DE102010024166A1

DE102010024166A1 - Friction lining and method for its production

Info

Publication number: DE102010024166A1
Application number: DE102010024166A
Authority: DE
Inventors: Vera RÜHRUP; Oliver Runge; Christian Spandern; Thorsten Weyel
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2011-01-27
Also published as: DE112010002903A5; WO2011006462A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Reibbelag für eine Reibungskupplung oder eine Bremse und ein Verfahren zu dessen Herstellung bestehend aus einer mit Füllstoffen versehenen, faserverstärkten, in Ringform gepressten und danach unter Luftausschluss pyrolysierten Kunstharzmatrix. Um einen berstfesten und während des Pyrolysevorgangs gegen Schrumpfen resistenten Reibbelag vorzuschlagen, wird der Reibbelag aus mit Füllstoffen versehenem Kunstharz getränktem, über den Umfang der Ringform gewickeltem, als Endlosfaden konfektioniertem Fasermaterial gepresst und anschließend pyrolysiert.The invention relates to a friction lining for a friction clutch or a brake and a method for its production consisting of a synthetic resin matrix provided with fillers, fiber-reinforced, pressed in a ring shape and then pyrolyzed with exclusion of air. In order to propose a friction lining that is burst-proof and resistant to shrinkage during the pyrolysis process, the friction lining is made of synthetic resin impregnated with fillers, wrapped around the circumference of the ring shape and made up as a continuous thread, and then pyrolysed.

Description

Die Erfindung betrifft einen Reibbelag für eine Reibungskupplung oder eine Bremse bestehend aus einer mit Füllstoffen versehenen, faserverstärkten, in Ringform gepressten und danach unter Luftausschluss pyrolysierten Kunstharzmatrix sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.The The invention relates to a friction lining for a friction clutch or a brake consisting of a filler, fiber reinforced, pressed in ring shape and then under Air exclusion pyrolyzed resin matrix as well as a process for its production.

Aus dem Stand der Technik sind ringförmige Reibbeläge bekannt, bei denen ein Garn mit einer Metallkomponente und gegebenenfalls organischen Fasern in einer Imprägnierlösung getränkt wird. Diese Imprägnierlösung besteht aus nicht ausgehärtetem Harz, Kautschuk und verschiedenen anorganischen Füllstoffen. Das auf diese Weise imprägnierte Garn wird getrocknet, zu einer Ringform gewickelt, verpresst und gehärtet. Derartige Reibbeläge weisen für hohe Reibansprüche, insbesondere bei hohen Flächenpressungen keine ausreichende Abrieb- und Temperaturfestigkeit auf und verschleißen daher schnell.Out the prior art are annular friction linings in which a yarn with a metal component and optionally impregnated organic fibers in an impregnating solution becomes. This impregnation solution does not consist of cured resin, rubber and various inorganic Fillers. The yarn impregnated in this way is dried, wound into a ring mold, pressed and hardened. Such friction linings have high friction requirements, especially at high surface pressures not sufficient Abrasion and temperature resistance and therefore wear out quickly.

In der WO 2008/009261 A1 wird daher ein Hochtemperaturbelag vorgeschlagen, der nach einem artfremden Fertigungsverfahren hergestellt ist. Hierbei wird eine Pulvermischung aus Harz, Glas, Metall und anorganischen Füllstoffen zu einer Ringform verpresst, gehärtet und anschließend unter Sauerstoffausschluss pyrolysiert. Dabei wandelt sich das Harz teilweise oder vollständig in Kohlenstoff um, der auf die Temperaturfestigkeit des Reibbelags einen positiven Einfluss hat. Allerdings ist insbesondere durch das Fertigungsverfahren bedingt eine verminderte Berstfestigkeit festgestellt worden, die dadurch kompensiert wird, dass der Reibbelag auf ein Trägerblech aufgebracht wird. Die Verwendung derartiger Trägerbleche bedeutet einen höheren Kosten- und Fertigungsaufwand. Weiterhin sind während des Pyrolysevorgangs unerwünschte Materialschrumpfungen beobachtet worden, die ein Vorhalten eines entsprechenden Schrumpfmaßes nötig machen und damit den Planungsaufwand erhöhen und die Einhaltung der Fertigungstoleranzen erschwert.In the WO 2008/009261 A1 Therefore, a high-temperature coating is proposed, which is made according to a different manufacturing process. Here, a powder mixture of resin, glass, metal and inorganic fillers is pressed into a ring shape, cured and then pyrolyzed with exclusion of oxygen. In this case, the resin partially or completely converts to carbon, which has a positive influence on the temperature resistance of the friction lining. However, a reduced bursting strength has been determined, in particular due to the manufacturing process, which is compensated by the fact that the friction lining is applied to a carrier sheet. The use of such carrier plates means a higher cost and production costs. Furthermore, during the pyrolysis process undesirable shrinkage of the material has been observed which necessitates the provision of a corresponding amount of shrinkage and thus increases the planning effort and makes compliance with the manufacturing tolerances more difficult.

