicher Gummi (NR).
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Zu
hundert Gewichtsanteilen eines derartigen Gummis werden zwanzig
bis vierzig Gewichtsanteile Schwefel hinzugefügt. Der Gummi,
der eine derartig große Menge von Schwefel enthält,
wird zu Ebonit und härtet aus, wenn er vulkanisiert wird.
Der auf diese Weise ausgebildete Belag ist daher ausreichend wärmebeständig
und abnutzungsbeständig. Derartiger Gummi kann unter Verwendung
eines gewöhnlichen Gummiknetverfahrens hinzugefügt
werden. Er kann beispielsweise unter Verwendung einer offenen Walze,
eines Banbury-Mischers, einer Druckkneteinrichtung oder einer Extrudiereinrichtung hinzugefügt
werden.
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Ein
wärmehärtendes Harz, wie zum Beispiel Phenolharz,
kann als ein zusätzliches Bindemittel hinzugefügt
werden. In diesem Fall sollte sich ein Gehaltsverhältnis
des Gummis und des wärmehärtenden Harzes (d. h.
Gummi: wärmehärtenden Harz) in dem Bereich von
100:0 bis 50:50, vorzugsweise in dem Bereich von 100:0 bis 70:30
befinden, so dass der Gummi seine erwartete Funktion ausreichend
erfüllen kann. Falls der Harzgehalt höher als
der Gummigehalt ist, kann die Wirkung der Zugabe des Gummis auf
ein derartiges Maß verringert werden, dass der Belag nicht
stark und einstückig an den Schuhkörper geklebt
werden kann.
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Ein
Herstellungsverfahren dieses Bremsschuhs ist beschrieben. Wie es
in 4 gezeigt ist, wird der Schuhkörper in
Vorbereitungsschritten gewaschen, einer chemischen Behandlung unterzogen, und
nach Aufbringen eines Primers luftgetrocknet (diese Schritte sind
dieselben wie die Herstellungsschritte von herkömmlichen
Bremsschuhen).
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Die
Zusammensetzung für den Belag wird durch Mischen der Rohmaterialien
in beispielsweise einem Mischer 8 vorbereitet. Die auf
diese Weise vorbereitete Zusammensetzung wird zu einem Blech I mit
einer vorbestimmten Dicke durch Kneten und Extrudieren der Zusammensetzung
in einer Extrudiereinrichtung 9 oder durch Kalandrieren
ausgebildet. Das Kalandrieren wird unter Verwendung einer Kalandriereinrichtung 15 durchgeführt,
wie sie in 5 gezeigt ist. Die gezeigte
Kalandriereinrichtung 15 weist vier Walzen 15a bis 15d auf.
Die Zusammensetzung wird zuerst zwischen den Walzen 15a und 15b befördert,
anschließend zwischen den Walzen 15b und 15c und
letztendlich zwischen den Walzen 15c und 15d,
um das Blech I auszubilden. Material II für die Zwischenschicht
wird beispielsweise unter Verwendung einer Auftragswalze 15e auf
eine Seite des Blechs I in einer dünnen Schicht laminiert.
Alternativ kann das Material II auf das Blech I aufgesprüht werden.
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Danach
wird ein Material III für die Klebeschicht auf das Material
II für die Zwischenschicht unter Verwendung von Walzen ähnlich
zu den Walzen 15a bis 15d auf eine gewünschte
Dicke geschichtet. Ein Rohlingsblech 5A wird auf diese
Weise erhalten. Das Rohlingsblech 5A wird dann durch eine
Schneideeinrichtung 10, die in 4 gezeigt
ist, zu einem Streifen mit einer vorbestimmten Länge geschnitten. Der
Streifen wird anschließend zu einer Klebestation befördert,
bei der dieser an den Schuhkörper geklebt wird. Alternativ
kann der Streifen mit einer vorbestimmten Größe
durch Stanzen des Blechs 5A ausgebildet werden.
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Der
Schuhkörper 2, der in den Vorbereitungsschritten
behandelt worden ist, wird zwischen obere und untere Presswerkzeuge
einer Pressmaschine 11 gesetzt. Der Schuhkörper 2 und
das Blech 5A (Streifen) werden anschließend durch
die oberen und unteren Presswerkzeuge erwärmt und gegeneinander
gepresst. In diesem Zustand dient der Schuhkörper 2 als
ein Formwerkzeug, das es dem flexiblen Blech 5A ermöglicht,
entlang der Außenumfangsfläche des Kranzes 2a gebogen
und in engen Kontakt mit dieser gebracht zu werden. Zudem ermöglicht
es ein Erwärmen während dem Formen dem Blech 5A, an
den Schuhkörper 2 geklebt zu werden.
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Der
somit ausgebildete Schuhkörper und das Blech 5A werden
in einem Ofen 12 platziert und einer Wärmebehandlung
ausgesetzt, um den Belag auszuhärten. Während
dieser Wärmebehandlung wird der Gummi, der zu dem Blech
I hinzugefügt worden ist, zu Ebonit, wobei das Bindemittel
ausgehärtet wird. Der Belag wird auf diese Weise ausgebildet. Während
dieser Wärmebehandlung wird das Material II für
die Zwischenschicht nicht vulkanisiert und verbleibt nach der Wärmebehandlung
elastisch. Nach diesen Schritten wird der Belag 5 durch
Schleifen mit einer Schleifeinrichtung 13 fertig gestellt,
um den fertig gestellten Bremsschuh bereit zu stellen.
