DE102009053737A1

DE102009053737A1 - Brake lining for use in vehicle, has back plate including composite and structure with thickness and/or length that partially varies for extraction of local various mechanical and/or physical and/or chemical properties

Info

Publication number: DE102009053737A1
Application number: DE200910053737
Authority: DE
Inventors: Jens Rosenlöcher; Martin Steinau; Nahum Dr. Travitzky; Peter Prof. Dr. Greil; Jens Hammer; Timo Zipperle
Original assignee: Audi AG; Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU
Current assignee: Audi AG; Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU
Priority date: 2009-11-18
Filing date: 2009-11-18
Publication date: 2011-05-19

Abstract

The lining (1) has a functional section (2) including a partial ceramic matrix of pyrolyzed pre-ceramic polymers and a friction layer (4) that tribologically co-operates with a ceramic brake disk. Various layers are functioned as a damping layer or thermal isolation layer, and a back plate (3) is fastened to the functional section consisting of a partial ceramic matrix of the pyrolyzed pre-ceramic polymers. Thickness and/or length of a composite and structure of the back plate partially vary for an extraction of local various mechanical and/or physical and/or chemical properties. An independent claim is also included for a method for manufacturing a brake lining.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bremsbelag bestehend aus einer zumindest teilweise keramischen Matrix aus mindestens einem pyrolisierten präkeramischen Polymer mit darin eingebetteten Füllstoffen.The invention relates to a brake pad consisting of an at least partially ceramic matrix of at least one pyrolyzed preceramic polymer having embedded therein fillers.

Als Bremsbeläge für Bremseinheiten mit keramischer Bremsscheibe auf Basis siliziuminfiltrierter Kohlenstoffvorkörper, wie sie zunehmend eingesetzt werden, werden derzeit organisch gebundene Beläge verwendet, die mit metallischen oder keramischen Partikeln bzw. Fasern verstärkt sind. Zur Optimierung des Reibwertes kommen Festschmierstoffe wie ZnS, MoS₂ und Kupfer zum Einsatz. Aufgrund der organischen Matrix, in der Regel eine Phenolharzbasis, stoßen diese Beläge mit erhöhtem Fahrzeuggewicht und bei erhöhter Geschwindigkeit aufgrund der starken Temperaturentwicklung beim Bremsen an ihre Belastungsgrenzen. Unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise beim Übergang von Haft- und Gleitreibung bei Nässe, kann es des Weiteren zu nicht wünschenswerten Geräuschentwicklungen kommen.As brake pads for brake units with a ceramic brake disk based on silicon-infiltrated carbon precursors, as they are increasingly being used, currently organically bound coatings are used, which are reinforced with metallic or ceramic particles or fibers. To optimize the coefficient of friction, solid lubricants such as ZnS, MoS ₂ and copper are used. Due to the organic matrix, usually a Phenolharzbasis, these pads hit with their increased vehicle weight and increased speed due to the strong temperature development during braking to their load limits. Under certain conditions, such as the transition from static and sliding friction in the wet, it may also lead to undesirable noise developments.

Durch den Einsatz anorganischer Belagmaterialien können die Eigenschaften bezüglich Bremsleistung und Verschleiß optimiert werden. Bei solchen sintermetallischen oder keramischen Belägen kommt es jedoch zu einer starken Geräuschentwicklung und einem Verlust des Bremskomfort aufgrund des hohen Elastizitätsmoduls und der hohen Härte der eingesetzten Materialien, wobei auch eine starke Temperaturentwicklung beim Bremsvorgang gegeben sein kann.Through the use of inorganic covering materials, the properties with regard to braking performance and wear can be optimized. In such sintered metallic or ceramic coverings, however, there is a strong noise and a loss of braking comfort due to the high modulus of elasticity and the high hardness of the materials used, with a strong temperature development during braking can be given.

Ein gegenüber diesen bekannten Bremsbelägen verwendeter Bremsbelag ist in EP 0 987 464 B1 beschrieben. Dieser dort beschriebene gattungsgemäße Bremsbelag besteht aus einer zumindest teilweise keramischen Matrix oder Binderphase aus mindestens einem pyrolisierten präkeramischen Polymer, beispielsweise auf Siliziumbasis wie Polysilan oder Polysiloxan. In dieser Matrix sind Füllstoffe eingebettet, beispielsweise Metalle aus der Gruppe bestehend aus Kupfer und Kupferlegierungen oder Eisen und Eisenlegierungen in Form von Spänen, Metallwolle oder Metallpulver. Ferner sind auch Kohlenstoff, Koks oder Graphit sowie feste Schmierstoffe wie SbS₃, MoSi₂ und dergleichen wie auch weitere Füllstoffe z. B. aus Keramik wie Al₂O₃, die als Putzmittel dienen, in der keramischen Matrix enthalten. Die Füllstoffe sind in der Belagmatrix oder Binderphase homogen verteilt. Im Rahmen der Herstellung der Bremsbeläge werden zunächst die Füllstoffe gemischt und homogenisiert, wonach das präkeramische Polymer zugemischt wird. Die Mischung wird anschließend zusammengepresst, gefiltert und pyrolisiert.A brake lining used in relation to these known brake linings is in EP 0 987 464 B1 described. This generic brake pad described there consists of an at least partially ceramic matrix or binder phase of at least one pyrolyzed preceramic polymer, for example based on silicon such as polysilane or polysiloxane. In this matrix fillers are embedded, for example, metals from the group consisting of copper and copper alloys or iron and iron alloys in the form of chips, metal wool or metal powder. Furthermore, carbon, coke or graphite and solid lubricants such as SbS ₃ , MoSi ₂ and the like as well as other fillers z. As ceramic such as Al ₂ O ₃ , which serve as a cleaning agent contained in the ceramic matrix. The fillers are homogeneously distributed in the coating matrix or binder phase. As part of the production of the brake pads, the fillers are first mixed and homogenized, after which the preceramic polymer is mixed. The mixture is then compressed, filtered and pyrolyzed.

Aus US 6,062,351 ist ein Bremsbelag bekannt, der neben dem eigentlichen Funktionsabschnitt mit dem Reibbelag auch eine damit verbundene Rückenplatte, über die er am Bremskolben gelagert ist, aufweist. Dieser Bremsbelag wird durch Übereinanderschichten von Faserfolien, die in einer Form eingegeben werden, und anschließendes Ausfüllen mit einem Binderharz aufgebaut, wonach ein Keramik bildendes Material umfassend ein präkeramisches Harz und lose Fasern aufgegeben wird. Anschließend wird der Verbund in eine Form gepresst, die der kompletten Bremsbelagform entspricht. Die Form wird erwärmt, so dass es zu einer Polymerisation des Harzes kommt. Das polymerisierte Bauteil wird der Form entnommen und anschließend stark erhitzt, so dass es zur Pyrolyse kommt, mithin also eine keramische Matrix gebildet wird. Anschließend wird dieses noch porige Bauteil in ein Bad mit präkeramischem Harz gegeben, um die Poren zu füllen, wonach eine weitere Temperaturbehandung zur Pyrolyse des präkeramischen Harzes vorgenommen wird.Out US 6,062,351 is a brake pad known, in addition to the actual function section with the friction lining and an associated back plate, via which it is mounted on the brake piston has. This brake pad is constructed by stacking fiber sheets fed in a mold and then filling with a binder resin, after which a ceramic-forming material comprising a preceramic resin and loose fibers is applied. Subsequently, the composite is pressed into a shape that corresponds to the complete brake pad shape. The mold is heated so that polymerization of the resin occurs. The polymerized component is removed from the mold and then heated strongly, so that it comes to pyrolysis, so therefore a ceramic matrix is formed. Subsequently, this still-porous member is placed in a bath of preceramic resin to fill the pores, followed by further temperature treatment for pyrolysis of the preceramic resin.

