DE112010001176T5 - friction pair - Google Patents
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-
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Abstract
Ein Reibpaar, das mittels gegenseitiger Gleitreibung eine Reibungskraft erzeugt umfasst: ein erstes Reibmaterial (1), das erste harte Teilchen (11) und ein Harz (12) mit einer geringeren Mohshärte als die ersten harten Teilchen (11) enthält; und ein zweites Reibmaterial (2), das zweite harte Teilchen (21) und entweder ein metallisches Material oder ein anorganisches Material (24) mit einer geringeren Mohshärte als die zweiten harten Teilchen (21) und einer höheren Mohshärte als das Harz (12) enthält. Das Harz (12) des ersten Reibmaterials (1) umgibt die gesamte Oberfläche der ersten harten Teilchen (11), und das metallische Material oder anorganische Material (24) des zweiten Reibmaterials (2) bildet eine Matrix, in der die zweiten harten Teilchen (21) eingebettet sind.A friction pair which generates a friction force by means of mutual sliding friction comprises: a first friction material (1) containing first hard particles (11) and a resin (12) with a lower Mohs hardness than the first hard particles (11); and a second friction material (2) containing second hard particles (21) and either a metallic material or an inorganic material (24) having a lower Mohs hardness than the second hard particles (21) and a higher Mohs hardness than the resin (12) . The resin (12) of the first friction material (1) surrounds the entire surface of the first hard particles (11), and the metallic material or inorganic material (24) of the second friction material (2) forms a matrix in which the second hard particles ( 21) are embedded.
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf ein Reibpaar, das eine zufriedenstellende Verschleißbeständigkeit sowie zufriedenstellende Geräuscheigenschaften, Schwingungseigenschaften und Bremseigenschaften zeigt.The invention relates to a friction pair which exhibits satisfactory wear resistance as well as satisfactory noise characteristics, vibration characteristics and braking characteristics.
2. Beschreibung des Stands der Technik2. Description of the Related Art
Bremsklötze, Bremsbeläge, Kupplungsbeläge und andere Reibmaterialien, die in Industriemaschinen, Schienenfahrzeugen, Frachtfahrzeugen, Automobilen und dergleichen verwendet werden, müssen eine hohe Zuverlässigkeit und ein zunehmend höheres Leistungsvermögen haben, um Sicherheit zu gewährleisten. Da Reibmaterialien kinetische Energie durch Reibung in Wärme umwandeln, müssen sie insbesondere ausreichende Wärmebeständigkeit gegenüber der beim Bremsen erzeugten Reibungswärme haben. Unter dem Gesichtspunkt der Laufstabilität müssen die Reibmaterialien außerdem Reibeigenschaften zeigen, die bei Änderungen von Temperatur und Wetterbedingungen konstant bleiben, die über eine lange Zeitdauer überragende Verschleißbeständigkeit mit geringen Änderungen der Eigenschaften haben und die keine Geräusche, etwa ein Quietschen beim Bremsen, oder Fahrzeugschwingungen erzeugen. Angesichts des Produktwerts und der Laufruhe von Fahrzeugen sind insbesondere Geräusche und Schwingungen, die sich Reibschwingungen des Reibmaterials zuschreiben lassen, sind ein wichtiges technisches Problem.Brake pads, brake pads, clutch linings, and other friction materials used in industrial machinery, rail vehicles, freight vehicles, automobiles, and the like, must have high reliability and increasingly higher performance to ensure safety. In particular, since friction materials convert kinetic energy into heat by friction, they must have sufficient heat resistance to the frictional heat generated during braking. From the point of view of running stability, the friction materials must also exhibit frictional properties which remain constant with changes in temperature and weather conditions, which over a long period of time have superior wear resistance with little change in properties and which produce no noise such as squealing during braking or vehicle vibration. In particular, in view of the product value and smoothness of vehicles, noises and vibrations attributable to friction vibrations of the friction material are an important technical problem.
