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Die Erfindung betrifft einen Bremsbelag mit einer Trägerplatte und einem darauf angeordneten Reibbelag nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Bremsbelags nach dem Oberbegriff des Anspruches 12 oder 13.
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Der Aufbau von Bremsbelegen ist in seiner Grundstruktur häufig ähnlich. Ein Reibbelag ist auf einem Belagträger aufgebracht. Beim Bremsen tritt der Reibbelag in reibenden Kontakt mit einer Bremsscheibe oder einer Bremstrommel und setzt dadurch kinetische Energie in Wärmeenergie um. Der Reibbelag ist in aller Regel ein Verschleißteil, er nutzt sich während des Betriebes ab. Es ist üblich, dass Reibbeläge eine definierte Verschleißgrenze haben, bis zu welcher Bremsbeläge benutzt werden können. Danach sollten sie ausgetauscht werden. Der Belagträger nimmt die beim Bremsen entstehenden Kräfte auf und leitet sie ab.
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Gattungsgemäße Bremsbeläge mit einer Trägerplatte (Reibbelagträger) und einem darauf befindlichen Reibbelag finden in den verschiedensten Bereichen, vor allem aber in der KFZ-Industrie und hier insbesondere für LKW und PKW, Verwendung und werden daher in entsprechend großer Stückzahl gefertigt. Dabei kommen die verschiedensten Typen von Trägerplatten und Reibbeläge zum Einsatz, die sich hinsichtlich ihrer Größe, Form, Dicke und verwendetem Material sehr deutlich unterscheiden, da nahezu jeder Fahrzeugtyp unterschiedliche Bremsbeläge aufweist.
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Mit anderen Worten ist in der Regel auf der Reibbelagsseite des Belagträgers der Reibbelag, bzw. zunächst eine optionale Zwischenschicht des Reibbelags, angeordnet. Darüber folgt die Verschleißgrenze des Reibbelags. Der verschleißbare oder abnutzbare Teil des Reibbelags ist oberhalb der Verschleißgrenze angeordnet und schließt mit einer Reibfläche für Reibpartner ab.
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Die Trägerplatte ist in der Regel ein Metall-, Blech- oder Gussteil. Der Reibbelag bestehend aus Reibmaterial wird aus körnigem, faserigem und/oder granulatförmigem, formbarem Pressgut hergestellt. Übliche Belagmassen bzw. Reibmaterialien enthalten Metalle, Füllstoffe, Gleit- und Schmiermittel und organische Bestandteile, wie z.B. Harze, Kautschuk, organische Fasern und organische Füllstoffe. Die Belagzusammensetzungen werden hinsichtlich der verschiedenen Konstruktions- und Betriebsparameter und des gewünschten Reibwertes angepasst. Die verwendeten Kunstharze oder Phenolharze dienen als Bindemittel zur Verfestigung und Vernetzung der Reibbelagmischung beim Pressvorgang und/oder beim späteren Härten des Reibbelages.
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Bei der Herstellung der Reib- und Bremsbeläge wird in der Regel zunächst eine definierte Menge der zu verpressenden Reibbelagmischung in die Pressform gefüllt. Dann wird die Trägerplatte auf die Pressform aufgelegt und die Presse geschlossen, d.h. eine beheizte Metallplatte, im Folgenden Spiegelplatte genannt, wird von außen auf die Trägerplatte aufgesetzt, so dass zwischen Spiegelplatte und beheiztem Pressstempel der erforderliche Pressdruck aufgebaut werden kann. Danach wird die Masse mit Hilfe eines Pressstempels oder Kolbens unter Einwirkung von erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur mit der Trägerplatte verpresst. Dabei können die Trägerplatten eine spezielle Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, was eine noch bessere Verbindung zwischen der Trägerplatte und dem eigentlichen Reibbelag ermöglicht. Zusätzlich werden die Trägerplatten mit einem Spezialkleber oder einem sogenannten Bonding versehen, was ebenfalls eine feste Verbindung zwischen Trägerplatte und eigentlichem Reibbelag und damit einen mechanisch belastbaren und stabilen Bremsbelag sicherstellen soll.
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Die verwendeten Bindemittel, meist Harze, schmelzen bei der erhöhten Temperatur des Pressvorgangs und verkleben und (chemisch) vernetzen die übrigen Bestandteile der Belagmischung zu einer homogenen, festen und dichten Reibbelagmasse.