Wenngleich mit den in EP 0 987 464 B1 und US 6,062,351 beschriebenen Bremsbelägen eine Verbesserung gegenüber bisher bekannten Bremsbelägen insbesondere hinsichtlich der Temperaturbeständigkeit und Verschleißbeständigkeit erreicht werden kann, so sind die jeweiligen Beläge jedoch in sich „homogen”, nachdem sie letztlich insgesamt einen einheitlichen Aufbau aufweisen.Although with the in EP 0 987 464 B1 and US 6,062,351 described brake pads an improvement over previously known brake pads, in particular with regard to the temperature resistance and wear resistance can be achieved, the respective pads are, however, in itself "homogeneous", after all, they have a total of a uniform structure.

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen Bremsbelag anzugeben, der insbesondere im Ankopplungsbereich an den Bremskolben verbesserte Eigenschaften aufweist.The invention is thus based on the problem of specifying a brake lining which has improved properties, in particular in the coupling region on the brake piston.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Bremsbelag der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Bremsbelag einen Funktionsabschnitt bestehend aus einer zumindest teilweise keramischen Matrix aus mindestens einem pyrolisierten präkeramischen Polymer umfassend eine mit einer Keramikbremsscheibe tribologisch zusammenwirkende Reibschicht und wenigstens eine funktionell zur Reibschricht unterschiedliche Schicht wie eine Dämpfungsschicht oder eine Isolationsschicht, aufweist, und dass am Funktionsabschnitt eine Rückenplatte ebenfalls bestehend aus einer zumindest teilweise keramischen Matrix aus mindestens einem pyrolisierten präkeramischen Polymer angebunden ist, deren Zusammensetzung und/oder Struktur zumindest abschnittsweise über ihre Dicke und/oder Länge zur Erzielung lokal unterschiedlicher mechanischer und/oder physikalischer und/oder chemischer Eigenschaften variiert.To solve this problem is provided according to the invention in a brake pad of the type mentioned that the brake pad comprises a functional portion consisting of an at least partially ceramic matrix of at least one pyrolyzed preceramic polymer comprising a friction layer tribologically cooperating with a ceramic brake disc and at least one functionally different Reibschricht layer a damping layer or an insulating layer, and that at the functional portion a back plate is also made of an at least partially ceramic matrix of at least one pyrolyzed preceramic polymer is bound, their composition and / or structure at least partially over their thickness and / or length to achieve locally different mechanical and / or physical and / or chemical properties varies.

Der erfindungsgemäße Bremsbelag weist ebenfalls einen zweiteiligen Aufbau aus Funktionsabschnitt und daran quasi einstückig anschließender Rückplatte auf, jedoch ist die Rückenplatte gradiert, das heißt, dass sie keine homogene Zusammensetzung oder Struktur bezogen auf wenigstens eine Raumrichtung aufweist. Das heißt, dass die Rückenplatte zumindest abschnittsweise unterschiedliche Funktionalität in Richtung der Gradierung besitzt. Lokal gesehen zeigt der Bremsbelag respektive die Rückenplatte folglich unterschiedliche Eigenschaften, was es ermöglicht, je nach Einsatzzweck respektive der gegebenen geometrischen oder mechanischen Verhältnisse diese Eigenschaften im interessierenden Bereich so einzustellen, dass eine optimale Ankopplung an den Bremskolben möglich ist.The brake pad according to the invention also has a two-part construction of functional section and quasi one piece subsequent backplate on, but is the back plate graded, that is, that it does not have a homogeneous composition or structure with respect to at least one spatial direction. This means that the back plate at least partially has different functionality in the direction of gradation. Locally seen, the brake pad and the back plate thus shows different properties, which makes it possible, depending on the purpose or the given geometric or mechanical conditions to adjust these properties in the area of interest so that an optimal coupling to the brake piston is possible.

Grundsätzlich weist nicht nur die Rückenplatte lokal gesehen unterschiedliche Eigenschaften auf, ist also gradiert aufgebaut, sondern auch der Funktionsabschnitt, der neben einer eigentlichen Reibschicht, die tribologisch mit der Keramikbremsscheibe zusammenwirkt, auch wenigstens eine weitere Schicht aufweist, die bezogen auf die Dickenrichtung der Reibschicht nachgeschaltet ist. Bei einer solchen Schicht kann es sich beispielsweise um eine Dämpfungsschicht handeln, die also Schwingungen dämpft, so dass diese nicht über die Rückenplatte in den Bremskolben respektive das Bremssystem eingetragen wird. Zusätzlich oder alternativ kann eine solche Schicht auch eine thermische Isolationsschicht sein, die verhindert, dass die reibbelagseitig beim Bremsen entstehende Wärme in zu starkem Maße über die Rückenplatte an den Bremskolben abgegeben wird. Das heißt, dass erfindungsgemäß letztlich eine Gradierung, also eine lokale Funktions- oder Eigenschaftsoptimierung, über den gesamten Bremsbelag vorgesehen ist.Basically, not only does the back plate locally seen different properties, so it is structured graded, but also the functional section, which also has at least one further layer in addition to an actual friction layer, which cooperates tribologically with the ceramic brake disc, which downstream of the friction layer based on the thickness direction is. Such a layer may, for example, be a damping layer which thus dampens vibrations, so that it is not entered via the back plate into the brake piston or the brake system. Additionally or alternatively, such a layer may also be a thermal insulation layer, which prevents the resulting friction lining during braking heat is delivered in excessively over the back plate to the brake piston. That is, according to the invention, a grading, ie a local function or property optimization, is ultimately provided over the entire brake pad.

