DE10201059A1

DE10201059A1 - Reibbelag und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE10201059A1
Application number: DE2002101059
Authority: DE
Inventors: Michael Rohde
Original assignee: Federal Mogul Friction Products GmbH
Current assignee: Federal Mogul Friction Products GmbH
Priority date: 2002-01-14
Filing date: 2002-01-14
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2022-01-15
Also published as: WO2003058089A1; DE10201059B4

Abstract

Ein Reibbelag für Scheibenbremsen wird bereitgestellt. Der Reibbelag weist ein erstes Reibbelagsmaterial (1) mit einer Vielzahl von Vertiefungen auf, in denen ein zweites Reibbelagsmaterial (2) angeordnet ist, das einen höheren Reibwert als das erste Reibbelagsmaterial (1) aufweist. Die Vertiefungen des ersten Reibbelagsmaterials (1) werden entweder direkt bei der Herstellung des ersten Reibbelagsmaterials (1) gebildet, d. h. beim Pressen des ersten Reibbelagsmaterials (1), oder nachträglich mechanisch eingefügt. Das zweite Reibbelagsmaterial (2) wird anschließend in die Vertiefungen eingefüllt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Reibbelag, insbesondere einen Reibbelag für Scheibenbremsen, und ein Verfahren zur Herstellung eines Reibbelags für Scheibenbremsen.
Scheibenbremsen setzten sich üblicherweise aus einer Bremsscheibe und einer Bremsbacke zusammen, die ein Trägerelement und einen Reibbelag umfasst. Reibbeläge sind üblicherweise eine aus Kunstharz oder Kunstkautschuk gebundene Mischung aus unterschiedlichen Stoffen. Ein neuer, d. h. ein unbenutzer Reibbelag weist jedoch eine niedrigere Bremswirkung als ein bereits verwendeter Reibbelag auf. Dies wird darauf zurückgeführt, dass bei Verwendung die Struktur des Reibbelags sich aufgrund der erzeugten Wärme während des Bremsens ändert.

Aus diesem Grund wird heutzutage meist eine weitere Reibbelagsschicht auf einem Reibbelag aufgetragen (Greencoating), um im Neuzustand des Fahrzeugs eine Verzögerung bzw. Haltefähigkeit bei dem Abstellen in Steigungen zu gewährleisten und eine verminderte Bremswirkung bei Inbetriebnahme auszuschließen. Eine solche Reibbelagsschicht weist andere Merkmale als die konventionelle Reibbelagsschicht auf, da diese Schicht die Eigenschaften einer benutzen Reiboberfläche aufweisen muss. Eine solche Vorgehensweise wird z. B. in WO 97/26465 beschrieben. Dabei wird eine zweite Reibelagsmaterialschicht, die Alkalimetallsilicate und Metallalkoxide als anorganische Binder enthält, auf den eigentlichen Reibbelag aufgetragen.

Sie weist jedoch die folgenden Nachteile auf. Diese Reibbelagsschicht ist nach einer geringen Anzahl von Bremsungen nicht mehr vorhanden, da diese Schicht üblicherweise nur wenige µm bis Zehntel Millimeter dick ist.

Der Belag wird im Oberflächenbereich thermisch behandelt, damit der Reibwert nicht zu stark abfällt.

Weiterhin verschmiert diese Reibbelagsmaterialschicht unter Witterungseinflüssen und haftet gegebenenfalls auch an der Bremsscheibe.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Reibbelag derart weiterzubilden, dass die Gefahr einer Verschmierung der zweiten Reibbelagsschicht vermieden ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch die Bereitstellung eines Reibbelags für Scheibenbremsen gelöst, der ein erstes Reibbelagsmaterial mit einem bestimmten Reibwert und einer Vielzahl von Vertiefungen und ein zweites Reibbelagsmaterial umfasst, das in den Vertiefungen des ersten Reibbelagsmaterial aufgenommen ist und einen bestimmten Reibwert aufweist, der höher ist, als der Reibwert des ersten Reibbelagsmaterials.

Durch diese Anordnungsweise bleibt das zweite Reibbelagsmaterial aufgrund der Anordnung in den Vertiefungen des ersten Reibbelagsmaterials dem Reibbelag erhalten, auch wenn möglicherweise ein Abrieb auftritt.

Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung liefert die Erfindung einen Reibbelag mit zwei unterschiedlichen Reibbelagsmaterialien. Die Reibbelagsmaterialien können alle, dem Fachmann bekannten Reibbelagsmaterialien umfassen. Typischerweise werden Reibbelagsmaterialien aus organischen und metallischen Bestandteilen zusammengesetzt. Die organischen Bestandteile umfassen beispielsweise Phenolharz und Gummipartikel und die metallischen Bestandteile umfassen beispielsweise Eisenpulver oder Stahlfasern.