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Alternativ kann ein sogenannter Vorpressling erzeugt werden. Dies erfolgt grundsätzlich wie oben beschrieben, allerdings wird auf die Pressform keine Trägerplatte aufgelegt. Die Reibmaterialmasse wird in der Pressform bzw. den Pressformen bei der Serienfertigung zwischen beheizter Spiegelplatte und beheiztem Pressstempel verdichtet. Nach erfolgter Pressung wird der so erzeugte Vorpressling aus der Pressform entnommen und später in einem anschließenden oder zweiten Schritt auf den Belagträger (die Trägerplatte) verpresst.
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Bei den oben beschriebenen Verfahrensvarianten werden die Pressform, der Stempel und die Spiegelplatte elektrisch beheizt. Bei der zuerst beschriebenen Variante befindet sich die in die Pressform eingelegte oder aufgelegte Trägerplatte beispielsweise in einer Aussparung eines Metallblocks, der ebenfalls über Heizmittel verfügt, wodurch diese Trägerplatte indirekt beheizt wird.
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Die erste Verfahrensvariante wird beispielsweise in der
DE 199 53 438 A1 detailliert beschrieben und insbesondere durch die
1 und
2 und die entsprechenden Erläuterungen in den Spalten
3 und
4 anschaulich dargestellt. Auf die Offenbarung dieser Offenlegungsschrift wird hier ausdrücklich Bezug genommen und deren Inhalt auch zum Bestandteil der hier vorliegenden Beschreibung gemacht.
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Wie oben erwähnt, wird bei der Herstellung von Bremsbelägen der Reibbelag auf eine Trägerplatte gepresst, wobei zwischen Trägerplatte und Reibbelag eine Klebeschicht vorgesehen ist. Zur zusätzlichen Haftungserhöhung sind auf der dem Reibbelag zugewandten Oberfläche der Trägerplatte diverse Umformungen vorgeschlagen worden, um die Haftung zwischen Reibbelag und Trägerplatte weiter zu erhöhen.
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Insbesondere hohe Temperaturen, die während einer Bremsung auftreten, können zu einem Versagen des Klebers und der Zwischenschicht, dem sogenannten Underlayer, auf der Trägerplatte eines Reibbelags führen. Hierdurch wird die Scherfestigkeit des gesamten Reibbelags reduziert, was zu einem Abgleiten des Reibmaterials von der Belagträgerplatte und somit zu Bremsversagen führen kann. Um dies zu verhindern wird ein zusätzliches Rückhaltesystem benötigt, welches den Reibbelag auf der Trägerplatte hält.
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Aus dem Stand der Technik bekannt ist die Verwendung von Bolzen zur Verankerung von Reibbelag und Belagträgerplatte. Diese müssen jedoch in einem aufwendigen Verfahren an der Belagträgerplatte verankert werden.
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So ist aus der
EP 0 731 288 B1 ein Verfahren zur Herstellung eines Bremsbelages beziehungsweise einer Trägerplatte bekannt, bei dem in einem ersten Schritt Teile der Trägerplatte auf der dem Reibbelag zugewandten Seite zu vorstehenden noppenartigen Vorsprüngen durchgedrückt werden und in einem zweiten Schritt in Gegenrichtung zum Umformvorgang des ersten Schrittes die noppenartigen Vorsprünge aufgespalten und zu Hinterschneidungen umgeformt werden. Beim Verpressen kann das Reibmaterial in die Hinterschneidungen der Trägerplatte eindringen und sich dort fest verankern.
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Das bekannte Verfahren hat sich in der Praxis bewährt, ist aber hinsichtlich der Festigkeit noch verbesserungswürdig.
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Aus der
DE 102 57 353 A1 ist eine Scheibenbremse mit einem Belagträger und einem darauf angeordneten Reibbelag sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt. Dem Belagträger sitzt zum Einbinden des Reibbelags zumindest ein Bolzen auf, welcher den Reibbelag von etwa der Mitte bis etwa zur Belagoberfläche durchgreift. Der Bolzen ist aus einem weichen Nichteisenmetall gebildet und wird mittels Laserschweißverfahren auf den Belagträger aufgeschweißt.
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Aus der
WO 2012/130587 A2 ist eine Reibbelagträgerplatte bekannt, die ein Blech mit wenigstens zwei reibbelagseitig angeordneten Vertiefungen unterschiedlicher Tiefen aufweist. Die Vertiefungen sind betätigungsmittelseitig als jeweils eine Erhebung ausgebildet. Auf diese Weise weist der Reibbelag an Stellen, in denen dieser in eine erste und zweite Vertiefung eingebracht ist, eine höhere Dicke auf als an Stellen, in denen dieser nur in die erste Vertiefung eingebracht ist. Aufgrund der unterschiedlichen lokalen Dickenverhältnisse des Reibbelags wird eine einstellbare Federwirkung und somit eine Flexibilität des Reibbelags erzielt.