Die Rückenplatte ist bevorzugt über wenigstens zwei unterscheidbare Schichten, die sich bevorzugt in Dickenrichtung gesehen aneinander anschließen, gradiert. Zweckmäßigerweise weist die Rückenplatte neben einer über wenigstens einen Füllstoff verstärkten mechanischen Verstärkungsschicht, die bevorzugt der Anbindung an den Bremskolben dient, wenigstens eine funktionell zu dieser unterschiedliche Schicht auf, die ihr in Richtung des Funktionsabschnitts folgt. Diese weitere Schicht kann beispielsweise eine thermische Isolationsschicht sein, die verhindert, dass die Wärme zum Bremskolben transportiert wird. Diese Isolationsschicht kann sich dabei bereits vom Funktionsabschnitt her kommend in die Rückenplatte hineinziehen. Denkbar ist es aber auch, dass diese weitere Schicht eine Schwingungsdämpfungsschicht ist, die einer Bedämpfung von beim Bremsen erzeugten Schwingungen dient. Auch diese Schwingungsdämpfungsschicht kann sich gegebenenfalls bereits von dem Funktionsabschnitt her kommend in die Reibplatte hineinziehen.The backplate is preferably graded over at least two distinguishable layers, which preferably adjoin one another when viewed in the thickness direction. The backplate expediently has, in addition to a mechanical reinforcing layer reinforced via at least one filler, which preferably serves for attachment to the brake piston, at least one functionally different layer, which follows it in the direction of the functional section. This further layer may for example be a thermal insulation layer which prevents the heat from being transported to the brake piston. This insulation layer can thereby already come from the functional section forth coming into the back plate. But it is also conceivable that this further layer is a vibration damping layer, which serves to dampen vibrations generated during braking. This vibration damping layer may also possibly already come into the friction plate coming from the functional section.

Basis des gesamten Bremsbelags ist eine keramische Matrix, hergestellt aus wenigstens einem pyrolisierten präkeramischen Polymer. Die keramische Matrix kann dabei innerhalb jeder Schicht der Rückenplatte, gegebenenfalls auch innerhalb jeder Schicht des gesamten Bremsbelags, also auch des Funktionsabschnitts, die gleiche sein. Das heißt, dass einheitlich über den gesamten Bremsbelag das selbe präkeramische Polymer verwendet wird. Denkbar ist es aber auch, dass die Schichten, gleich wo sie im Bremsbelag vorkommen, auch unterschiedliche keramische Matrizen aufweisen. Das heißt, dass lokal unterschiedliche präkeramische Polymere als Ausgangsmaterialien verwendet werden.Basis of the entire brake pad is a ceramic matrix, made of at least one pyrolyzed preceramic polymer. The ceramic matrix can be the same within each layer of the back plate, possibly also within each layer of the entire brake pad, including the functional section. This means that the same preceramic polymer is uniformly used over the entire brake pad. It is also conceivable, however, that the layers, wherever they occur in the brake pad, also have different ceramic matrices. This means that locally different preceramic polymers are used as starting materials.

Eine rückenplattenseitig vorgesehene Verstärkungsschicht kann als Partikel- oder faserartig vorliegenden Füllstoff beispielsweise Elemente wie Si, B, Fe, Ti, metallische Verbindungen und Legierungen wie FeSi, CrSio₂, MoSi₂ enthalten, wie auch alternativ oder zusätzlich Oxid-, Karbid- oder Nitridkeramiken wie Al₂O₃, MgO, TiO₂, TiC, B₄C, SiC, TiN, Si₃N₄, AlN, SiAlON oder Keramik-, Kohlenstoff-, Metall- oder Metalllegierungsfasern oder -partikel oder Faservliese. Diese Aufzählung ist nicht abschließend, es können auch beliebige Kombinationen hieraus eingebracht sein.A reinforcing layer provided on the backplate side can contain as particle or fibrous filler for example elements such as Si, B, Fe, Ti, metallic compounds and alloys such as FeSi, CrSio ₂ , MoSi ₂ , as well as alternatively or additionally oxide, carbide or nitride ceramics such as Al ₂ O ₃ , MgO, TiO ₂ , TiC, B ₄ C, SiC, TiN, Si ₃ N ₄ , AlN, SiAlON or ceramic, carbon, metal or metal alloy fibers or particles or non-woven fabrics. This list is not exhaustive, it can be any combination of these introduced.

Ein in der Dämpfungsschicht, so rückenplattenseitig vorgesehen, enthaltener Füllstoff ist beispielsweise aus Silikaten oder Stählen gewählt, wie auch Metalllegierungen beispielsweise aus Al, Mg oder Ti als Legierungsbasis verwendet werden können, mithin also Materialien, die hinreichend weich und dämpfend sind. Auch diese Aufzählung ist nicht abschließend.One in the damping layer, so back plate side provided, contained filler is selected for example from silicates or steels, as well as metal alloys, for example, Al, Mg or Ti can be used as an alloy base, thus therefore materials that are sufficiently soft and dampening. This list is not exhaustive either.

Ist eine thermische Isolationsschicht realisiert, die sich in die Rückenplatte erstreckt oder dort ausschließlich vorgesehen ist, so kann diese als Füllstoff beispielsweise Keramiken wie Al₂O₃, TiO₂ oder ZrO₂ enthalten, zusätzlich zur präkeramischen Matrix.If a thermal insulation layer is realized, which extends into the back plate or is provided exclusively there, it may contain, for example, ceramics such as Al ₂ O ₃ , TiO ₂ or ZrO ₂ as filler, in addition to the preceramic matrix.

Das präkeramische Polymer selbst ist bevorzugt aus der Gruppe der Polysilane, Polysiloxane, Polysilazane, Polycarbosilane, Polycarbosilazane, Polyborosilane und Polyborosilazane gewählt. Auch diese Aufzählung ist nicht abschließend, selbstverständlich können auch noch andere präkeramische Polymere verwendet werden. Bevorzugt werden jedoch die beschriebenen Si-haltigen präkeramischen Polymere, mit deren Pyrolyse die intermetallischen Si-Verbindungen gebildet werden.The preceramic polymer itself is preferably selected from the group of polysilanes, polysiloxanes, polysilazanes, polycarbosilanes, polycarbosilazanes, polyborosilanes and polyborosilazanes. This list is not exhaustive, of course, also other preceramic polymers can be used. However, preference is given to the described Si-containing preceramic polymers, with the pyrolysis of which the intermetallic Si compounds are formed.