Um diese Erfordernisse zu erfüllen, werden Reibmaterialien im Allgemeinen durch Kombination mehrer Arten von Bestandteilen ausgebildet. Zum Beispiel werden verschiedene Kombinationen von Fasergrundmaterialien zur Beibehaltung der Form des Reibmaterials, von Bindemitteln, die Bestandteile wie Fasergrundmaterialien binden, und von Füllstoffen zum Einstellen verschiedener Eigenschaften der Reibmaterialien (etwa zur Einstellung und Stabilisierung von Verschleißbeständigkeit, Wärmebeständigkeit oder Reibungskoeffizient) verwendet. Reibmaterialien werden hergestellt, indem ein Ausgangsmaterialgemisch, das durch Mischen dieser Bestandteile mit einem Mischer erzielt wird, durch Heißpressen ausgehärtet wird, gefolgt von Formen, bei Bedarf Schleifen und Auf-Maß-bringen. In das Reibmaterial werden harte Teilchen hoher Härte eingemischt, die hochwirksam den Reibungskoeffizienten des Reibmaterials erhöhen, um die Bremseigenschaften des Reibmaterials zu verbessern. Obwohl die Bremseigenschaften durch Erhöhen der Menge an harten Teilchen verbessert werden können, kann das Gegenmaterial durch die harten Teilchen an Verschleiß leiden. Ein durch die harten Teilchen verursachter lokaler Verschleiß führt zu einem ungleichmäßigen Verschleiß der Reibfläche des Gegenmaterials, während auf der Reibfläche Abrieb von dem verschlissenen Gegenmaterial zurückbleiben kann, wodurch der Verschleiß der Reibflächen des Reibpaars verschärft wird. Dadurch kann das Reibmaterial eine geringere Verschleißbeständigkeit haben, während es wahrscheinlicher ist, dass Geräusche und Schwingungen auftreten. Es fällt daher schwer, bei einem Reibmaterial gute Bremseigenschaften beizubehalten, während hervorragende Verschleißbeständigkeit, Geräuscheigenschaften und Schwingungseigenschaften gewährleistet werden.To meet these requirements, friction materials are generally formed by combining a plurality of types of components. For example, various combinations of fiber base materials are used to maintain the shape of the friction material, binders that bind components such as fiber bases, and fillers to adjust various properties of the friction materials (such as adjustment and stabilization of wear resistance, heat resistance or coefficient of friction). Friction materials are made by curing a raw material mixture obtained by mixing these ingredients with a mixer by hot pressing, followed by molding, grinding and sizing if necessary. Into the friction material are mixed hard particles of high hardness, which highly effectively increase the friction coefficient of the friction material to improve the braking properties of the friction material. Although the braking properties can be improved by increasing the amount of hard particles, the counter material can suffer from wear by the hard particles. Local wear caused by the hard particles results in uneven wear of the friction surface of the mating material while abrasion from the worn mating material may remain on the friction surface, thereby exacerbating the wear of the friction surfaces of the friction couple. This allows the friction material to have less wear resistance, while more likely to cause noise and vibration. It is therefore difficult to maintain good braking properties in a friction material, while ensuring excellent wear resistance, noise characteristics and vibration characteristics.
Um die obigen Probleme zu lösen, beschreibt die Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung 2003-268352 (
Die in der
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION
Die Erfindung stellt ein Reibpaar zur Verfügung, das Verschleißbeständigkeit, Geräuscheigenschaften, Schwingungseigenschaften und Bremseigenschaften besitzt.The invention provides a friction pair having wear resistance, noise characteristics, vibration characteristics and braking characteristics.
Ein Reibpaar gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung erzeugt mittels gegenseitiger Gleitreibung eine Reibungskraft und umfasst: ein erstes Reibmaterial, das erste harte Teilchen und ein Harz mit geringerer Mohshärte als die ersten harten Teilchen enthält, wobei das Harz die gesamte Oberfläche der ersten harten Teilchen umgibt; und ein zweites Reibmaterial, das zweite harte Teilchen und entweder ein metallisches Material oder ein anorganisches Material mit geringerer Mohshärte als die zweiten harten Teilchen und einer höheren Mohshärte als das Harz enthält, wobei das metallische Material oder das anorganische Material eine Matrix des zweiten Reibmaterials bildet, in der die zweiten harten Teilchen eingebettet sind.A friction pair according to a first aspect of the invention generates frictional force by means of mutual sliding friction and comprises: a first friction material containing first hard particles and a resin having lower Mohs hardness than the first hard particles, the resin surrounding the entire surface of the first hard particles; and a second friction material containing the second hard particle and either a metallic material or an inorganic material having a lower Mohs hardness than the second hard particles and having a higher Mohs hardness than the resin, the metallic material or the inorganic material forming a matrix of the second friction material, in which the second hard particles are embedded.
Das Reibpaar besitzt einen Spannungsverteilungsmechanismus, durch den selbst dann, wenn auf das Reibpaar eine Spannung wirkt, die auf die ersten harten Teilchen oder die zweiten harten Teilchen aufgebrachte Spannung von dem Harz, dem metallischen Material oder dem anorganischen Material ausreichend absorbiert wird. Dadurch ist es weniger wahrscheinlich, dass die ersten harten Teilchen oder die zweiten harten Teilchen einer über die Fließspannung hinausgehenden Spannung ausgesetzt werden. Daher kann das Reibpaar mittels der ersten harten Teilchen und der zweiten harten Teilchen eine hohe Reibungskraft erzeugen, während eine hervorragende Reibungskraftstabilität und Unterdrückung von Geräuschen und Schwingungen erreicht wird.The friction pair has a stress distribution mechanism by which, even when a stress acts on the friction pair, the stress applied to the first hard particles or the second hard particles is sufficiently absorbed by the resin, the metallic material or the inorganic material. As a result, the first hard particles or the second hard particles are less likely to be exposed to stress beyond the yield stress. Therefore, the frictional pair can generate a high frictional force by means of the first hard particles and the second hard particles while achieving excellent friction force stability and suppression of noise and vibration.