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Aus der
WO 2014/075979 A1 ist eine Bremsbacke und ein Verfahren zu ihrer Herstellung bekannt. Die Bremsbacke weist einen Belagträger und einen Reibbelag auf, wobei der Reibbelag mittels wenigstens einem Bolzen an dem Belagträger festgelegt ist. Der wenigstens eine Bolzen ermöglicht eine gute Krafteinleitung von dem Reibbelag in den Belagträger. Durch den Bolzen sind Scherkräfte zwischen Reibbelag und Belagträger im Bereich der Verbindung reduziert, da diese über den wenigstens einen Bolzen abgeleitet werden.
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Aus der
DE 10 2007 017 785 B3 und der
WO 2008/125161 A1 ist ein Bremsbelag mit einer Rückenplatte und einen Reibbelag, der auf der Rückenplatte angebracht ist, bekannt. In das dem Reibbelag zugewandte Belagbett der Rückenplatte ist mindestens ein Anbindeelement mit zumindest einer Hinterschneidung zur Anbindung des Reibbelags an die Rückenplatte eingelassen. Zusätzlich ist mindestens eine Rippe zur Erhöhung der Steifigkeit der Rückenplatte vorgesehen.
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Aus der
DE 197 51 871 A1 und der
DE 298 24 928 U1 ist eine Trägerplatte für Reibbeläge von Bremsen bei Kraftfahrzeugen und ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt, wobei ein als Rauhgrund fungierendes Drahtgitter an den Gitterzelleneckpunkten durch Kondensatorimpulsschweißen mit der Trägerplatte verbunden ist.
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Nachteilig bei den bekannten Bremsbelägen ist das vergleichsweise aufwendige Herstellungsverfahren der Scheibenbremse, sowie eine eingeschränkte Variabilität der Ausführung. Bei Rückhaltesystemen mit additiven Komponenten ist außerdem der zusätzliche Manipulations- und Lageraufwand nachteilig. Eine Funktionsintegration über die bessere Verbindung von Rückenplatte und Reibbelag hinaus, bietet keines der genannten Systeme.
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Ausgehend von den zuvor beschriebenen Nachteilen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Bremsbelag gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Bremsbelages gemäß Oberbegriff des Anspruches 12 oder 13 anzugeben, bei dem das Herstellungsverfahren nochmals verbessert wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Bremsbelag nach Anspruch 1 und mit einem Verfahren zur Herstellung eines Bremsbelags nach Anspruch 12 oder 13.
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Darstellung der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Bremsbelag mit einem Belagträger und einem daran angeordneten und bis zu einer Verschleißgrenze abnutzbaren Reibbelag.
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Erfindungsgemäß weist der Belagträger wenigstens ein Verankerungselement, insbesondere eine Durchgangsausnehmung mit einem zur Reibbelagsseite des Belagträgers ausgebildeten Vorsprung bzw. einem Bund zur Aufnahme von Scherkräften bzw. Schubspannungen auf, wobei die wenigstens eine Durchgangsausnehmung bis unterhalb der Verschleißgrenze in den Reibbelag hineinragt.
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Der Reibbelag ist bis zu einer Verschleißgrenze abnutzbar, die von dem konkreten Einsatzzweck abhängig ist und die im ordnungsgemäßen Betrieb nicht unterschritten werden darf. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Durchgangsausnehmung mit Bund im regulären Betrieb mit dem Reibpartner des Bremsbelags, beispielsweise einer Bremsscheibe oder einer Bremstrommel, in Berührung kommt. Nur der Reibbelag selbst wechselwirkt mit dem entsprechenden Reibpartner, was die Auslegung des Reibbelags hinsichtlich Geräuschentwicklung und Bremsverhalten vereinfacht.
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Darüber hinaus ist es möglich, wenn das Verankerungselement, insbesondere die Durchgangsausnehmung mit Vorsprung bzw. Bund bis zur Verschleißgrenze ragt, das sich mit dem Erreichen der Verschleißgrenze eintretende plötzliche Wechselwirken zwischen dem Verankerungselement bzw. der Durchgangsausnehmung mit Bund und dem Reibpartner verändernde Brems- und/oder Geräuschverhalten als Verschleißindikator zu nutzen.
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Die Durchgangsausnehmung mit Vorsprung realisiert auf einfache Weise eine Verankerung zwischen Reibmaterial, optionaler Zwischenschicht und Belagträger. Zum anderen ermöglicht sie darüber hinaus die Anordnung weiterer Verankerungselemente, beispielsweise eines Bolzens, um den Halt des Reibbelags am Belagträger weiter zu verbessern. Mit anderen Worten liegt die maximale Höhe der Durchgangsausnehmung mit Vorsprung bzw. Bund unterhalb der Aktivierungshöhe des Verschleißanzeigers, welche in der Regel weniger als 3mm beträgt. Die Durchgangsausnehmung mit Vorsprung bzw. Bund durchdringt demnach nur einen möglichen Underlayer bzw. Zwischenschicht und dringt nicht in das Verschleißvolumen des eigentlichen Reibmaterials ein.