Wie bereits beschrieben, ist es grundsätzlich denkbar, dass eine belagseitig vorgesehene Schicht im Übergangsbereich vom Funktionsabschnitt zur Rückenplatte vorgesehen ist, mithin also sich vom Funktionsabschnitt in die Rückenplatte hinein erstreckt. Das heißt, dass eine etwaige schichtartige Zusammensetzung- oder Strukturänderung im Übergangsbereich vorgesehen und in beiden Abschnitten teilweise vorhanden ist. Eine solche Zusammensetzungs- oder Strukturänderung kann beispielsweise in Form einer porösen Keramikmatrix, in die ein oder mehrere niedrig schmelzende Materialien oder Phasen infiltriert oder eingepresst sind, realisiert sein. Das heißt, dass der Bremsbelag grundsätzlich so aufgebaut ist, dass in diesem Übergangsbereich je nach Herstellungsverfahren eine poröse Struktur vorgesehen ist, worunter jedwede Struktur zu verstehen ist, die Löcher oder Poren oder Ähnliches aufweist, wobei diese poröse Struktur sodann durch Infiltration oder Einpressen einer niedrig schmelzenden Phase, beispielsweise aus einem präkeramischen Polymer, Glas oder Metall, gefüllt ist. Diese Infiltration kann drucklos oder unter Druck erfolgen. In jedem Fall ergibt sich durch diese Infiltration der porösen Keramikmatrix wiederum eine ausgezeichnete Schicht mit bestimmten Eigenschaften, die einerseits durch das verwendete präkeramische Polymer, andererseits die verwendete infiltrierte Phase respektive das infiltrierte Material bestimmt ist.As already described, it is conceivable in principle that a layer provided on the side of the covering is provided in the transition region from the functional section to the back plate, that is to say therefore extends from the functional section into the back plate. That is, any layered composition or structure change is provided in the transition region and in both Sections is partially present. Such a compositional or structural change may, for example, be realized in the form of a porous ceramic matrix in which one or more low-melting materials or phases are infiltrated or pressed. That is, the brake pad is basically constructed so as to have a porous structure in this transitional region depending on the manufacturing method, which is any structure having holes or pores or the like, which porous structure is then infiltrated or pressed low melting phase, for example, from a preceramic polymer, glass or metal, is filled. This infiltration can be done without pressure or under pressure. In any case, this infiltration of the porous ceramic matrix in turn results in an excellent layer with certain properties, which is determined on the one hand by the preceramic polymer used, on the other hand by the infiltrated phase or the infiltrated material used.

Neben dem Bremsbelag selbst betrifft die Erfindung ferner eine Bremseinheit, umfassend eine Bremsscheibe aus einem thermisch hoch belastbaren Material und einen mit ihr tribologisch zusammenwirkenden Bremsbelag der vorbeschriebenen Art.In addition to the brake pad itself, the invention further relates to a brake unit, comprising a brake disc made of a thermally highly resilient material and a tribological co-operating brake pad of the type described above.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bremsbelags. Das Verfahren zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass mehrere Folien auf Basis mindestens eines präkeramischen Polymers, gegebenenfalls enthaltend einen oder mehrere Füllstoffe, welche Folien sich zur Bildung einer Zusammensetzungs- oder Strukturänderung zumindest im Bereich der Rückenplattre unterscheiden, gestapelt und bei einer ersten Temperatur laminiert werden, wonach das Laminat bei einer zweiten höheren Temperatur zur Bildung der keramischen Matrix pyrolytisch umgesetzt wird. Gemäß dieser Verfahrensausgestaltung wird also der gesamte Bremsbelag aus einer Schichtung einzelner Folien aufgebaut. Zur Erzeugung einer Zusammensetzungs- oder Strukturänderung im Bereich der Rückenplatte – Entsprechendes gilt natürlich auch zur Erzeugung einer solchen Varianz innerhalb des Funktionsabschnitts – werden unterschiedliche Folien verwendet, die sich in ihrer Art, also beispielsweise dem zugrunde liegenden präkeramischen Polymer, als auch im enthaltenen Füllstoff unterscheiden. Die Folien, die beispielsweise eine Dicke von 50–2000 μm, insbesondere im Bereich von 500–1000 μm aufweisen, werden, gegebenenfalls nach Zurechtschneiden, bei einer ersten Temperatur laminiert, so dass sich ein hinreichend stabiles Laminat bildet. Anschließend wird das Laminat bei einer höheren zweiten Temperatur pyrolisiert, diese Temperatur beträgt weniger als 2000°C, sie liegt insbesondere im Bereich von ca. 1600°C. Im Rahmen der Pyrolyse bildet sich die keramische Matrix. Zur Bildung der Zusammensetzungs- oder Strukturänderung, mithin also der Schicht, wird hier also der Folienstapel entsprechend definiert.Furthermore, the invention relates to a method for producing such a brake pad. According to the invention, the method is characterized in that a plurality of films based on at least one preceramic polymer, optionally containing one or more fillers, which films differ to form a compositional or structural change at least in the area of the backplate, are stacked and laminated at a first temperature after which the laminate is pyrolytically reacted at a second higher temperature to form the ceramic matrix. According to this method embodiment, therefore, the entire brake pad is constructed from a layering of individual films. In order to produce a compositional or structural change in the region of the backplate-the same naturally also applies to the generation of such a variance within the functional segment-different films are used which differ in their type, for example, the underlying preceramic polymer, as well as in the filler present , The films, for example, have a thickness of 50-2000 microns, especially in the range of 500-1000 microns are, optionally after cutting to length, laminated at a first temperature, so that forms a sufficiently stable laminate. Subsequently, the laminate is pyrolyzed at a higher second temperature, this temperature is less than 2000 ° C, it is in particular in the range of about 1600 ° C. In the course of pyrolysis, the ceramic matrix is formed. In order to form the compositional or structural change, that is to say the layer, the film stack is accordingly defined here.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auch möglich, teilweise Folien zu verwenden, die perforiert oder porös oder zellular aufgebaut sind. Das heißt, dass die verwendeten Folien grundsätzlich Hohlräume aufweisen oder im Laminatverbund bilden. Diese Hohlräume werden während des Laminierens mit einem oder mehreren niedrig schmelzenden Materialien infiltriert respektive werden diese Materialien eingepresst, um die Hohlräume zu füllen. Das oder die niedrig schmelzenden Materialien können dabei in Form einer oder mehrerer separater Folien eingebracht werden, denkbar ist aber auch, dass sie aus den anderen Belag bildenden Folien stammen.In the context of the method according to the invention, it is also possible to use partially films which are perforated or porous or cellular. This means that the films used basically have cavities or form in the laminate composite. These cavities are infiltrated during lamination with one or more low melting materials, respectively, and these materials are injected to fill the cavities. The one or more low-melting materials can be introduced in the form of one or more separate films, but it is also conceivable that they come from the other covering-forming films.

Diese Verfahrensvariante beschreibt folglich ein einstufiges Verfahren, bei dem der Belag ausgehend von einem Folienstapel in zwei Temperaturschritten gebildet wird.This process variant thus describes a single-stage process in which the coating is formed starting from a film stack in two temperature steps.