In dem obigen Reibpaar kann das erste Reibmaterial außerdem ein elastisches Material enthalten, das eine Matrix des ersten Reibmaterials bildet, in der die harzbeschichteten harten Teilchen, in denen die ersten harten Teilchen durch das Harz beschichtet sind, eingebettet sind. Das Reibpaar kann außerdem mindestens eine der folgenden ersten bis vierten Bedingungen erfüllen:
- 1. Das erste Reibmaterial enthält außerdem erste anorganische Teilchen mit eiMohshärtner geringeren e als die ersten harten Teilchen, und ein erstes Verhältnis rc/rf des mittleren Durchmessers rc der harzbeschichteten harten Teilchen bezüglich des mittleren Durchmessers rf der ersten anorganischen Teilchen beträgt mindestens 0,2;
- 2. das zweite Reibmaterial enthält außerdem zweite anorganische Teilchen mit ärteiner geringeren Mohshe als die zweiten harten Teilchen, und ein zweites Verhältnis RA/RF des mittleren Durchmessers RA der zweiten harten Teilchen bezüglich des mittleren Durchmessers RF der zweiten anorganischen Teilchen beträgt mindestens 0,2;
- 3. das erste Reibmaterial erfüllt die unten stehende Formel (1); und
- 4. das erste Reibmaterial und das zweite Reibmaterial erfüllen die unten stehende Formel (2).
- 1. The first friction material also contains first inorganic particles having harder than the first hard particles, and a first ratio r c / r f of the average diameter r c of the resin-coated hard particles with respect to the mean diameter r f of the first inorganic particles is at least 0.2;
- 2. the second friction material also includes second inorganic particles having ärteiner lower Mohshe than the second hard particles, and a second ratio R A / R F of the average diameter R A of the second hard particles is relative to the mean diameter R F of the second inorganic particles at least 0.2;
- 3. the first friction material satisfies the formula (1) below; and
- 4. The first friction material and the second friction material satisfy the formula (2) below.
- In der Formel (1) ist s die durchschnittliche Schichtdicke des Harzes in den harzbeschichteten harten Teilchen, Eb ist der Elastizitätsmodul des Harzes, Em ist der Elastizitätsmodul des elastischen Materials, und ra ist der mittlere Durchmesser der ersten harten Teilchen, wobei Em > Eb gilt.In the formula (1), s is the average layer thickness of the resin in the resin-coated hard particles, E b is the elastic modulus of the resin, E m is the elastic modulus of the elastic material, and r a is the mean diameter of the first hard particles, where E m > E b applies.
In der Formel (2) ist Ca die Konzentration (Vol.-%) der ersten harten Teilchen in dem ersten Reibmaterial, CA ist die Konzentration (Vol.-%) der zweiten harten Teilchen in dem zweiten Reibmaterial, ra ist der mittlere Durchmesser der ersten harten Teilchen in dem ersten Reibmaterial, RA ist der mittlere Durchmesser der zweiten harten Teilchen in dem zweiten Reibmaterial, σ1 ist die Fließspannung des ersten Reibmaterials, und σ2 ist die Fließspannung des zweiten Reibmaterials, wobei σ1 = 10 bis 100 MPa, σ2 = 100 bis 800 MPa und CA = 0,1 bis 95 Vol.-% gilt.In the formula (2), C a is the concentration (vol%) of the first hard particles in the first friction material, C A is the concentration (vol%) of the second hard particles in the second friction material, r a is the mean diameter of the first hard particles in the first friction material, R A is the mean diameter of the second hard particles in the second friction material, σ 1 is the yield stress of the first friction material, and σ 2 is the yield stress of the second friction material, where σ 1 = 10 to 100 MPa, σ 2 = 100 to 800 MPa and C A = 0.1 to 95 vol .-% applies.
Bei einem Reibpaar mit den obigen Merkmalen gewährleistet das elastische Material in dem ersten Reibmaterial, dass sich die gesamten Reibflächen der Reibmaterialien einander berühren. Dies erlaubt es, eine Reibungskraft zwischen den gesamten Reibflächen zu erzeugen. Wenn das Reibpaar mit den obigen Merkmalen die erste Bedingung erfüllt, beträgt das erste Verhältnis rc/rf mindestens 0,2. Dadurch wirkt eine Druckspannung, die in dem ersten Reibmaterial erzeugt wird, auch auf die harzbeschichteten harten Teilchen, wodurch die Spannung selbst dann gleichmäßig über das gesamte erste Reibmaterial übertragen wird, wenn sich die harzbeschichteten harten Teilchen in der Mitte einer dicht gepackten Struktur befinden, die von vier ersten anorganischen Teilchen gebildet wird. Wenn das Reibpaar mit den obigen Merkmalen die zweite Bedingung erfüllt, beträgt das zweite Verhältnis RA/RF mindestens 0,2. Dadurch wirkt eine Druckspannung, die in dem zweiten Reibmaterial erzeugt wird, auch auf die harten Teilchen, wodurch eine Spannung selbst dann gleichmäßig über das gesamte zweite Reibmaterial übertragen wird, wenn sich die zweiten harten Teilchen in der Mitte einer dicht gepackten Struktur befinden, die von vier zweiten anorganischen Teilchen gebildet wird. Wenn das Reibpaar mit den obigen Merkmalen zudem die dritte Bedingung erfüllt, konzentriert sich die Spannung, indem eine geeignete Beschichtungsdicke s eingestellt wird, in den ersten harten Teilchen. Wenn das Reibpaar mit den obigen Merkmalen zudem die vierte Bedingung erfüllt, kann bei den ersten harten Teilchen und den zweiten harten Teilchen außerdem das Auftreten von Fließen unterdrückt werden. In a friction pair having the above features, the elastic material in the first friction material ensures that the entire friction surfaces of the friction materials contact each other. This makes it possible to generate a friction force between the entire friction surfaces. When the friction pair having the above features satisfies the first condition, the first ratio r c / r f is at least 0.2. Thereby, a compressive stress generated in the first friction material also acts on the resin-coated hard particles, whereby even when the resin-coated hard particles are in the middle of a close-packed structure, the stress is uniformly transmitted throughout the first friction material is formed by four first inorganic particles. When the friction pair having the above features satisfies the second condition, the second ratio R A / R F is at least 0.2. Thereby, a compressive stress generated in the second friction material also acts on the hard particles, whereby a stress is transmitted evenly over the entire second friction material even if the second hard particles are in the middle of a densely packed structure, which four second inorganic particles is formed. In addition, when the friction pair having the above features satisfies the third condition, the stress concentrates by setting an appropriate coating thickness s in the first hard particles. In addition, if the friction pair having the above features satisfies the fourth condition, the occurrence of flow in the first hard particles and the second hard particles can be suppressed.