Aufgabe der Erfindung ist daher, einen berstfesten Hochtemperaturreibbelag vorzuschlagen, der ein geringes Schrumpfverhalten aufweist und einfach sowie kostengünstig zu fertigen ist.task Therefore, the invention is a high temperature resistant bursting surface to propose, which has a low shrinkage behavior and easy as well is inexpensive to manufacture.

Die Aufgabe wird durch einen Reibbelag für eine Reibungskupplung oder eine Bremse bestehend aus einer mit Füllstoffen versehenen, faserverstärkten, in Ringform gepressten und danach unter Luftausschluss pyrolysierten Kunstharzmatrix gelöst, wobei der Reibbelag aus mit Füllstoffen versehenem Kunstharz getränktem, über den Umfang der Ringform gewickeltem, als Endlosfaden konfektioniertem Fasermaterial gepresst und anschließend pyrolysiert wird. Es hat sich dabei überraschend gezeigt, dass bei Verwendung eines sogenannten gewickelten Reibbelags mit anschließender Pyrolyse die Struktur der Wicklung soweit erhalten bleibt, dass durch die Wicklung sowohl eine hohe Berstfestigkeit als auch eine geringe Schrumpfneigung des Reibbelags erzielt wird. Bei der erfindungsgemäßen Auslegung der Rezeptur an einen Hochtemperaturreibbelag kann weiterhin in vorteilhafter Weise als Grundverfahren die Wickelmethode für Reibbeläge verwendet werden und um den Pyrolyseschritt erweitert werden, so dass für alle Reibbeläge ein im Wesentlichen einheitliches Fertigungsverfahren verwendet werden kann.The Task is by a friction lining for a friction clutch or a brake consisting of a filler, fiber reinforced, pressed in ring shape and then under Air exclusion pyrolyzed resin matrix dissolved, wherein the friction lining made of filled resin impregnated, wrapped over the circumference of the ring shape, pressed as continuous filament fiber material and then is pyrolyzed. It has surprisingly been found that when using a so-called wound friction lining with subsequent pyrolysis the structure of the winding so far preserves that by the winding both a high bursting strength as well as a slight shrinkage tendency of the friction lining is achieved. In the inventive design of the recipe to a high temperature friction lining can continue in an advantageous As a basic method, the winding method for friction linings be used and extended by the pyrolysis step, so that For all friction linings a substantially uniform Manufacturing process can be used.

Nach dem erfinderischen Gedanken wird als Kunstharz in vorteilhafter Weise temperaturbeständiges Resol eingesetzt. Bei Verwendung von Resol können die Pyrolysetemperaturen gesteigert werden, so dass eine verbesserte Pyrolysierung mit sehr hochtemperaturfesten Reibbelägen erzielt werden kann. Dabei bleibt das Resol auch bei hohen Pyrolysetemperaturen soweit stabil, dass lediglich geringer Schwund bei hoher Berstfestigkeit zu beobachten ist. Ein auf diese Weise mit Resol hergestellter Rohling kann beispielsweise bei 400°C bis 600°C unter Luft- beziehungsweise Sauerstoffausschluss pyrolysiert werden.To The inventive idea is advantageous as a synthetic resin Way temperature resistant Resol used. Using Resol can increase the pyrolysis temperatures, see above that improved pyrolyzing with very high temperature resistant Friction linings can be achieved. This leaves the resol stable even at high pyrolysis temperatures, that only low shrinkage at high bursting strength is observed. One For example, in this way made with Resol blank can at 400 ° C to 600 ° C under air or Oxygen exclusion be pyrolyzed.

Als Fasermaterial hat sich beispielsweise eine Glasfaser als vorteilhaft erwiesen, die bereits Metallanteile, beispielsweise in beigeflochtener Drahtform bereits enthalten kann. Alternativ oder zusätzlich können weitere Fasermaterialien wie beispielsweise Aramidfasern oder dergleichen verwendet beziehungsweise zugemischt werden.When Fiber material, for example, has a glass fiber as advantageous already metal parts, for example in braided wire form already included. Alternatively or additionally other fiber materials such as aramid fibers or the like used or mixed.