Ein alternatives erfindungsgemäßes Verfahren sieht demgegenüber vor, dass ein Funktionsabschnitt bestehend aus einer zumindest teilweise keramischen Matrix aus mindestens einem pyrolisierten präkeramischen Polymer mit darin eingebetteten Füllstoffen umfassend eine mit einer Keramikbremsscheibe tribologisch zusammenwirkende Reibschicht und wenigstens eine funktionell zur Reibschicht unterschiedliche Schicht wie eine Dämpfungsschicht oder eine Isolationsschicht, und eine Rückenplatte ebenfalls bestehend aus einer zumindest teilweise keramischen Matrix aus mindestens elfern pyrolisierten präkeramischen Polymer, deren Zusammensetzung und/oder Struktur sich über ihre Dicke und/oder Länge zur Erzielung lokal unterschiedlicher mechanischer und/oder physikalischer und/oder chemischer Eigenschaften variiert, verwendet werden, die mittels eines Infiltrationsverfahrens, bei dem wenigstens ein niedrig schmelzendes Material unter Temperatureinfluss in den Funktionsabschnitt und die Rückenplatte infiltiert wird und nach dem Erstarren beide verbindet, verbunden werden. Bei dieser Verfahrensvariante werden also in einem ersten Verfahrensschritt separat der Funktionsabschnitt wie auch die Reibschicht hergestellt. Die Rückenplatte ist insoweit bereits gradiert, als sie an ihrer mit dem Funktionsabschnitt zu verbindenden Seite eine bereits poröse respektive offenporige Struktur besitzt, während gegenüberliegend bereits die Verstärkungsschicht ausgebildet ist. In vorzugsweise gleicher Weise ist der Funktionsabschnitt im Bereich seiner an die Rückenplatte anzubindenden Seite gradiert, also porig ausgeführt, wie er auch über den Rest seiner Dicke zur Bildung der Reibschicht und beispielsweise der Isolationsschicht gradiert ist. Zur Verbindung erfolgt nun eine Materialinfiltration in beide Grenzflächen. Das Material, beispielsweise niedrig schmelzendes Metall oder Glas oder ähnliches, schmilzt während des thermischen Behandlungsprozesses auf und füllt die innerhalb der porösen Grenzflächenstruktur gegebenen Hohlräume. Wird beispielsweise zusätzlich ein präkeramisches Polymer eingebracht, so kann dieses während dieser thermischen Behandlung pyrolisieren, so dass sich darüber hinaus noch eine verbindende keramische Grenzflächenmatrix ergibt. In jedem Fall kommt es durch diesen Infiltrationsschritt quasi zu einer grenzflächenseitigen „Durchmischung” und gegebenenfalls Matrixbildung, worüber nach dem Erstarren der geschmolzenen Phase eine feste, unlösbare weil einteilige Verbindung gegeben ist.An alternative method according to the invention on the other hand provides that a functional section consisting of an at least partially ceramic matrix of at least one pyrolyzed preceramic polymer having embedded therein fillers comprising a friction layer tribologically cooperating with a ceramic brake disc and at least one functionally different to the friction layer such as a damping layer or an insulating layer and a back plate also consisting of an at least partially ceramic matrix of at least one pyrolyzed preceramic polymer whose composition and / or structure varies in thickness and / or length to achieve locally different mechanical and / or physical and / or chemical properties be by means of an infiltration process in which at least one low-melting material under the influence of temperature in the functional section and the back is infiltrated and connects after solidifying both are connected. In this variant of the method, therefore, the functional section as well as the friction layer are produced separately in a first method step. The back plate is already graded insofar as it has an already porous or open-pored structure on its side to be joined to the functional section, while the reinforcing layer is already formed opposite. In a preferably identical manner, the functional section is graded in the region of its side to be bonded to the back plate, ie it is made porous, as it is also graded over the remainder of its thickness to form the friction layer and, for example, the insulating layer. For connection, a material infiltration now takes place in both boundary surfaces. The material, such as low-melting metal or glass or the like, melts during the thermal treatment process and fills the voids within the porous interface structure. If, for example, a preceramic polymer is additionally introduced, it may pyrolyze during this thermal treatment, so that, in addition, a connecting ceramic interface matrix results. In any case, this infiltration step results in a quasi-surface "intermixing" and possibly matrix formation, after which, after solidification of the molten phase, there is a solid, insoluble one-part compound.

Das Infiltrationsmaterial kann bevorzugt in Form einer oder mehrerer Folien verwendet werden. Das heißt, dass zwischen Funktionsabschnitt und Rückenplatte eine oder mehrere solcher Folien umfassend integrierte Infiltrationsmaterialien gebracht werden, wonach gegebenenfalls ein Laminierschritt erfolgt, zumindest aber erfolgt eine Hochtemperaturbehandlung, die entweder zum Aufschmelzen des Infiltrationsmaterials wie beispielsweise Metall oder Glas dient, oder die ggf. zusätzlich der Pyrolyse bei Verwendung eines präkeramischen Polymers dient.The infiltration material may preferably be used in the form of one or more films. This means that between functional section and back plate one or more such films are brought integrally integrated infiltration materials, after which a lamination step is optionally carried out, at least a high-temperature treatment is carried out, which either serves to melt the infiltration material such as metal or glass, or possibly additionally Pyrolysis when using a preceramic polymer is used.

An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass grundsätzlich auch die Möglichkeit besteht, die Gradierung nicht nur senkrecht zur Reibfläche über den Belag vorzunehmen, sondern auch parallel dazu, mithin also in die anderen beiden Raumrichtungen. Dies ist unabhängig vom verwendeten Verfahren auch ohne weiteres möglich, wenn Folien aus dem präkeramischen Polymer verwendet werden, die sich beliebig schichten respektive aneinander stückeln lassen.At this point it should be pointed out that in principle there is also the possibility of making the grading not only perpendicular to the friction surface on the covering, but also parallel to it, thus in the other two spatial directions. This is also possible without any difficulty, regardless of the method used, if films of the preceramic polymer are used, which can be layered as desired or cloned together.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the embodiments described below and with reference to the drawings. Showing:

1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Bremsbelags, 1 a schematic diagram of a brake pad according to the invention,

2 eine Prinzipdarstellung eines Querschnitts durch den Bremsbelag aus 1 nach einer ersten Ausführungsform, 2 a schematic representation of a cross section through the brake pad 1 according to a first embodiment,

3 eine Prinzipdarstellung einer Querschnittsansicht durch den Bremsbelag aus 1 nach einer zweiten Ausführungsform, 3 a schematic representation of a cross-sectional view through the brake pad 1 according to a second embodiment,

4 eine Prinzipdarstellung eines Querschnitts durch einen erfindungsgemäßen Bremsbelag nach einer dritten Ausführungsform, und 4 a schematic representation of a cross section through a brake pad according to the invention according to a third embodiment, and

5 eine Prinzipdarstellung eines Querschnitts eines erfindungsgemäßen Bremsbelags einer vierten Ausführungsform. 5 a schematic representation of a cross section of a brake pad according to the invention a fourth embodiment.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Bremsbelag 1 umfassend einen Funktionsabschnitt 2 und eine an diesem angebundene Rückenplatte 3. Der Funktionsabschnitt wird bekanntlich über seine Reibschicht 4 zum Bremsen an eine hier nicht näher gezeigte Keramikbremsscheibe angelegt. Die Rückenplatte 3 wird über ihre Rückseite 5 mit einem Bremskolben gekoppelt, über den die Bewegung des Bremsbelags 1 relativ zur Bremsscheibe gesteuert wird. 1 shows a brake pad according to the invention 1 comprising a functional section 2 and a back plate attached to it 3 , The functional section is known to have its friction layer 4 for braking applied to a ceramic brake disc not shown here. The back plate 3 is over her backside 5 coupled with a brake piston, over which the movement of the brake pad 1 is controlled relative to the brake disc.