Die Reibbelagsmaterialen gemäß der vorliegenden Erfindung können weiterhin mit weiteren Fasern oder Füllstoffen verstärkt werden. Die Fasern können beispielsweise Natur-, Mineral-, Polymer-, Metall-, Aramid- und/oder Kohlefasern sein. Metallische Füllstoffe können beispielsweise Metalle, wie Eisen, Zinn, Zink, Nickel, Silber oder Aluminium sein. Nichtmetallische Füllstoffe können beispielsweise Mineralstoffe wie Calciumhydroxid, Schwerspat, Kautschuk, Quarz, Corundum und/oder Vermiculit sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Reibbelag kann das zweite Reibbelagsmaterial auch ausschließlich in Vertiefungen auf der Reiboberfläche des ersten Reibbelagsmaterial angeordnet sein; dadurch wird die potentielle Fläche des Reibbelagsmaterials, das an der Bremsscheibe haften kann, reduziert.

Weiterhin können Vertiefungen des ersten Reibbelagsmaterials mit einer vorbestimmten Tiefe und/oder mit einer vorbestimmten Form gebildet sein. Durch die Wahl der Tiefe und Form, einschließlich der Größe, der Vertiefungen ist es möglich, sowohl die kostengünstigste Ausführungsform als auch die zweckmäßigste Ausführungsform bei der Herstellung des Reibbelags in Betracht zu ziehen und dementsprechend umzusetzen.

Vorzugsweise wird das zweite Reibbelagsmaterial in den Vertiefungen derart angeordnet, dass die Oberfläche des zweiten Reibbelagsmaterials bündig mit der Oberfläche des ersten Reibbelagsmaterials abschließt, um eine effektive Anpassung an die Oberfläche der Bremsscheibe zu gewährleisten. Dabei ist die von der Oberfläche abgewandte Oberfläche des ersten Reibbelagsmaterials vorzugsweise auf einem Trägerelement angeordnet, um die Bremsbacke zu bilden.

Weiterhin wird zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Reibbelags für Scheibenbremsen bereitgestellt, das das Bilden von Vertiefungen in dem ersten Reibbelagsmaterial und das Anordnen des zweiten Reibbelagsmaterials mit einem höheren Reibwert als das erste Reibbelagsmaterial in den Vertiefungen des ersten Reibbelagsmaterials umfasst.

Dabei können die Vertiefungen des ersten Reibbelagsmaterials sowohl gleichzeitig bei der Herstellung des Reibbelagsmaterials durch Verwendung einer geeigneten Pressvorrichtung als auch nach der Herstellung des ersten Reibbelagsmaterials mechanisch eingebracht werden.

Die vorliegende Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles in den anhängenden Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert, wobei:
Fig. 1 einen Querschnitt des Reibbelags gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine Aufsicht auf den Reibbelag gemäß Fig. 1.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Reibbelag, der vorzugsweise auf einem Trägerelement 3 angeordnet ist. Ein erstes Reibbelagsmaterial 1 weist eine Vielzahl von Vertiefungen mit einer vorbestimmten Tiefe und mit einer vorbestimmten Form auf.
In den Vertiefungen ist ein zweites Reibbelagsmaterial 2 aufgenommen, das einen höheren Reibwert als das erste Reibbelagsmaterial 1 aufweist und vorzugsweise bündig mit der Oberfläche des ersten Reibbelagsmaterials angeordnet ist. Vorzugsweise umfasst das zweite Reibbelagsmaterial 2 Wasserglas und Aluminiumoxid als anorganische Verbindungen, die in einem Lack eingebracht sind, es können allerdings alle dem Fachmann bekannten Materialien, die für eine Greencoating geeignet sind, und alle gängigen Reibbelagsmaterialien verwendet werden.
Die Vertiefungen können in einer vorbestimmten Tiefe gebildet werden. Die Tiefe der gebildeten Vertiefung muss nicht einheitlich sein. Beispielsweise können die Randgebiete einer Vertiefung eine geringere Tiefe aufweisen als die mittigen Gebiete der Vertiefung oder die Randgebiete der Vertiefungen können abgeschrägt sein. Weiterhin können die Vertiefungen beispielsweise punktuell vertieft sein.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, können die Vertiefungen des ersten Reibbelagsmaterials 1 ebenfalls in einer vorbestimmten Form gebildet werden. Die Vertiefungen können beispielsweise die Form eines Kreises, einer Rechtecks oder eines Quadrates aufweisen, sind aber nicht darauf eingeschränkt.
Die verschiedenen Vertiefungen des ersten Reibbelagmaterials 1 müssen weder die gleiche Tiefe noch die gleiche Form aufweisen. Beispielsweise kann das erste Reibbelagsmaterial 1 kreisförmige Vertiefungen mit einer Tiefe t₁ und quadratische Vertiefungen mit einer Tiefe t₂ oder auch kreisförmige Vertiefungen mit einer Tiefe t₁ und mit einer Tiefe t₂ aufweisen. Der Umfang bzw. die Größe der Vertiefungen ist ebenfalls variabel.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Reibbelags für Scheibenbremsen umfasst das Bilden von Vertiefungen in einem ersten Reibbelagsmaterial 1, und das Anordnen eines zweiten Reibbelagsmaterials 2 mit einem höheren Reibwert als das erste Reibbelagsmaterial 1 in die Vertiefungen des ersten Reibbelagsmaterials 1.
Demgemäß werden zuerst die verschiedenen Bestandteile des ersten Reibbelagsmaterials 1 gemischt und dann bei einer vorbestimmten Temperatur gepresst, und gegebenfalls ausgehärtet. Die Vertiefungen können entweder direkt während des Pressvorgangs gebildet werden oder nachträglich mechanisch eingebracht werden. Vorzugsweise werden die Vertiefungen des ersten Reibbelagsmaterials 1 während des Pressvorgangs unter Verwendung einer geeigneten Pressform gebildet.
Anschließend wird das zweite Reibbelagsmaterial 2 in den Vertiefungen angeordnet. Das zweite Reibbelagsmaterial 2 kann beispielsweise durch ein Siebdruckverfahren oder durch Einspritzung aufgetragen werden. Dadurch kann das zweite Reibbelagsmaterial 2 selektiv in die Vertiefungen des Reibbelagsmaterials 1 eingefüllt werden.
Vorzugsweise wird das Wärmebehandlungsverfahren gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Reibbelags weggelassen.
Durch den erfindungsgemäßen Reibbelag werden folgende Vorteile erreicht:

1. Die mit der Bremsscheibe in Kontakt kommende Fläche des Reibbelags mit höherem Reibwert wird reduziert, dadurch wird die Neigung zur Reaktion bzw. zur Anhaftung deutlich abgesenkt.
2. Durch die erzeugte Reservoirwirkung hält der Effekt der Reibwerterhöhung länger als bei herkömmlichen Systemen.
3. Die Herstellungskosten sinken aufgrund des geringeren Reibmaterialeinsatzes.
4. Das bei dem konventionellen Herstellungsverfahren verwendete Wärmebehandlungsverfahren kann gegebenenfalls entfallen.

Das Eigenschaftenprofil des erfindungsgemäßen Reibbelags, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, ist somit dem konventionellen Reibbelag in vielerlei Hinsicht als überlegen zu bezeichnen.

Claims

1. Reibbelag für Scheibenbremsen, der ein erstes Reibbelagsmaterial (1) mit einem bestimmten Reibwert und ein zweites Reibbelagsmaterial (2) mit einem bestimmten Reibwert aufweist, der höher ist, als der Reibwert des ersten Reibbelagsmaterials, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Reibbelagsmaterial (1) eine Vielzahl von Vertiefungen gebildet sind, in denen das zweite Reibbelagsmaterial (2) aufgenommen ist.

2. Reibbelag für Scheibenbremsen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Reibbelagsmaterial (2) ausschließlich in den Vertiefungen auf der Reiboberfläche des ersten Reibbelagsmaterial (1) angeordnet ist.

3. Reibbelag für Scheibenbremsen gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen des ersten Reibbelagsmaterials (1) mit einer vorbestimmten Tiefe und/oder mit einer vorbestimmten Form gebildet sind.

4. Reibbelag für Scheibenbremsen gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des zweiten Reibbelagsmaterials (2) bündig mit der Oberfläche des ersten Reibbelagsmaterials (1) abschließt.

5. Reibbelag für Scheibenbremsen gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Oberfläche abgewandte Oberfläche des ersten Reibbelagsmaterials (1) auf einem Trägerelement (3) angeordnet ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Reibbelags für Scheibenbremsen:
Bilden von Vertiefungen in einem ersten Reibbelagsmaterial (1), und
Anordnen eines zweiten Reibbelagsmaterials (2), mit einem höheren Reibwert als das erste Reibbelagsmaterial (1) in die Vertiefungen des ersten Reibbelagsmaterials (1).

7. Verfahren zur Herstellung eines Reibbelags für Scheibenbremsen gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Vertiefungen des Reibbelagsmaterials (1) gleichzeitig bei der Herstellung des Reibbelagsmaterials (1) gebildet werden.

8. Verfahren zur Herstellung eines Reibbelags für Scheibenbremsen gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen des Reibbelagsmaterials (1) nach der Herstellung des Reibbelagsmaterials (1) gebildet werden.