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Zur Erzeugung des Rückhaltesystems wird auf das Fließbohrverfahren, auch Reibbohrverfahren genannt, zurückgegriffen, um eine beliebige Anzahl von im Wesentlichen zylindrischen Durchgangsausnehmung mit Vorsprung bzw. Bund auf der Rückenplatte zu erzeugen, die in einen möglichen Underlayer bzw. Zwischenschicht ragen. Diese Durchgangsausnehmung mit Vorsprung bzw. Bund verankern den Reibbelag mit der Rückenplatte bzw. der Belagträgerplatte und erhöhen auf diese Weise die Scherfestigkeit.
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Mit dem Fließform-Verfahren, auch Fließlochformen, Fließbohren, Thermobohren oder Flowdrill-Verfahren genannt, kann in vorteilhafter Weise auf Einziehniete, Schweißmuttern, Pressmuttern und das Gewindeschneiden in dünnen Materialien verzichtet werden.
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Die Länge des Vorsprungs bzw. des Bundes, das heißt um welchen Betrag der Bund gegenüber der Oberfläche des Belagträgers hervorsteht, ist durch eine entsprechende Wahl des Fließformwerkzeugs bestimmbar.
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Vorliegend kann der Belagträger beispielsweise aus Titan hergestellt sein.
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Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Durchgangsausnehmung im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgestaltet, so dass eine einfache Herstellung bei gleichzeitig sicherer Verankerung des Reibbelags am Belagträger gewährleistet ist. Diese Durchgangsausnehmungen werden bevorzugt durch Fließformen bzw. Fliegformen hergestellt. Die hohlen Fließbohrungen haben außerdem den Vorteil, dass sie die sogenannten Ausgasungslöcher bzw. Stopfenlöcher ersetzen können, die je nach Rückenplatte vorhanden sind.
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In einer weiteren vorteilhaften Variante der Erfindung sind die Durchgangsausnehmung und der Vorsprung einstückig ausgebildet, so dass das Herstellungsverfahren insbesondere durch die partiell thermische Behandlung des Belagträgers mittels Fließformverfahren und der Ausbildung der wenigstens einen, vorzugsweise im Wesentlichen zylindrischen, Durchgangsausnehmung im Belagträger mit dem zur Reibbelagseite des Belagträgers ausgebildeten Vorsprung zur Aufnahme von Scherkräften, weiter vereinfacht ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen Belagträger und Reibbelag eine Zwischenschicht vorgesehen, so dass dadurch die Verbindung zwischen Belag und Trägerplatte weiter optimiert ist. Darüber hinaus dient die Zwischenschicht zur Dämpfung zwischen Belagträger und Reibbelag und somit der Geräuschoptimierung beim Bremsen.
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Die Durchgangsausnehmung kann bis in die Zwischenschicht ragen, um den Halt weiter zu verbessern.
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Zur weiteren Verbesserung der Haltes des Reibbelags am Belagträger kann der Reibbelag mittels wenigstens eines Bolzens an dem Belagträger festgelegt sein. Der wenigstens eine Bolzen ermöglicht eine gute Krafteinleitung von dem Reibbelag in den Belagträger. Durch den Bolzen sind Scherkräfte zwischen Reibbelag und Belagträger im Bereich der Verbindung reduziert, da diese über den wenigstens einen Bolzen abgeleitet werden.
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Insbesondere kann der Bolzen bis unterhalb der Verschleißgrenze in den Reibbelag hineinragen, so dass der Bolzen zumindest bei nicht vollständig abgenutztem Reibbelag unterhalb einer Reibfläche des Reibbelags bleibt.
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Zur einfachen Anordnung von weiteren Bauteilen kann die Durchgangsausnehmung ein Innengewinde aufweisen. Durch den Einsatz entsprechender Gewindestifte ist ebenfalls eine größere Eingrifftiefe bis in das Reibmaterial hinein denkbar. Die führt zu einer noch höheren Leistungsfähigkeit des Haltesystems sowie einer höheren Scherfestigkeit des gesamten Belags und Verhinderung eines vertikalen „Abfallens“ des Reibbelags.
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Der Bolzen kann auf sehr einfache Weise am Belagträger angeordnet werden, wenn er ein Gewinde, insbesondere Außengewinde zum Einschrauben in die Durchgangsausnehmung mit Innengewinde aufweist. Alternativ kann der Bolzen in den Belagträger, insbesondere auch in ein Dämpfungsblech eingepresst sein.