Der Bremsbelag 1 besteht insgesamt, also sowohl im Funktionsabschnitt 2 als auch in der Rückenplatte 3 aus einer zumindest teilweise keramischen Matrix, die unter Verwendung eines oder mehrerer präkeramischer Polymere gebildet wurde. In dem Funktionsabschnitt 2 wie auch der Rückenplatte 3 sind bevorzugt verschiedene funktionsspezifische Füllstoffe enthalten, um lokal unterschiedliche mechanische und/oder physikalische und/oder chemische Eigenschaften einstellen zu können. Diese Eigenschaftsvariierung respektive Gradierung kann durch die Art des verwendeten präkeramischen Polymers, also letztlich durch die Art der erzeugten keramischen Matrix, wie auch die unterschiedlichen zugegebenen Füllstoffe erreicht werden. Eigenschaftsvariationen sind beispielsweise hinsichtlich der Festigkeit, der Bruchzähigkeit, der Steifigkeit (E-Modul) sowie thermische Eigenschaften, Beständigkeit gegen aggressive Medien und ähnliches möglich. Insbesondere die genannten mechanischen Eigenschaften können durch Integration von Verstärkungselementen wie Partikeln und Fasern oder Fasergeweben und Gelegen oder Platelets erfolgen. Hierdurch wird über sämtliche bekannte Verstärkungseffekte wie z. B. Pullout, Rissablenkung, plastische Verformung einzelner Phasen und ähnliches die Festigkeit gesteigert.The brake pad 1 exists in total, so both in the functional section 2 as well as in the back plate 3 from an at least partially ceramic matrix formed using one or more preceramic polymers. In the functional section 2 as well as the back plate 3 are preferably different function-specific fillers contained in order to adjust locally different mechanical and / or physical and / or chemical properties can. This property variation or grading can be achieved by the type of preceramic polymer used, ie ultimately by the type of ceramic matrix produced, as well as the different added fillers. Property variations are possible, for example, in terms of strength, fracture toughness, rigidity (modulus of elasticity) and thermal properties, resistance to aggressive media and the like. In particular, the mechanical properties mentioned can be achieved by integration of reinforcing elements such as particles and fibers or fiber fabrics and layers or platelets. As a result, over all known gain effects such. As pullout, crack deflection, plastic deformation of individual phases and the like increased the strength.

Auch können besondere physikalische Eigenschaften wie beispielsweise eine thermische Isolation oder Schwingungsdämpfung erreicht werden. Zur Schwingungsdämpfung können Füllstoffe mit niedrigem E-Modul integriert werden, die quasi energievernichtend oder -dämpfend wirken. Auch kann eine thermische Isolationsschicht als physikalische Eigenschaft erzeugt werden, die eine Abführung der beim Bremsen erzeugten Wärme in Richtung des Bremskolbens und über diesen in die Bremsflüssigkeit verhindert.Also, special physical properties such as thermal insulation or vibration damping can be achieved. For vibration damping, fillers with a low modulus of elasticity can be integrated, which effectively suppress or dampen energy. Also, a thermal insulation layer can be generated as a physical property, which prevents dissipation of the heat generated during braking in the direction of the brake piston and via this in the brake fluid.

In den 2–5 sind Beispiele für unterschiedliche vertikale Querschnittsgradierungen des erfindungsgemäßen Bremsbelags dargestellt. Der Querschnitt ist in 1 gestrichelt dargestellt. Unterschiedliche Schichten mit verschiedenen Eigenschaften sind durch die unterschiedlichen Schraffuren bzw. Linierungen dargestellt.In the 2 - 5 Examples of different vertical cross-sectional gradations of the brake lining according to the invention are shown. The cross section is in 1 shown in dashed lines. Different layers with different ones Properties are represented by the different hatching or ruling.

2 zeigt den Funktionsabschnitt 2, bestehend aus einer Reibschicht 4, der eine Schwingungsdämpfungsschicht 6 folgt, an die sich wiederum eine der thermischen Isolation dienende Isolationsschicht 7 anschließt. 2 shows the functional section 2 consisting of a friction layer 4 , which is a vibration damping layer 6 follows, in turn, which in turn is one of the thermal insulation serving insulation layer 7 followed.

Die Rückenplatte 3 ihrerseits besteht aus einer rückseitigen Verstärkungsschicht 8, an die sich ein gradierter Übergangsbereich 9 anschließt, in dem die Verstärkungsschicht 8 in den Bereich der thermischen Isolationsschicht 7 übergeht. Die thermische Isolationsschicht 7 erstreckt sich also etwas in den Bereich der Rückenplatte 3, das heißt, dass diese insoweit gleichermaßen der thermischen Isolation zuträglich ist.The back plate 3 in turn consists of a back reinforcing layer 8th to which a graded transitional area 9 connects in which the reinforcing layer 8th in the area of the thermal insulation layer 7 passes. The thermal insulation layer 7 So something extends into the area of the back plate 3 , that is, that this is equally beneficial to the thermal insulation.

Eine derartige Gradierung ist beispielsweise über ein einstufiges Laminationsverfahren möglich. Hierbei werden eine Vielzahl von unterschiedlichen Folien aus präkeramischen Polymeren gleicher oder unterschiedlicher Art, jedoch je nach zu erzeugender Schicht mit unterschiedlichen Füllstoffen aufeinander geschichtet und bei einer ersten Temperatur laminiert. Der Laminatkörper wird sodann bei einer zweiten Temperatur pyrolisiert, so dass eine Umsetzung in die keramische Phase erfolgt. Der gradierte Übergangsbereich 9, der letztlich zur Ausbildung einer der Rückenplatte zuzuordnenden Isolationsschicht 7a, die in die Isolationsschicht 7 übergeht, stellt eine Zusammensetzungs- oder Strukturänderung innerhalb der Rückenplatte 3, bezogen auf die Verstärkungsschicht 8, dar, so dass die Rückenplatte 3 also insgesamt gradiert ist.Such grading is possible, for example, via a one-stage lamination process. In this case, a plurality of different films of preceramic polymers of the same or different types, but depending on the layer to be produced with different fillers stacked and laminated at a first temperature. The laminate body is then pyrolyzed at a second temperature to effect conversion to the ceramic phase. The graded transition area 9 , which ultimately leads to the formation of an insulating layer to be assigned to the back plate 7a in the insulation layer 7 passes over, introduces a compositional or structural change within the backplate 3 , based on the reinforcing layer 8th , so that the back plate 3 So overall it is graded.