Das Reibpaar kann auch sämtliche der ersten bis vierten Bedingungen erfüllen.The friction pair can also fulfill all of the first to fourth conditions.
Bei dem obigen Reibpaar können die ersten harten Teilchen und/oder die zweiten harten Teilchen eine Mohshärte von mindestens 4,5 haben.In the above friction pair, the first hard particles and / or the second hard particles may have a Mohs hardness of at least 4.5.
Ein Reibpaar mit den obigen Merkmalen kann noch höhere Reibungskräfte erzielen, während eine hervorragende Reibungskraftstabilität und Unterdrückung von Geräuschen und Schwingungen erreicht wird. Ein Reibpaar mit den obigen Merkmalen verwendet harte Teilchen, die eine hohe Fließspannung haben. Dadurch kommt es in den harten Teilchen nicht leicht zu einem Fließen, da die auf die ersten und zweiten Reibmaterialien wirkende Spannung nur eine Verschiebung der Bestandteile auslöst, die die harten Teilchen an der äußersten Oberfläche der Materialien umgeben. Dies verringert den Verschleiß und verbessert die Verschleißbeständigkeit der Reibmaterialien.A friction pair having the above features can achieve even higher friction forces while achieving excellent friction force stability and noise and vibration suppression. A friction pair having the above features uses hard particles that have a high yield stress. As a result, the flow in the hard particles is not easy to flow, since the stress acting on the first and second friction materials causes only a displacement of the constituents surrounding the hard particles on the outermost surface of the materials. This reduces wear and improves the wear resistance of the friction materials.
Das obige Reibpaar kann die dritte Bedingung erfüllen, wobei der Elastizitätsmodul Eb des Harzes mindestens 1 GPa betragen kann.The above friction pair may satisfy the third condition, wherein the elastic modulus E b of the resin may be at least 1 GPa.
Bei dem oben beschriebenen Reibpaar verhindert ein Harz mit ausreichendem Elastizitätsmodul, dass sich die ersten harten Teilchen von dem ersten Reibmaterial ablösen, wenn das erste Reibmaterial gerieben wird. Darüber hinaus erreicht das Reibpaar eine geeignetere Spannung, der die ersten harten Teilchen ausgesetzt werden, und einen geeigneteren Überstandsbetrag der ersten harten Teilchen von der ersten Reibfläche. Das Reibpaar unterdrückt außerdem bei den ersten harten Teilchen das Auftreten von Fließen.In the friction pair described above, a resin having a sufficient modulus of elasticity prevents the first hard particles from peeling off the first friction material when the first friction material is rubbed. In addition, the friction pair reaches a more suitable stress to which the first hard particles are exposed and a more suitable protrusion amount of the first hard particles from the first friction surface. The friction pair also suppresses the occurrence of flow in the first hard particles.
Bei dem obigen Reibpaar kann das Harz mindestens ein nichtkristallines Harz enthalten, das aus der aus Polyimiden, Polyamidimiden, Polycarbonaten, Polyphenylenether, Polyallylaten, Polysulfonen und Polyethersulfonen bestehenden Gruppe gewählt ist.In the above friction pair, the resin may contain at least one non-crystalline resin selected from the group consisting of polyimides, polyamide-imides, polycarbonates, polyphenylene ethers, polyallylates, polysulfones and polyethersulfones.
Die Auswahl eines geeigneten nichtkristallinen Harzes ergibt eine noch geeignetere Spannung, der die ersten harten Teilchen ausgesetzt werden, und einen noch geeigneteren Überstandsbetrag der ersten harten Teilchen von der ersten Reibfläche.The selection of a suitable non-crystalline resin results in an even more suitable stress to which the first hard particles are exposed and a still more suitable amount of protrusion of the first hard particles from the first friction surface.
Das obige Reibpaar kann die erste Bedingung und/oder die zweite Bedingung erfüllen, und die ersten anorganischen Teilchen und/oder die zweiten anorganischen Teilchen können eine Mohshärte haben, die nicht mehr als vier beträgt.The above friction pair may satisfy the first condition and / or the second condition, and the first inorganic particles and / or the second inorganic particles may have a Mohs hardness of not more than four.