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In besonders vorteilhafter Weise kann die Erfindung vorsehen, dass ein Sensor, insbesondere zur Bestimmung des Verschleißgrades des Bremsbelags, in der Durchgangsausnehmung aufnehmbar ist, vorzugsweise, dass der Sensor ein Gewinde zum Einschrauben in die ein Innengewinde aufweisende Durchgangsausnehmung umfasst. Die Sensierung von Prüf- und Messdaten im Fahrzeugsystem bei gleichzeitiger Einbindung in die Elektronik- und Regelsysteme des Fahrzeugs gewinnt mit zunehmender Digitalisierung an Bedeutung. Bestehende Sensorsysteme zur Erfassung von beispielsweise Druck oder Temperatur werden in bekannter Weise manuell in den Reibbelag mit hohem Aufwand montiert oder bei der Belagherstellung in das Reibmaterial eingebettet.
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Nach dem heutigen Stand der Technik wird Belagsensorik im Prüfstandsbereich manuell in den speziell präparierten Reibbelag eingeklebt oder aufgeschweißt. Diese Lösung ist in einem Serienprozess nur begrenzt bzw. mit einem hohen Aufwand umsetzbar. Weitere bekannte Lösungen sind beispielsweise das sogenannte „Smart-Pad-System“. Hierbei werden bei der Belagherstellung Sensoren zwischen Reibmaterial und Rückenplatte verpresst. Dieses System ist jedoch untrennbar mit dem Reibbelag verbunden.
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Erfindungsgemäß wird insbesondere beim Fließbohrverfahren ein fertiger Belag oder in Produktion befindlicher Belag serientauglich in der Art modifiziert, dass ein Sensor mit entsprechender Gewindeanpassung in den Belag eingeschraubt werden kann.
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Vorteil dieses Vorgehens ist, dass sensible Sensortechnologie und Kabelverbindungen in einem gezielten Arbeitsschritt nach Kompaktierung des Reibmaterials bzw. thermischer Behandlung automatisiert und positionsgenau in den Belag eingesetzt werden können. Ein nachfolgender Funktionstest ermöglicht die leichte Austauschbarkeit der Sensorik, wodurch sich Ausschuss minimieren lässt. Sensoren, die fest an die Fahrzeugelektronik angeschlossen sind, lassen sich bei einem Belagwechsel beibehalten, welches neben dem Kostenaspekt ebenfalls ökologische Aspekte der Wertschöpfungskette mit sich bringt.
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Gemäß einer weiteren Variante ist auf der dem Reibbelag abgewandten Seite des Belagträgers ein Dämpfungsblech angeordnet.
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Der Belagträger kann aus einem ersten Material bestehen und der wenigstens eine Bolzen aus einem zweiten Material, wobei das zweite Material weicher ist als das erste Material. Beispielsweise kann dieser Bolzen aus Messing- oder Aluminiumlegierungen, oder auch anderen metallischen Werkstoffen mit ähnlichen Eigenschaften bestehen. Es sind aber auch nicht-metallische Werkstoffe denkbar, wie bspw. faserverstärkte Kunststoffe (z.B. CFK, CFC).
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Gemäß einem eigenständigen Gedanken der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bremsbelags mit folgenden Verfahrensschritten vorgesehen:
- - Bereithalten eines Belagträgers;
- - Partiell thermische Behandlung des Belagträgers mittels Fließformverfahren und Ausbildung von wenigstens einer, vorzugsweise im Wesentlichen zylindrischen, Durchgangsausnehmung in dem Belagträger mit einem zur Reibbelagseite des Belagträgers ausgebildeten Vorsprung zur Aufnahme von Scherkräften;
- - Bereithalten von Reibmaterial mit oder ohne Zwischenschicht;
- - Positionieren des Belagträgers relativ zum Reibmaterial mit oder ohne Zwischenschicht;
- - Verpressen des Belagträgers mit dem Reibmaterial mit oder ohne Zwischenschicht.
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Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass die Verfahrensschritte in einer anderen Reihenfolge ablaufen, insbesondere, dass ein Fließformen erst nach dem Pressen des Reibbelags stattfindet, das heißt, gemäß der Erfindung kann ein Verfahren zur Herstellung eines Bremsbelags mit folgenden Verfahrensschritten vorgesehen sein:
- - Bereithalten eines Belagträgers;
- - Bereithalten von Reibmaterial mit oder ohne Zwischenschicht;
- - Positionieren des Belagträgers relativ zum Reibmaterial mit oder ohne Zwischenschicht;
- - Verpressen des Belagträgers mit dem Reibmaterial mit oder ohne Zwischenschicht;
- - Partiell thermische Behandlung des Belagträgers mittels Fließformverfahren und Ausbildung von wenigstens einer, vorzugsweise im Wesentlichen zylindrischen, Durchgangsausnehmung in dem Belagträger mit einem zur Reibbelagseite des Belagträgers ausgebildeten Vorsprung zur Aufnahme von Scherkräften.