3 zeigt einen dem in 2 gezeigten Querschnitt ähnlichen Querschnitt durch den Bremsbelag 1, dargestellt ist wiederum der Funktionsabschnitt 2 und die Rückenplatte 3. Wiederum besteht der Funktionsabschnitt 2 aus der Reibschicht 4, der Schwingungsdämpfungsschicht 6 sowie der thermischen Isolationsschicht 7. Die Rückenplatte 3 weist auch hier die rückseitige Verstärkungsschicht 8 auf. Vorgesehen ist auch hier wiederum ein Übergangsbereich 9, der jedoch anders strukturiert ist als bei der Ausführungsform gemäß 2. Auch hier wird ein Laminationsverfahren verwendet, das heißt, dass die einzelnen Folien zu einem Laminatkörper verbunden werden. Gleichzeitig kommt es hier zu einem Infiltrationsprozess im Übergangsbereich. Das heißt, dass eine oder mehrere niedrig schmelzende Phasen, also niedrig schmelzende Materialien in bestimmte Belagbereiche infiltriert werden, sei es drucklos oder unter Druck. Diese Infiltrationsmaterialien können beispielsweise in Form separater Folien an der gewünschten Stelle in den Folienstapel integriert werden. Während des Laminierens kommt es beispielsweise bei Verwendung niedrig schmelzender Metalle als Infiltrationsmaterialien zu einem Aufschmelzen derselben und zu einer Verteilung im „Foliengefüge”. Denkbar ist aber auch die Verwendung eines weiteren präkeramischen Polymers, das niedrig schmelzend ist, als Infiltrationsmaterial, oder von Glas oder Glaspartikeln und Ähnlichem. Ersichtlich ergibt sich ein quasi zweistufiger Übergangsbereich, umfassend den Abschnitt 9a, in den beispielsweise Verstärkungsfüllstoffe eingebracht sind, so dass sich eine verstärkte Schicht bildet. Erzeugt ist ferner eine zweite thermische Isolationsschicht 7a, die in diesem Fall quasi im Inneren der Rückenplatte 3 ausgebildet ist. Dort befinden sich thermisch isolierende Füllstoffe beispielsweise Keramikmaterialien und ähnliches. 3 shows a the in 2 shown cross section similar cross section through the brake pad 1 , in turn, the functional section is shown 2 and the back plate 3 , Again, there is the functional section 2 from the friction layer 4 , the vibration damping layer 6 and the thermal insulation layer 7 , The back plate 3 here too has the back reinforcing layer 8th on. Again, there is a transition area 9 , but structured differently than in the embodiment according to FIG 2 , Again, a lamination process is used, that is, the individual films are joined to form a laminate body. At the same time, there is an infiltration process in the transition area. This means that one or more low-melting phases, ie low-melting materials, are infiltrated into certain areas of the covering, be it pressureless or under pressure. These infiltration materials can be integrated, for example, in the form of separate films at the desired location in the film stack. During lamination, for example, when using low-melting metals as infiltration materials, they melt and have a distribution in the "film structure". However, it is also conceivable to use a further preceramic polymer which is low-melting, as infiltration material, or glass or glass particles and the like. As can be seen, there is a quasi-two-stage transition region comprising the section 9a in which reinforcing fillers are introduced, for example, so that a reinforced layer is formed. Furthermore, a second thermal insulation layer is produced 7a in this case, almost inside the back plate 3 is trained. There are thermally insulating fillers such as ceramic materials and the like.

Denkbar ist es bei der in 3 gezeigten Ausführungsvariante aber auch, den Funktionsabschnitt 2 und die Rückenplatte 3 zunächst separat als pyrolisierte Laminatstrukturen herzustellen und sie sodann über einen separaten Verbindungsschritt durch Infiltration zu verbinden. Hierbei wird zwischen dem pyrolisierten Funktionsabschnitt 2 und die pyrolisierte Rückenplatte 3 die bereits beschriebenen niedrig schmelzende Phase (Polymer, Glas, Metall) in Folienform eingebracht und unter Temperatureinfluss in die Grenzschichten der benachbarten Rückenplatte 3 und des Funktionsabschnitts 2 infiltriert. Nach dem Erstarren kommt es zu einer stoffschlüssigen Verbindung. Im Falle eines verwendeten präkeramischen Polymers kann dieses durch eine weitere thermische Behandlung ebenfalls pyrolisiert und somit in eine Keramik umgewandelt werden.It is conceivable in the case of 3 shown embodiment but also, the functional section 2 and the back plate 3 initially separately prepared as pyrolyzed laminate structures and then to connect them via a separate connection step by infiltration. This is between the pyrolyzed functional section 2 and the pyrolized back plate 3 introduced the already described low-melting phase (polymer, glass, metal) in film form and under the influence of temperature in the boundary layers of the adjacent back plate 3 and the functional section 2 infiltrated. After solidification, there is a cohesive connection. In the case of a used preceramic polymer, this can also be pyrolyzed by a further thermal treatment and thus converted into a ceramic.

Die 4 und 5 zeigen als Prinzipdarstellungen weitere gradierte Aufbauten, wobei hier nur der Übergangsbereich von dem Funktionsabschnitt 2 zur Rückenplatte 3 dargestellt ist. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, eine Porositätsgradierung vorzunehmen. Hierzu kann im Grenzflächenbereich durch Verwendung beispielsweise poröser, perforierter oder zellular aufgebauter Folien eine Grundporosität erzeugt werden, die der Bildung von Infiltrations- oder Aufnahmehohlräumen für eine aufgeschmolzene Infiltrationsphase dient. In 4 ist eine erste poröse Schicht 10, die beispielsweise dem Funktionsabschnitt zuzuordnen ist, sowie eine zweite poröse Schicht 11, die beispielsweise der Rückenplatte 3 zugeordnet ist. Beide Schichten sind mit der selben Infiltrationsphase „gefüllt”, das heißt, die Poren oder Hohlräume der porösen Schichten 10, 11 sind durch das thermische Infiltrationsverfahren gefüllt. Im gezeigten Beispiel schließt sich an die rückenplattenseitige poröse Schicht 3 eine Zwischenschicht 12 an, die beispielsweise wiederum eine andere Gradierung, also Eigenschaft aufweist.The 4 and 5 show as a schematic representations of further graded structures, in which case only the transition region of the functional section 2 to the back plate 3 is shown. In principle, it is also possible to carry out a degree of porosity. For this purpose, a base porosity can be generated in the interface area by using, for example, porous, perforated or cellularly structured films, which serves for the formation of infiltration or receiving cavities for a molten infiltration phase. In 4 is a first porous layer 10 , which is assigned to the functional section, for example, as well as a second porous layer 11 , for example, the back plate 3 assigned. Both layers are "filled" with the same infiltration phase, that is, the pores or voids of the porous layers 10 . 11 are filled by the thermal infiltration process. In the example shown, the backing plate-side porous layer closes 3 an intermediate layer 12 which, for example, in turn has a different gradation, ie property.