Das Reibpaar mit den obigen Merkmalen verwendet die ersten anorganischen Teilchen und/oder die zweiten anorganischen Teilchen, die eine geringe Fließspannung haben. Daher brechen die ersten harten Teilchen und/oder die zweiten harten Teilchen in den harzbeschichteten harten Teilchen nicht, wenn das erste und das zweite Reibmaterial einer Spannung ausgesetzt werden. Dies ermöglicht es, bei den Reibmaterialien den Verschleiß zu verringern und eine gewünschte Verschleißbeständigkeit zu erreichen.The friction pair having the above features uses the first inorganic particles and / or the second inorganic particles having a low yield stress. Therefore, the first hard particles and / or the second hard particles do not break in the resin-coated hard particles when the first and second friction materials are subjected to stress. This makes it possible to reduce the wear in the friction materials and to achieve a desired wear resistance.
Das obige Reibpaar kann die dritte Bedingung erfüllen, und der Elastizitätsmodul Em des elastischen Materials kann mindestens 1 GPa betragen.The above friction pair may satisfy the third condition, and the elastic modulus E m of the elastic material may be at least 1 GPa.
Bei dem Reibpaar mit den obigen Merkmalen erreicht ein elastisches Material mit einem ausreichenden Elastizitätsmodul eine geeignetere Spannung, der die ersten harten Teilchen ausgesetzt werden, und einen geeigneteren Überstandsbetrag der ersten harten Teilchen von der ersten Reibfläche. In the friction pair having the above features, an elastic material having a sufficient elastic modulus reaches a more suitable stress to which the first hard particles are exposed and a more suitable protrusion amount of the first hard particles from the first friction surface.
Das elastische Material kann mindestens ein Harz enthalten, das aus der aus Phenolharzen, modifizierten Phenolharzen, Aminoharzen, Furanharzen, ungesättigten Polyesterharzen, Diallylphthalatharzen, Alkydharzen, Epoxidharzen, wärmehärtenden Polyamidimidharzen, wärmehärtenden Polyimidharzen und Silikonharzen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.The elastic material may contain at least one resin selected from the group consisting of phenol resins, modified phenolic resins, amino resins, furan resins, unsaturated polyester resins, diallyl phthalate resins, alkyd resins, epoxy resins, thermosetting polyamideimide resins, thermosetting polyimide resins, and silicone resins.
Bei dem Reibpaar mit den obigen Merkmalen erreicht die Auswahl eines geeigneten elastischen Materials eine geeignetere Spannung, der die ersten harten Teilchen ausgesetzt werden, und einen geeigneteren Überstandsbetrag der ersten harten Teilchen von der ersten Reibfläche.In the friction pair having the above features, the selection of a suitable elastic material achieves a more suitable stress to which the first hard particles are exposed and a more suitable protrusion amount of the first hard particles from the first friction surface.
Das obige Reibpaar kann die erste Bedingung und/oder die zweite Bedingung erfüllen, und das erste Verhältnis rc/rf und/oder das zweite Verhältnis RA/RF kann/können mindestens 0,3 betragen. Alternativ können sowohl die erste Bedingung als auch die zweite Bedingung erfüllt sein, und sowohl das erste Verhältnis als auch das zweite Verhältnis können 0,3 oder mehr betragen.The above friction pair may satisfy the first condition and / or the second condition, and the first ratio r c / r f and / or the second ratio R A / R F may be at least 0.3. Alternatively, both the first condition and the second condition may be satisfied, and both the first ratio and the second ratio may be 0.3 or more.
Das Reibpaar mit den obigen Merkmalen erlaubt mindestens eine der folgenden Wirkungen. Bei einem ersten Verhältnis von mindestens 0,3 kann in den harzbeschichteten harten Teilchen selbst dann, wenn sich die harzbeschichteten harten Teilchen in der Mitte einer dicht gepackten Struktur befinden, die von vier ersten anorganischen Teilchen gebildet wird, zuverlässiger eine Spannung erzeugt werden, wenn in dem ersten Reibmaterial eine Druckspannung auftritt. Bei einem zweiten Verhältnis von mindestens 0,3 kann in den zweiten harten Teilchen selbst dann, wenn sich die zweiten harten Teilchen in der Mitte einer dicht gepackten Struktur befinden, die von vier zweiten anorganischen Teilchen gebildet wird, zuverlässiger eine Spannung erzeugt werden, wenn in dem zweiten Reibmaterial eine Druckspannung auftritt.The friction pair having the above features allows at least one of the following effects. At a first ratio of at least 0.3, in the resin-coated hard particles, even when the resin-coated hard particles are in the middle of a close-packed structure formed by four first inorganic particles, stress can be more reliably generated when in the first friction material, a compressive stress occurs. At a second ratio of at least 0.3, in the second hard particles, even when the second hard particles are in the middle of a close-packed structure formed of four second inorganic particles, stress can be more reliably generated when in the second friction material, a compressive stress occurs.
Das erste Reibmaterial kann insgesamt mindestens 5 Vol.-% der harzbeschichteten harten Teilchen und des elastischen Materials enthalten, wobei das Volumenverhältnis der harzbeschichteten harten Teilchen zu dem elastischen Material von 2:1 bis 1:50 reichen kann.The first friction material may contain a total of at least 5% by volume of the resin-coated hard particles and the elastic material, and the volume ratio of the resin-coated hard particles to the elastic material may range from 2: 1 to 1:50.