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Mit dem Fließform-Verfahren, auch Fließlochformen, Fließbohren, Thermobohren oder Flowdrill-Verfahren genannt, kann in vorteilhafter Weise auf Einziehniete, Schweißmuttern, Pressmuttern und das Gewindeschneiden in dünnen Materialien verzichtet werden. Beim Fließformen wird ein rotierender Kegel auf das Werkstück gedrückt. Die Reibung zwischen Kegel und Werkstück erhitzt den Kontaktbereich und macht ihn somit warmumformbar. Der Durchmesser und die Höhe dieser, vorzugsweise im Wesentlichen zylindrischen, Durchgangsausnehmung können durch den Prozess des Fließbohrens eingestellt werden, somit ist es auch denkbar, die Durchgangsausnehmung bis ins Reibmaterial hinein auszubilden. Dabei verdrängt der Fließbohrer das Reibmaterial und ermöglicht gleichzeitig das Ausformen der Durchgangsausnehmung. Die Höhe des entstehenden Vorsprungs ist dabei abhängig von der Art des verwendeten Fließbohrers, der Prozessführung (z.B. Druckgeschwindigkeit und Drehzahl) sowie der Dicke der Belagträgerplatte.
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Durch den Einsatz eines entsprechenden Fließformers wird der beim Fließen entstehende weitere Bund auf der Kolbenseite der Trägerplatte entfernt. Somit ergibt sich eine planare Fläche, auf die übliche Sekundärmaßnahmen wie beispielsweise Dämpfungsbleche aufgebracht werden können. Da beim Produktionsverfahren nahezu kein Material der Rückenplatte verloren geht, ändert sich die Masse der Rückenplatte nur unwesentlich. Somit können bereits abgestimmte Sekundärmaßnahmen weiterverwendet werden, da sich die Eigenfrequenz der Rückenplatte, wenn überhaupt, nur unwesentlich verändert.
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Wie bereits oben erwähnt, haben die hohlen Fließbohrungen außerdem den Vorteil, dass sie die sogenannten Ausgasungs- bzw. Stopfenlöcher ersetzen können, die je nach Rückenplatte vorhanden sind.
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Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wenigstens ein Bolzen in die Durchgangsausnehmung des Belagträgers eingesetzt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Innengewinde in die wenigstens eine Durchgangsausnehmung eingebracht wird, so dass es auf einfache Weise möglich ist, dass der wenigstens eine Bolzen mittels eines Außengewindes in die ein Innengewinde aufweisende Durchgangsausnehmung eingeschraubt wird.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erdfindung ragt die Durchgangsausnehmung von der Belagträgerseite her in die Zwischenschicht, insbesondere bis unterhalb einer Verschleißgrenze in den Reibbelag.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird ein beim Fließbohren bzw. Fließformen entstehender Bund auf der dem Reibbelag abgewandten Seite des Belagträgers entfernt, so dass sich eine im Wesentlichen planare Fläche auf dieser Belagträgerseite bildet. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Dämpfungsblech auf dieser Belagträgerseite aufgebracht werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Sensor in die wenigstens eine Durchgangsausnehmung eingebracht, insbesondere in die ein Innengewinde aufweisende Durchgangsausnehmung eingeschraubt wird.
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Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Dabei zeigen zum Teil schematisch:
- 1 einen Bremsbelag mit einem Belagträger und einem daran angeordneten Reibbelag,
- 2 einen Bremsbelag gemäß 1, wobei der Reibbelag mittels wenigstens eines Bolzens an dem Belagträger festgelegt ist und
- 3 einen Bremsbelag gemäß 1 mit einem daran angeordneten Sensor.
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Gleiche oder gleichwirkende Bauteile werden in den nachfolgend dargestellten Figuren der Zeichnung anhand einer Ausführungsform mit Bezugszeichen versehen, um die Lesbarkeit zu verbessern.
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Aus 1 geht ein Bremsbelag 1 mit einem Belagträger 4 und einem daran angeordneten Reibbelag 6 hervor. Dieser Reibbelag 6 weist eine Reibfläche 7 auf und ist in der Regel bis zu einer Verschleißgrenze 12 abnutzbar.