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Da
das in dem Belag des Bremsschuhs enthaltene Bindemittel gemäß der
Erfindung ein Gummi ist oder hauptsächlich aus einem Gummi
besteht, kann ein Rohlingsblech mit einer vorbestimmten Dicke und
stabilen physikalischen Eigenschaften durch Extrudieren oder Kalandrieren
erhalten werden. Da ein derartiges Rohlingsblech in hohem Maße
flexibel ist, bevor es ausgehärtet wird, ist es möglich,
eine vorbestimmte Länge eines durch Schneiden des Rohlingsblechs
erhaltenen Streifens (für den Belag) ohne die Möglichkeit
von Bruchstellen in dem Streifen genau entlang der bogenförmigen
Außenumfangsfläche des Schuhkörpers zu
Biegen, und den Streifen vor einem Aushärten an den Schuhkörper
zu kleben. Dies beseitigt die Notwendigkeit, den Belag im Voraus
bogenförmig zu biegen, was im Gegenzug die Anzahl von Formschritten
als auch die Anzahl von Schleifschritten des Belags verringert,
so dass es möglich ist, die Produktivität zu verbessern.
Die Verringerung der Anzahl von Herstellungsschritten führt zu
verringerter Arbeit und einem verringerten Energieverbrauch.
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Die
Zwischenschicht, die zwischen der anhaftenden Schicht und dem Belag
angeordnet ist, dient als eine Spannungsentlastungsschicht. Das
bedeutet, dass die Zwischenschicht Spannungen, die auf den Belag
aufgrund eines Wärmeschwundunterschieds zwischen dem Belag
und der anhaftenden Schicht wirken, verringert, wodurch Bruchstellen
in dem Belag verhindert werden. Das stellt eine Zuverlässigkeit
der Haftbindung zwischen dem Belag und dem Schuhkörper
sicher.
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Falls
ein gewöhnlicher weicher Gummi als ein Bindemittel verwendet
wird, ist es schwierig, eine Wärmewiderstandsfähigkeit
und eine Abnutzungswiderstandsfähigkeit sicherzustellen.
Aber durch Verwendung eines Gummis von der Art, der zu Ebonit wird,
wenn er vulkanisiert wird, ist es möglich, dem Belag eine ausreichende
Wärmewiderstandsfähigkeit und Abnutzungswiderstandsfähigkeit
zu verleihen.
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Zu
Vergleichszwecken zeigt 6 ein Verfahren zum Herstellen
eines herkömmlichen gewöhnlichen Bremsschuhs.
Die Vorbereitungsschritte für den Schuhkörper
dieses herkömmlichen Verfahrens sind exakt dieselben wie
die des Verfahrens gemäß der Erfindung. Aber die
Schritte zur Herstellung des Belags sind klar von denen des erfindungsgemäßen
Verfahrens verschieden. Insbesondere benötigt das herkömmliche
Verfahren den Vorbereitungsschritt des Formens des Belag 5 mit
einer Pressmaschine 11-1, den nachfolgenden Wärmeformschritt unter
Verwendung einer Pressmaschine 11-2 und den Klebeschritt
durch Backen des Belags an den Schuhkörper mit einer Klebemaschine 14.
Somit werden drei Pressschritte benötigt. Zudem benötigt
dieses herkömmliche Verfahren zwei Schleifschritte, das
heißt den Schritt des Schleifens der inneren und äußeren
Fläche des Belags mit einer Schleifeinrichtung 13-1,
bevor der Belag an den Schuhkörper geklebt wird, und den
abschließenden Schleifschritt unter Verwendung einer Schleifeinrichtung 13-2.
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Demgegenüber
kann der Bremsschuh gemäß der Erfindung durch
zeitgleiches Biegen des Belags und Kleben des Belags an den Schuhkörper
hergestellt werden, wie es in 4 gezeigt
ist. Somit benötigt das erfindungsgemäße
Verfahren nur einen Pressschritt. Da es nicht notwendig ist, den
Belag vor dem Kleben zu Schleifen, benötigt das erfindungsgemäße
Verfahren zudem nur einen Schleifschritt.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, wenn der Belag 5 durch
die Pressmaschine ausgebildet wird, werden Verjüngungen 6 an
dessen beiden Enden so ausgebildet, dass der Belag einfach von den
Presswerkzeugen gelöst werden kann. Es ist wohl bekannt, dass
durch Entfernen der Ränder des Belags an dessen beiden
Enden mittels Abkanten ein Bremsquietschen wirkungsvoll unterdrückt
werden kann. Die Verjüngungen 6 dienen auch diesem
Zweck.
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Ein
Bremsschuh wird vorgeschlagen, der einen Belag mit einem Gummi von
der Art aufweist, der zu Ebonit wird, wenn er vulkanisiert wird.
Eine elastische Zwischenschicht ist zwischen dem Belag und einer
Klebeschicht angeordnet, durch die der Belag an den Schuhkörper
geklebt ist. Die Zwischenschicht dient als eine Spannungsentlastungsschicht,
durch die verhindert wird, dass der Belag von dem Schuhkörper
abblättert, wenn der Bremsschuh einer Wärmeentwicklung
ausgesetzt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2003-156090
A [0003]
- - JP 36772353 [0003]
- - JP 10-196695 A [0003]
- - JP 2001-163993 A [0003]