Bei dem Reibpaar mit den obigen Merkmalen kann eine hervorragende Reibungskraftstabilität und Geräusch- und Schwingungsunterdrückung erreicht werden, wenn das erste Reibmaterial die harzbeschichteten harten Teilchen und das elastische Material in geeigneteren Mengen enthält. Bei dem oben beschriebenen Reibpaar kann darüber hinaus eine hervorragende Reibungskraftstabilität und Geräusch- und Schwingungsunterdrückung erreicht werden, wenn das Volumenverhältnis der harzbeschichteten harten Teilchen und des elastischen Materials in einen geeigneten Bereich fällt.In the friction pair having the above features, excellent friction force stability and noise and vibration suppression can be achieved when the first friction material contains the resin-coated hard particles and the elastic material in more suitable amounts. In the above-described friction pair, moreover, excellent friction force stability and noise and vibration suppression can be achieved when the volume ratio of the resin-coated hard particles and the elastic material falls within an appropriate range.
Bei dem obigen Reibpaar kann der Elastizitätsmodul des ersten Reibmaterials 100 bis 300 MPa betragen.In the above friction pair, the elastic modulus of the first friction material may be 100 to 300 MPa.
Das Reibpaar mit den obigen Merkmalen verhindert, dass unter Reibung die ersten harten Teilchen von dem ersten Reibmaterial abfallen. Darüber hinaus erreicht das Reibpaar eine geeignetere Spannung, der die ersten harten Teilchen ausgesetzt werden, und einen geeigneteren Überstandsbetrag der ersten harten Teilchen von der ersten Reibfläche. Das Reibpaar mit den obigen Merkmalen kann bei den ersten harten Teilchen auch das Auftreten eines Fließens unterdrücken.The friction pair having the above features prevents the first hard particles from falling off the first friction material under friction. In addition, the friction pair reaches a more suitable stress to which the first hard particles are exposed and a more suitable protrusion amount of the first hard particles from the first friction surface. The friction pair having the above features can also suppress the occurrence of flow in the first hard particles.
Bei dem obigen Reibpaar kann die Oberflächenrauheit der Reibfläche des zweiten Reibmaterials nicht mehr als 10 μm betragen.In the above friction pair, the surface roughness of the friction surface of the second friction material may be not more than 10 μm.
Das Reibpaar mit den obigen Merkmalen erlaubt ein gutes erstes Einbremsen und ermöglicht es, Reibungskraftschwankungen und Verschleißzunahmen zu unterdrücken.The friction pair having the above features allows a good first braking and makes it possible to suppress frictional force variations and wear increases.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die Merkmale, die Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung dieser Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Zahlen gleiche Elemente bezeichnen, anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung exemplarischer Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigen:The features, advantages and technical and industrial significance of this invention will be described with reference to the accompanying drawings, in which like numerals denote like elements, with reference to the following detailed description of exemplary embodiments of the invention. Show it:
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELENDETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS
Ein Reibpaar gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung erzeugt mittels gegenseitiger Gleitreibung eine Reibungskraft und umfasst ein erstes Reibmaterial, das harte Teilchen (a) und ein Harz (b) enthält, das die gesamte Oberfläche der harten Teilchen (a) umgibt; und ein zweites Reibmaterial, das harte Teilchen (A) und entweder ein metallisches Material oder ein anorganisches Material (M) enthält, das eine Matrix des zweiten Reibmaterials bildet, in der die harten Teilchen (A) eingebettet sind. Das Harz (b) des ersten Reibmaterials hat eine geringere Mohshärte als die harten Teilchen (a), und das metallische oder anorganische Material (M) des zweiten Reibmaterials hat eine geringere Mohshärte als die harten Teilchen (A) und eine höhere Mohshärte als das Harz (b).A friction pair according to a first aspect of the invention generates frictional force by means of mutual sliding friction and comprises a first friction material containing hard particles (a) and a resin (b) surrounding the entire surface of the hard particles (a); and a second friction material containing hard particles (A) and either a metallic material or an inorganic material (M) forming a matrix of the second friction material in which the hard particles (A) are embedded. The resin (b) of the first friction material has a lower Mohs hardness than the hard particles (a), and the metallic or inorganic material (M) of the second friction material has a lower Mohs hardness than the hard particles (A) and a higher Mohs hardness than the resin (b).
In einem Beispiel eines Reibpaars, das die erste Ausgestaltung der Erfindung eigens realisiert, enthält das erste Reibmaterial vorzugsweise harzbeschichtete harte Teilchen (c), in denen das Harz (b) die harten Teilchen (a) beschichtet, und ein elastisches Material (m), das die Matrix des ersten Reibmaterials bildet, in der die harzbeschichteten Teilchen eingebettet sind; und das zweite Reibmaterial enthält die harten Teilchen (A) und entweder das metallische Material oder das anorganische Material (B) (im Folgenden ”Matrixmaterial” genannt), das die Matrix des zweiten Reibmaterials bildet, wobei das Reibpaar mindestens eine der folgenden Bedingungen (1) bis (4) erfüllt.
