DE102014213395A1

DE102014213395A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bremsbelags, Bremsbelag

Info

Publication number: DE102014213395A1
Application number: DE102014213395.5A
Authority: DE
Inventors: Peter Rothacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2016-01-14
Also published as: CN105257747A; CN105257747B; US20160010712A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bremsbelags (B) für eine Bremseinrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei der Bremsbelag (B) mit einer Vielzahl von Fasern (F) versehen wird: Es ist vorgesehen, dass die Fasern (F) in dem Bremsbelag (B) zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Bremsfläche (R) des Bremsbelags (B) ausgerichtet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bremsbelags für eine Bremseinrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei der Bremsbelag mit einer Vielzahl von Fasern versehen wird.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bremsbelags für eine Bremseinrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Durchführung des oben stehenden Verfahrens, mit einer Mold-Einrichtung.
Ferner betrifft die Erfindung einen Bremsbelag für eine Bremseinrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, insbesondere hergestellt durch das oben genannte Verfahren, insbesondere mittels der zuvor genannten Vorrichtung, wobei in den Bremsbelag eine Vielzahl von Fasern eingebracht sind.
Stand der Technik
Im Kraftfahrzeugbau werden unterschiedliche Arten von Bremsbelägen für unterschiedliche Typen von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Insbesondere metallische (Metallic), niedermetallische (low metallic) und keramische Bremsbeläge kommen häufig zum Einsatz. Die beiden zuerst genannten Arten werden insbesondere im europäischen Raum häufig verwendet. Um die Reibung des Bremsbelags zu erhöhen und/oder um beim Bremsen durch Reibung entstehende Wärme in dem Bremsbelag besser zu verteilen, ist es bekannt, Fasern in dem Bremsbelag vorzusehen.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Bremsbelag lokale Überhitzungen, insbesondere an der Reibfläche des Bremsbelags, vermeidet und die Wärme vorteilhaft in den Bremsbelag abführt, wobei gleichzeitig die Reibung an der Reibfläche beziehungsweise der dort vorliegende Reibwert erhöht wird. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Fasern in dem Bremsbelag zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Bremsfläche des Bremsbelags ausgerichtet werden. Als Fasern können beispielsweise metallische Fasern oder auch Keramikfasern verwendet werden, wobei erstere insbesondere die Wärmeabfuhr begünstigen und letztere den Reibwert.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bremsbelag in einem Mold-Prozess hergestellt wird, wobei die Fasern in der den Bremsbelag bildenden Mold-Masse vor oder während des Mold-Prozesses ausgerichtet werden. Hierdurch wird erreicht, dass bei Beendigung des Mold-Prozesses die Fasern in der gewünschten Ausrichtung vorliegen und der Bremsbelag die zuvor genannten vorteilhaften Eigenschaften aufweist. Insbesondere vor und/oder während des Mold-Prozesses, während der Bremsbelag selbst noch im verformbaren Zustand vorliegt, lassen sich die Fasern ohne hohen Kraftaufwand ausrichten.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass magnetische oder magnetisierbare Fasern verwendet und durch ein Magnetfeld ausgerichtet werden. Dadurch lassen sich die Fasern berührungslos in dem Bremsbelag vor oder während des Mold-Prozesses in die gewünschte Ausrichtungen verbringen. Hierzu muss das Magnetfeld lediglich stark genug sein, um die Fasern in der Mold-Masse zu verlagern. Außerdem muss das Magnetfeld derart ausgebildet sein, dass sich die Fasern in die gewünschte Ausrichtung senkrecht zu der Reibfläche beziehungsweise späteren Reibfläche ausrichten. Dabei ist es beispielsweise vorteilhaft, wenn die Quelle des Magnetfeldes in einem ausreichenden Abstand von der Mold-Form angeordnet ist, so dass die Magnetfeldlinien des Magnetfeldes, an welchen sich die Fasern bevorzugt ausrichten, sich möglichst senkrecht durch den Bremsbelag hindurch erstrecken. Besonders bevorzugt werden als Fasern metallische Fasern, insbesondere Stahlfasern verwendet.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Magnetfeld durch eine bestrombare Spule, insbesondere durch eine Helmholzspule eingestellt wird. Durch das Bestromen der Spule lässt sich die Stärke des Magnetfelds variieren und die Ausrichtung der Fasern, insbesondere Stahlfasern, beeinflussen.
Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass zur Erzeugung des Magnetfeldes einander gegenüberliegende Formpaare für den Mold-Prozess magnetisiert werden. Dadurch werden die Stahlfasern automatisch über den Mold-Prozess durch die einander gegenüberliegenden Formpaare und das sich dazwischen erstreckende Magnetfeld ausgerichtet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine Einrichtung zum Ausrichten von Fasern in den Bremsbelag zumindest im Weesentlichen senkrecht zu einer Brems- beziehungsweise Reibfläche des Bremsbelags aufweist. Es ergeben sich hierdurch die bereits zuvor genannten Vorteile. Insbesondere ist vorgesehen, dass es sich bei der Einrichtung um eine Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes handelt, um magnetische oder magnetisierbare Fasern, insbesondere Stahlfasern entsprechend auszurichten.
Vorzugsweise ist die Einrichtung als bestrombare Helmholzspule ausgebildet.
Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass die Einrichtung einen Elektromagneten zum Magnetisieren von einander gegenüberliegenden Werkzeugteilen der Mold-Einrichtung aufweist.
Der erfindungsgemäße Bremsbelag mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich dadurch aus, dass Fasern in dem Bremsbelag zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Bremsfläche des Bremsbelags ausgerichtet sind. Es ergeben sich hierdurch die zuvor bereits genannten Vorteile. Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen, sowie aus den Ansprüchen.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigen:
1 eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bremsbelags vor Inbetriebnahme und
2 die Vorrichtung bei Inbetriebnahme.
1 zeigt in einer vereinfachten Schnittdarstellung eine Vorrichtung 1 zum Herstellen eines Bremsbelags B, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Die Vorrichtung 1 weist eine Mold-Einrichtung 2 auf, die ein zweiteiliges Mold-Werkzeug 3 aufweist, das zwei einander gegenüberliegende Werkzeugteile 4 und 5 aufweist. Den Werkzeugteilen 4, 5 ist dabei jeweils eine Heizeinrichtung 6 zugeordnet. Das Werkzeugteil 5 weist eine Aufnahme auf, in welche Mold-Masse 7 eingebracht ist. Die Mold-Masse 7 ist beispielsweise eine Metallic-Masse zur Herstellung des Bremsbelags B. Die Mold-Masse 7 ist außerdem mit einer Vielzahl von Stahlfasern F versehen. Das andere Werkzeugteil 4 weist einen Stempelabschnitt auf, der in die Aufnahme des Werkzeugteils 5 einpressbar ist, um die Mold-Masse 7 darin zu verpressen und zu formen. Das Werkzeugteil 4 ist insofern auf das Werkzeugteil 5 zu bewegbar.
Weiterhin weist die Vorrichtung 1 eine Einrichtung 8 zur Erzeugung eines Magnetfeldes auf. Vorliegend ist die Einrichtung 8 als Elektromagnet 9 ausgebildet. Der Elektromagnet 9 ist mit der Mold-Einrichtung 2 derart verbunden, dass ein magnetischer Fluss durch Gehäuseteile 10, 11 und 12 erzeugt wird, wobei die Gehäuseteile 10 und 12 einander gegenüberliegend angeordnet sind und das Gehäuseteil 11 den magnetischen Fluss von dem Gehäuseteil 10 zu dem Gehäuseteil 12 durch den Elektromagneten 9 leitet. Das Gehäuseteil 12 ist dabei mit dem Werkzeugteil 4 verfahrbar ausgebildet.