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Wie aus 1 weiter hervorgeht, ist auf der Reibbelagsseite 2 des Belagträgers 4 der Reibbelag 6, bzw. zunächst eine optionale Zwischenschicht 8 des Reibbelags 6, angeordnet. Darüber folgt die Verschleißgrenze 12 des Reibbelags 6. Der verschleißbare oder abnutzbare Teil des Reibbelags 6 ist oberhalb der Verschleißgrenze 12 angeordnet und schließt mit einer Reibfläche 7 für Reibpartner ab.
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Der Belagträger 4 weist vorliegend eine Vielzahl von Verankerungselementen, insbesondere Durchgangsausnehmungen 14 mit jeweils einem zur Reibbelagsseite 2 des Belagträgers 4 ausgebildeten Vorsprung 17 bzw. einem Bund zur Aufnahme von Scherkräften auf. Die Durchgangsausnehmungen 14 sind vorliegend im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgestaltet, können im Sinne der Erfindung alternativ auch andere geometrische Formen aufweisen.
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1 zeigt weiter, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Durchgangsausnehmung 14 und der Vorsprung 17 einstückig ausgebildet sind.
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Wie 1 weiter zeigt, ragen die wenigstens eine Durchgangsausnehmung 14 und der Vorsprung 17 bis unterhalb der Verschleißgrenze 12 in den Reibbelag 6 hinein.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Reibbelag 6 eine Zwischenschicht 8 auf, die an der Reibbelagsseite 2 des Belagträgers 4 angeordnet ist, wodurch die Verbindung zwischen Belag 6 und Trägerplatte 4 weiter optimiert wird. Darüber hinaus dient die Zwischenschicht 8 zur Dämpfung zwischen Belagträger 4 und Reibbelag 6 und somit der Geräuschoptimierung beim Bremsen.
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Wir 1 weiter zu entnehmen ist, ragt die Durchgangsausnehmung 14 bis in diese Zwischenschicht 8.
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Wie erwähnt, ist der Reibbelag 6 bis zu der Verschleißgrenze 12 abnutzbar. Diese Verschleißgrenze 12 ist von dem konkreten Einsatzzweck abhängig und darf im ordnungsgemäßen Betrieb nicht unterschritten werden. Denn ansonsten könnte es vorkommen, dass der in Richtung Reibbelag 6 hervorstehende Vorsprung 17 zum Halten des Reibbelags 6 am Belagträger 4 und zur Aufnahme von Scherkräften und/oder ein zur weiteren Verbesserung des Haltes des Reibbelags 6 am Belagträger 4 vorgesehener, in 2 dargestellter Bolzen 10 im regulären Betrieb mit dem Reibpartner des Bremsbelags 1, beispielsweise einer Bremsscheibe oder einer Bremstrommel, in Berührung kommt. Aufgrund der Verschleißgrenze 12 wechselwirkt nur der Reibbelag 6 selbst mit dem entsprechenden Reibpartner, was die Auslegung des Reibbelags 6 hinsichtlich Geräuschentwicklung und Bremsverhalten vereinfacht.
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Wenn das Verankerungselement, insbesondere die Durchgangsausnehmung 14 mit Vorsprung bzw. Bund 17 bis zur Verschleißgrenze 12 ragt, ist es darüber hinaus möglich, das sich mit dem Erreichen der Verschleißgrenze 12 eintretende plötzliche Wechselwirken zwischen der Durchgangsausnehmung 14 und dem Reibpartner verändernde Brems- und/oder Geräuschverhalten als Verschleißindikator zu nutzen.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Reibbelag 6 mittels des wenigstens einen Bolzens 10 an dem Belagträger 4 festgelegt ist. Der Bolzen 10 ragt hierbei bis vorzugsweise unterhalb der Verschleißgrenze 12 in den Reibbelag 6 hinein, so dass er zumindest bei nicht vollständig abgenutztem Reibbelag 6 unterhalb der Reibfläche 7 des Reibbelags 6 bleibt. In der in 2 gezeigten Ausführungsform ragt der Bolzen 10 bis über die Verschleißgrenze 12 in den Reibbelag 6 hinein.
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Zur Festlegung des Bolzens 10 am Bremsbelag 2 kann die Durchgangsausnehmung 14 ein Innengewinde 15 aufweisen, so dass der Bolzen 10 mittels eines Außengewindes 11 in die Durchgangsausnehmung 14 mit Innengewinde 15 auf einfache Weise eingeschraubt werden kann.
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Wie 3 zeigt, kann ein Sensor 16, insbesondere zur Bestimmung des Verschleißgrades des Bremsbelags 2, in der Durchgangsausnehmung 14 aufgenommen werden. Dies kann ebenfalls mittels eines Außengewindes 18 am Sensor 16 umgesetzt werden, so dass der Sensor 16 in die ein Innengewinde 15 aufweisende Durchgangsausnehmung 14 eingeschraubt wird. In 3 ist der Sensor 16 mit Anschlussleitung in der montierten, d.h. in den Bremsbelag eingeschraubten, Stellung dargestellt.