- (1) Das erste Reibmaterial enthält außerdem anorganische Teilchen (f) mit einer ärtgeringeren Mohshe als die harten Teilchen (a), und ein Verhältnis rc/rf des mittleren Durchmessers rc der harzbeschichteten harten Teilchen (c) bezüglich des mittleren Durchmessers rf der anorganischen Teilchen (f) beträgt
mindestens 0,2. - (2) Das zweite Reibmaterial enthält außerdem anorganische Teilchen (F) mit eiMohshärtner geringeren e als die harten Teilchen (A), und ein Verhältnis RA/RF des mittleren Durchmessers RA der harten Teilchen (A) bezüglich des mittleren Durchmessers RF der anorganischen Teilchen (F) beträgt
mindestens 0,2. - (3) Das erste Reibmaterial erfüllt die unten stehende Formel (1).
- (4) Das erste Reibmaterial und das zweite Reibmaterial erfüllen die unten stehende Formel (2).
- (1) The first friction material further contains inorganic particles (f) with a ärtgeringeren Mohshe than the hard particles (a), and a ratio r c / r f of the average diameter r c of the resin-coated hard particles (c) r with respect to the average diameter f of the inorganic particles (f) is at least 0.2.
- (2) The second friction material further contains inorganic particles (F) with eiMohshärtner lower e as the hard particles (A), and a ratio R A / R F of the average diameter R A of the hard particles (A) with respect to the mean diameter R F the inorganic particle (F) is at least 0.2.
- (3) The first friction material satisfies the formula (1) below.
- (4) The first friction material and the second friction material satisfy the formula (2) below.
In der Formel (1) ist s die durchschnittliche Schichtdicke des Harzes (b) in den harzbeschichteten harten Teilchen (c), Eb ist der Elastizitätsmodul des Harzes (b), Em ist der Elastizitätsmodul des elastischen Materials (m), und ra ist der mittlere Durchmesser der harten Teilchen (a), wobei Em> Eb gilt. In the formula (1), s is the average layer thickness of the resin (b) in the resin-coated hard particles (c), E b is the elastic modulus of the resin (b), E m is the elastic modulus of the elastic material (m), and r a is the mean diameter of the hard particles (a), where E m > E b .
In der Formel (2) ist Ca die Konzentration (Vol.-%) der harten Teilchen (a) in dem ersten Reibmaterial, CA ist die Konzentration (Vol.-%) der harten Teilchen (A) in dem zweiten Reibmaterial, ra ist der mittlere Durchmesser der harten Teilchen (a) in dem ersten Reibmaterial, RA ist der mittlere Durchmesser der harten Teilchen (A) in dem zweiten Reibmaterial, σ1 ist die Fließspannung des ersten Reibmaterials, und σ2 ist die Fließspannung des zweiten Reibmaterials, wobei σ1 = 10 bis 100 MPa, σ2 = 100 bis 800 MPa und CA = 0,1 bis 95 Vol.-% gilt.In the formula (2), C a is the concentration (vol%) of the hard particles (a) in the first friction material, C A is the concentration (vol%) of the hard particles (A) in the second friction material, r a is the mean diameter of the hard particles (a) in the first friction material, R A is the mean diameter of the hard particles (A) in the second friction material, σ 1 is the yield stress of the first friction material, and σ 2 is the Yield stress of the second friction material, where σ 1 = 10 to 100 MPa, σ 2 = 100 to 800 MPa and C A = 0.1 to 95 vol .-% applies.
Das Reibpaar umfasst ein erstes Reibmaterial und ein zweites Reibmaterial. Spezielle Anwendungen des Reibpaars schließen z. B. Scheibenbremsen ein, wobei das Reibpaar einen Bremsklotz als das erste Reibmaterial und eine Scheibe als das zweite Reibmaterial aufweist.The friction pair comprises a first friction material and a second friction material. Special applications of the friction pair include z. B. disc brakes, wherein the friction pair has a brake pad as the first friction material and a disc as the second friction material.
Die ”Mohshärte” ist ein typischer Härteindex, um die Härte von Bodenschätzen auszudrücken, und reicht von 10 für Diamant bis 1 für Talk.The "Mohs hardness" is a typical hardness index to express the hardness of minerals, ranging from 10 for diamond to 1 for talc.
Die Härte und die Härteverhältnisse der harten Teilchen in den Reibmaterialien, der mittlere Durchmesser und die Verhältnisse der mittleren Durchmesser der harten Teilchen und die Zugabemengen und Verhältnisse der Zugabemengen der harten Teilchen sind in herkömmlichen Reibpaaren nicht wissenschaftlich behandelt worden. Daher haben ungeachtet der Reibungskraft des Reibmaterials die Probleme von Verschleißbeständigkeit und Geräusch- und Schwingungsunterdrückung fortbestanden. Umgekehrt kann ungeachtet dessen, wie hoch die Verschleißbeständigkeit und die Geräusch- und Schwingungsunterdrückungswirkung des Reibpaars auch immer ist, ein Reibpaar erzielt werden, das daran scheitert, eine hohe Reibungskraft hervorzurufen. Es ist daher schwierig gewesen, gleichzeitig Reibungsbeständigkeit und Geräusch- und Schwingungsunterdrückung zu erreichen, während eine hohe Reibungskraft beibehalten wird.The hardness and hardness ratios of the hard particles in the friction materials, the average diameter and the ratios of the mean diameters of the hard particles, and the amounts and ratios of addition amounts of the hard particles have not been scientifically treated in conventional friction pairs. Therefore, regardless of the frictional force of the friction material, the problems of wear resistance and noise and vibration suppression have persisted. Conversely, no matter how high the wear resistance and the noise and vibration suppression effect of the friction pair is, a friction pair failing to produce a high frictional force can be obtained. It has therefore been difficult to simultaneously achieve friction resistance and noise and vibration suppression while maintaining a high frictional force.