Wird die Mold-Einrichtung 2 geschlossen, wie in 2 gezeigt, so nähern sich auch die Gehäuseteile 12 und 10 einander an, wodurch ein Luftspalt zwischen den Werkzeugteilen 4 und 5, die vorzugsweise selbst nicht magnetisch ausgebildet sind, verkleinert wird, so dass der durch den Elektromagneten 9 erzeugte Magnetfluss durch die Mold-Masse 7 hindurch geleitet wird. Dadurch richten sich die in der Mold-Masse 7 befindlichen Stahlfasern F an den Magnetflusslinien des Magnetfeldes aus. Die Werkzeugteile 4, 5 sind derart ausgebildet, dass die späteren Bremsflächen des Bremsbelags senkrecht zu den Magnetflusslinien, wie in 2 gezeigt, ausgerichtet sind. Dadurch ergibt sich, dass die Stahlfasern F in dem Bremsbelag B senkrecht zu den späteren Bremsflächen R ausgerichtet werden.
Der so hergestellte Bremsbelag B weist an den Bremsflächen R erhöhte Reibwerte auf und gewährleistet gleichzeitig eine vorteilhafte Wärmeabfuhr von den Bremsflächen R in den Bremsbelag B hinein. Durch die Orientierung der Stahlfasern F überwiegend senkrecht zur Bremsfläche R wird die Reibung des Bremsbelags B im Vergleich zu bekannten Bremsbelägen bei gleichem Masseanteil erhöht und gleichzeitig Bremswärme in den Belag B besser abgeführt, was lokale Überhitzungen, reibungsmindernde Verkohlungen und den Verschleiß aufgrund lokaler Überhitzung verringert. Die Orientierung weiterer Faserkomponenten in dem Bremsbelag kann ebenfalls zur Reibwerterhöhung führen beziehungsweise genutzt werden.
Die Faserkomponenten, insbesondere die Stahlfasern F, werden vor oder während des Mold-Prozesses zu der Bremsfläche R wie zuvor beschrieben orientiert beziehungsweise ausgerichtet. Versuche haben ergeben, dass der Anteil der Stahlfasern F mit einer Abweichung von weniger als 15° von der senkrechten Ausrichtung zur Bremsfläche bei über 50% liegt. Je nach Stärke des Magnetfelds konnte der Anteil auf über 70% und sogar bis über 90% erhöht werden. Bei temporär oder permanent magnetisierbaren Stahlfasern F kann die Ausrichtung der Stahlfasern F auch in einer Helmholz-Spule erfolgen.
Grundsätzlich ist es auch denkbar, alternativ zu Stahlfasern andere Arten von Fasern vorzusehen, insbesondere solche, die sich im Magnetfeld ausrichten lassen.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Bremsbelags (B) für eine Bremseinrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei der Bremsbelag (B) mit einer Vielzahl von Fasern (F) versehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (F) in dem Bremsbelag (B) zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Bremsfläche (R) des Bremsbelags (B) ausgerichtet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsbelag (B) in einem Mold-Prozess hergestellt wird, wobei die Fasern (F) in einer den Bremsbelag (B) bildenden Mold-Masse (7) vor oder während des Mold-Prozesses ausgerichtet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass magnetisch oder magnetisierbar ausgebildete Fasern (F) verwendet und durch ein Magnetfeld ausgerichtet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld durch eine bestrombare Spule, insbesondere Helmholz-Spule eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Magnetfeldes Werkzeugteile (4, 5) einer Mold-Einrichtung (2) für den Mold-Prozess magnetisiert werden.
Vorrichtung (1) zur Herstellung eines Bremsbelags (B) für eine Bremseinrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Mold-Einrichtung (2), gekennzeichnet durch wenigstens eine Einrichtung (8) zum Ausrichten von Fasern (F) in dem Bremsbelag (B) zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Bremsfläche (R).
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (8) zur Erzeugung eines Magnetfeldes ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (8) als bestrombare Spule, insbesondere Helmholz-Spule ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (8) einen Elektromagneten (9) zum Magnetisieren von Werkzeugteilen (4, 5) der Mold-Einrichtung (2) aufweist.
Bremsbelag (B) für eine Bremseinrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, insbesondere hergestellt durch ein Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, insbesondere mittels einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, mit einer Vielzahl von in den Bremsbelag (B) eingebrachten Fasern (F), dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Bremsfläche (R) des Bremsbelags (B) ausgerichtet sind.