Nach einer vorteilhaften Rezeptur können als Grundbestandteile in Form von Gewichtsanteilen folgender Komponenten verwendet werden:

– 15% bis 40% Fasermaterial,
– 12% bis 35% Kunstharz,
– 5% bis 25% Schwerspat,
– 5% bis 25% Ruß.

According to an advantageous formulation, the following components can be used as basic constituents in the form of proportions by weight:

- 15% to 40% fiber material,
- 12% to 35% synthetic resin,
- 5% to 25% barite,
- 5% to 25% soot.

Unter Verminderung des Anteils einer oder mehrerer dieser Komponenten können wahlweise eine oder mehrere der nachfolgenden Komponenten in Form der angegebenen Gewichtsanteile beigefügt werden:

– 0% bis 10% Kupfer,
– 0% bis 10% Messing,
– 0% bis 10% Polyphosphat, beispielsweise Tricalciumphosphat,
– 0% bis 10% Graphit,
– 0% bis 15% voroxidiertes Polyacrylnitril,
– 0% bis 10% Kreide,
– 0% bis 8% Eisenoxid.

By reducing the proportion of one or more of these components, it is optionally possible to add one or more of the following components in the form of the stated proportions by weight:

- 0% to 10% copper,
- 0% to 10% brass,
0% to 10% polyphosphate, for example tricalcium phosphate,
- 0% to 10% graphite,
0% to 15% preoxidized polyacrylonitrile,
- 0% to 10% chalk,
- 0% to 8% iron oxide.

Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zur Herstellung eines Reibbelags für eine Reibungskupplung gemäß zumindest folgender Verfahrensschritte gelöst:

– Tränken von als Endlosfaden konfektioniertem Fasermaterial in ungehärtetem, mit Füllstoffen versehenen Kunstharz,
– Trocknen des Fasermaterials,
– Wickeln des getrockneten Fasermaterials zu einem ringförmigen Rohling,
– Verpressen des Rohlings zu einem Reibbelag,
– Pyrolysieren des Rohlings unter Luftausschluss.

The object is further achieved by a method for producing a friction lining for a friction clutch according to at least the following procedural resolved steps:

Impregnation of fiber material made up as a continuous filament in uncured, filled synthetic resin,
Drying the fiber material,
Winding the dried fiber material into an annular blank,
- pressing the blank into a friction lining,
- Pyrolysis of the blank under exclusion of air.

Wie bereits oben erwähnt wird dabei vorzugsweise Resol als Kunstharz verwendet, so dass ein besonders hochtemperaturfester Reibbelag durch Pyrolyse des Reibbelags bei Temperaturen zwischen 400°C und 600°C hergestellt werden kann.As already mentioned above is preferably resol as Resin used, giving a particularly high temperature resistant Friction lining due to pyrolysis of the friction lining at temperatures between 400 ° C and 600 ° C can be produced.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2008/009261 A1 [0003]

Claims

Friction lining for a friction clutch or a brake consisting of a provided with fillers, fiber-reinforced, pressed in a ring shape and then pyrolysed under exclusion of air resin matrix, characterized in that the friction lining impregnated with filler resin impregnated, wound over the circumference of the ring shape, fabricated as a continuous filament fiber material pressed and then pyrolyzed.

Friction lining according to claim 1, characterized that the resin is Resol.

Friction lining according to claim 2, characterized that the pressed friction lining is between 400 ° C and 600 ° C is pyrolyzed under exclusion of air.

Friction lining according to one of claims 1 to 3, characterized in that the fiber material is a glass fiber is.

Friction lining according to one of claims 1 to 4 with parts by weight of the following composition: - 15% up to 40% fiber material, - 12% to 35% synthetic resin, - 5% up to 25% barite, - 5% to 25% soot, - 0% up to 10% copper, - 0% to 10% brass, - 0% up to 10% polyphosphate, - 0% to 10% graphite, - 0% up to 15% preoxidized polyacrylonitrile, - 0% to 10% Chalk, - 0% to 8% iron oxide.

Process for producing a friction lining for a Friction clutch according to at least the following method steps: - watering of continuous filament fiber material in uncured, filled with synthetic resin, - Dry the fiber material, - winding the dried fiber material to an annular blank, - Pressing of the blank to a friction lining, - Pyrolysis of the Blanks under exclusion of air.

Method according to Claim 6, characterized that the pyrolysis of the friction lining at temperatures between 400 ° C and 600 ° C takes place.