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Ferner kann der Bremsbelag 2 auf der dem Reibbelag 6 abgewandten Seite 3, d.h. der sogenannten Kolbenseite des Belagträgers 4, ein Dämpfungsblech 9 aufweisen, wie 1 zeigt.
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Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung eines Bremsbelags 2 beschrieben, welches folgende Verfahrensschritte aufweist:
- - Bereithalten eines Belagträgers 4;
- - Partiell thermische Behandlung des Belagträgers 4 mittels Fließformverfahren und Ausbildung von wenigstens einer, vorzugsweise im Wesentlichen zylindrischen, Durchgangsausnehmung 14 in dem Belagträger 4 mit einem zur Reibbelagseite 18 des Belagträgers 4 ausgebildeten Vorsprung 17 zur Aufnahme von Scherkräften;
- - Bereithalten von Reibmaterial 5 mit oder ohne Zwischenschicht 8;
- - Positionieren des Belagträgers 4 relativ zum Reibmaterial 5 mit oder ohne Zwischenschicht 8;
- - Verpressen des Belagträgers 4 mit dem Reibmaterial 5 mit oder ohne Zwischenschicht 8.
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Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass die Verfahrensschritte in einer anderen Reihenfolge ablaufen, insbesondere, dass ein Fließformen erst nach dem Pressen des Reibbelags 6 stattfindet.
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Beim Fließformen wird in der Regel ein mit hoher Geschwindigkeit rotierender Kegel auf das zu bearbeitende Werkstück gedrückt. Die Reibung zwischen Kegel und Werkstück erhitzt den Kontaktbereich und macht ihn somit warmumformbar, so dass die Durchgangsausnehmung 14 im Belagträger 4 entsteht. Der Durchmesser und die Höhe dieser, vorzugsweise im Wesentlichen zylindrischen, Durchgangsausnehmung 14 können durch den Prozess des Fließbohrens eingestellt werden. Auf diese Weise kann die Durchgangsausnehmung bis ins Reibmaterial hinein ausgebildet werden, so dass ein nochmals verbesserter Halt zwischen Reibbelag 6 und Belagträger 4 gewährleistet ist. Je höher der Vorsprung 17 in das Reibmaterial 5 des Reibbelags 6 und die Zwischenschicht 8 ragt, desto höher ist die Scherfestigkeit. In der Praxis kommt es manchmal aufgrund von thermischen und mechanischen Belastungen zu einem Reißen der Verbindung zwischen Zwischenschicht und Reibmaterial. Führt man die Durchgangsausnehmung bis in das Reibmaterial aus, so wird eine mechanische Rückhaltung des Reibmaterials gewährleistet.
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Durch den Einsatz eines entsprechenden Fließformers wird der beim Fließen entstehende weitere Bund 13 auf der Kolbenseite, das heißt der dem Reibbelag 6 abgewandten Seite 3 des Belagträgers 4 entfernt. Gleichzeitig kann eine Senkung vorgenommen werden. Somit ergibt sich eine planare Fläche, auf die übliche Sekundärmaßnahmen wie beispielsweise das Dämpfungsblech 9 aufgebracht werden können. Da beim Produktionsverfahren nahezu kein Material des Belagträgers 4 verloren geht, ändert sich die Masse des Belagträgers 4 nur unwesentlich. Somit können bereits abgestimmte Sekundärmaßnahmen weiterverwendet werden, da sich die Eigenfrequenz des Belagträgers 4, wenn überhaupt, nur unwesentlich verändert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bremsbelag
- 2
- Reibbelagseite des Belagträgers
- 3
- Kolbenseite, Reibbelag abgewandte Seite des Belagträgers
- 4
- Belagträger
- 5
- Reibmaterial
- 6
- Reibbelag
- 7
- Reibfläche
- 8
- Zwischenschicht
- 9
- Dämpfungsblech
- 10
- Bolzen
- 11
- Außengewinde des Bolzens
- 12
- Verschleißgrenze
- 13
- Bund (entfernt) und Senkung
- 14
- Durchgangsausnehmung
- 15
- Innengewinde der Durchgangsausnehmung
- 16
- Sensor
- 17
- Vorsprung
- 18
- Außengewinde des Sensors
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19953438 A1 [0010]
- EP 0731288 B1 [0014]
- DE 10257353 A1 [0016]
- WO 2012/130587 A2 [0017]
- WO 2014/075979 A1 [0018]
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- DE 19751871 A1 [0020]
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