5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem wiederum nur der Funktionsabschnitt 2 und die Rückenplatte 3 dem Prinzip nach dargestellt sind. Der Übergangsbereich 9 ist auch hier mit Hohlräumen realisiert, wobei bei diesem Beispiel Perforationslöcher 13 in den jeweiligen auch hier vorgesehenen Schichten 10 und 11, die der Reibschicht 2 respektive der Rückenplatte 3 zuzuordnen sind, erzeugt sind, was durch Verwendung von hinreichend groß perforierten Folien möglich ist. Zwischen diesen folienbasierten porösen Schichten 10, 11 ist eine Zwischenschicht 14 eingebracht worden, bei der es sich um eine Infiltrations- oder Einpressphase handelt. Im Infiltrationsverfahren schmilzt nun diese der Infiltration dienende Zwischenschicht 14 auf, das Infiltrationsmaterial oder die Infiltrationsphase füllt die erzeugten Perforationslöcher 13 aus. Werden auch hier präkeramische Folien als Perforationslochträger verwendet, so kommt es auch hier zur Bildung einer verbindenden keramischen Matrix im Wege einer nachfolgenden Pyrolyse. Die gezeigte Zwischenschicht 14 erstarrt und bildet, auch wenn sie als echte Schicht gegebenenfalls zurückbleibt und es nicht zu einem vollständigen „Auflösen” im Wege der Infiltration kommt, einen stoffschlüssigen Übergang. 5 shows another embodiment, in turn, only the functional section 2 and the back plate 3 are shown in principle. The transition area 9 is also here with Cavities realized, in this example perforation holes 13 in the respective layers provided here as well 10 and 11 that of the friction layer 2 respectively the back plate 3 are assigned, which is possible by using sufficiently large perforated films. Between these film-based porous layers 10 . 11 is an intermediate layer 14 introduced, which is an infiltration or injection phase. In the infiltration process, this infiltration intermediate layer melts 14 The infiltration material or the infiltration phase fills the perforation holes produced 13 out. If here too preceramic films are used as perforation hole carriers, the result here too is the formation of a connecting ceramic matrix by means of a subsequent pyrolysis. The shown intermediate layer 14 solidifies and forms, even if it remains as a real layer, if necessary, and it does not come to a complete "dissolution" by way of infiltration, a cohesive transition.

Abschließend ist festzuhalten, dass es sich bei der Schicht 7a nicht zwingend um eine Isolationsschicht handeln muss, vielmehr kann sie auch eine Dämpfungsschicht sein. Auch kann die Schicht 11 und im Übergang dann auch die Schicht 10 eine Isolationsschicht oder eine Dämpfungsschicht sein kann.In conclusion, it should be noted that the layer 7a it does not necessarily have to be an insulating layer, but it can also be a damping layer. Also, the layer can 11 and in the transition then the layer 10 may be an insulating layer or a damping layer.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0987464 B1 [0004, 0006]
US 6062351 [0005, 0006]

Claims

Brake lining consisting of an at least partially ceramic matrix of at least one pyrolyzed preceramic polymer with fillers embedded therein, characterized in that the brake pad ( 1 ) a functional section ( 2 ) consisting of an at least partially ceramic matrix of at least one pyrolyzed preceramic polymer comprising a friction layer tribologically cooperating with a ceramic brake disk (US Pat. 4 ) and at least one functionally different to the friction layer such as a damping layer ( 6 ) or an insulation layer ( 7 ), and that at the functional section ( 2 ) a back plate ( 3 ) is also connected consisting of an at least partially ceramic matrix of at least one pyrolyzed preceramic polymer whose composition and / or structure varies at least in sections over their thickness and / or length to achieve locally different mechanical and / or physical and / or chemical properties.

Brake lining according to claim 1, characterized in that the back plate ( 3 ) in addition to a reinforced via at least one filler mechanical reinforcing layer ( 8th ) at least one functional to this different layer ( 7a ) having.

Brake lining according to claim 2, characterized in that the further layer ( 7a ) is a thermal insulation layer or a vibration damping layer.

Brake lining according to claim 2 or 3, characterized in that the ceramic matrix in each layer of the back plate ( 3 ), optionally in each layer of the entire brake pad ( 1 ), which is the same, or that the layers have different ceramic matrices.

Brake lining according to one of claims 2 to 4, characterized in that a in the reinforcing layer ( 8th Filler in the form of fibers or particles is selected from: elements such as Si, B, Fe, Ti, metallic compounds and alloys such as FeSi, CrSi ₂ , MoSi ₂ , and oxide, carbide or nitride ceramics such as Al ₂ O ₃ , MgO, TiO ₂ , TiC, B ₄ C, SiC, TiN, Si ₃ N ₄ , AlN, SiAlON, ceramic, carbon, metal or metal alloy fibers or particles or non-woven fabrics.

Brake lining according to one of claims 2 to 5, characterized in that one in the damping layer ( 7a . 11 ) is selected from silicates, steels or metal alloys of Al, Mg or Ti.

Brake lining according to one of claims 2 to 6, characterized in that a in the thermal insulation layer ( 7a . 11 ) is selected from ceramics such as Al ₂ O ₃ , TiO ₂ , ZrO ₂ .

Brake lining according to one of the preceding claims, characterized in that a preceramic polymer is selected from the group of polysilanes, polysiloxanes, polysilazanes, polycarbosilanes, polycarbosilazanes, polyborosilanes and polyborosilazanes.

Brake lining according to one of the preceding claims, characterized in that a back plate side formed, possibly layer-like composition or structure change in the functional section ( 2 ).

Brake lining according to claim 9, characterized in that a composition or structure change in the form of a porous ceramic matrix into which one or more low-melting materials are infiltrated or pressed is realized.

Brake lining according to claim 10, characterized in that a low-melting infiltrated phase of a polymer, glass or metal.

Brake unit comprising a brake disc of a thermally highly resilient material and a tribologically cooperating with them brake pad ( 1 ) according to one of the preceding claims.

Method for producing a brake pad according to one of claims 1 to 11, characterized in that a plurality of films based on at least one preceramic polymer, optionally containing one or more fillers, which films differ to form a composition or structure change, at least in the region of the back plate, are stacked and laminated at a first temperature, after which the laminate is pyrolytically reacted at a second higher temperature to form the ceramic matrix.

A method according to claim 13, characterized in that partially films are used, which are perforated or porous or cellular, wherein in the given cavities during lamination, one or more low-melting materials are infiltrated or pressed.

A method according to claim 14, characterized in that the or the low-melting materials are introduced in the form of one or more separate films.

Process for producing a brake pad according to one of claims 1 to 11, characterized in that a functional section consisting of an at least partially ceramic matrix of at least one pyrolyzed preceramic polymer with fillers embedded therein comprises a friction layer tribologically cooperating with a ceramic brake disk and at least one functionally different friction layer such as a damping layer or an insulating layer, and a back plate also consisting from an at least partially ceramic matrix of at least one pyrolyzed preceramic polymer, the composition and / or structure of which vary in thickness and / or length to achieve locally different mechanical and / or physical and / or chemical properties, which are obtained by an infiltration process in which at least one low-melting material is infiltrated under the influence of temperature in the functional portion and the back plate and after solidification both ver binds, be connected.

A method according to claim 16, characterized in that a pre-ceramic polymer, glass or a metal is used as the material.

A method according to claim 16 or 17, characterized in that the material is used in the form of one or more films.