Harte Teilchen sind ein wichtiger Bestandteil, um den Reibungskoeffizienten der Reibfläche zu erhöhen und um die Bremseigenschaften des Reibmaterials zu gewährleisten. Die harten Teilchen haben eine Fließspannung, weswegen es in den harten Teilchen nicht leicht zu einem Fließen kommt, wenn die Reibmaterialien einer Spannung ausgesetzt werden.Hard particles are an important component to increase the friction coefficient of the friction surface and to ensure the braking properties of the friction material. The hard particles have a yield stress, and therefore the hard particles do not easily flow when the friction materials are subjected to stress.
Die Härte der harten Teilchen kann in dem Gegenmaterial zu übermäßigem Verschleiß führen. Wenn das Gegenmaterial ebenfalls harte Teilchen enthält, werden die harten Teilchen in einem der Reibmaterialien abwechselnd und mit Unterbrechung gegen die harten Teilchen und die anderen Bestandteile als die harten Teilchen in dem Gegenmaterial gerieben. Dies kann eine Reibungsschwankung des Reibpaars hervorrufen. Oder die Reibung zwischen den harten Teilchen kann die harten Teilchen in zumindest einem der Materialien brechen. Die auf der Reibfläche zurückbleibenden, gebrochenen harten Teilchen können wiederum den Verschleiß in dem Reibmaterial und/oder dem Gegenmaterial fördern.The hardness of the hard particles can lead to excessive wear in the counter material. If the counter material also contains hard particles, the hard particles in one of the friction materials are rubbed alternately and intermittently against the hard particles and the other components than the hard particles in the counter material. This can cause a friction fluctuation of the friction pair. Or the friction between the hard particles may break the hard particles in at least one of the materials. In turn, the broken hard particles remaining on the friction surface may promote wear in the friction material and / or the counter material.
Wenn daher ein Reibmaterial wie bei herkömmlichen Reibmaterialien für sich allein entwickelt wird, reicht dies nicht, um gleichzeitig Verschleißbeständigkeit und Geräusch- und Schwingungsunterdrückung zu erreichen, während eine hohe Reibungskraft beibehalten wird. Anstelle dessen müssen in einem Reibpaar Reibmaterialien als Materialkombinationen designt werden, und in den jeweiligen Reibmaterialien müssen die Zusammensetzungsverhältnisse von harten Teilchen und so weiter gesteuert werden.Therefore, when a friction material is developed by itself as in conventional friction materials, it is not enough to simultaneously achieve wear resistance and noise and vibration suppression while maintaining a high frictional force. Instead, in a friction pair, friction materials must be designed as material combinations, and in the respective friction materials, the composition ratios of hard particles and so on must be controlled.
Ein Reibpaar gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung weist ein erstes Reibmaterial und ein zweites Reibmaterial auf, die jeweils harte Teilchen und ein von den harten Teilchen verschiedenes elastisches Material aufweisen. Zudem sind bei dem Reibpaar ein Spannungsverteilungsmechanismus und ein Materialdesignverfahren eingesetzt worden, die verhindern, dass die harten Teilchen einer über die Fließspannung hinausgehenden Spannung ausgesetzt werden.A friction pair according to a first aspect of the invention comprises a first friction material and a second friction material, each having hard particles and an elastic material other than the hard particles. In addition, the friction pair has employed a stress distribution mechanism and a material design technique which prevent the hard particles from being exposed to stress beyond the yield stress.
Der Einsatz eines solchen Spannungsverteilungsmechanismus und eines solchen Materialdesignverfahrens begrenzt lokale Brüche in dem von den harten Teilchen verschiedenen elastischen Material des Reibmaterials, so dass die äußerste Oberflächenschicht des Reibmaterials gedehnt wird, wodurch es weniger wahrscheinlich wird, dass sich lokale Brüche in das Reibmaterial ausbreiten. Somit kann ein geeigneter Verschleißwiderstand und eine geeignete Geräusch- und Schwingungsunterdrückung erreicht werden, während eine hohe Reibungskraft beibehalten wird.The use of such a stress distribution mechanism and method of material design limits local fractures in the elastic material of the friction material different from the hard particles, so that the outermost surface layer of the friction material is stretched, making it less likely that local fractures will spread into the friction material. Thus, a suitable wear resistance and a suitable noise and vibration suppression can be achieved while maintaining a high frictional force.
Und zwar ist der obige Spannungsverteilungsmechanismus ein dynamischer Mechanismus, bei dem der Überstandsbetrag der harten Teilchen von der Reibfläche durch die Verformung des elastischem Materials in jedem Reibmaterial, das die harten Teilchen umgibt, ausreichend verringert wird. Wenn harte Teilchen von der Reibfläche überstehen, findet die Reibung zwischen harten Teilchen nicht nur zwischen den Spitzen der überstehenden Abschnitte in den ersten und zweiten Reibmaterialien, sondern auch in anderen Bereichen als den Spitzen der überstehenden Abschnitte statt. Daher kann nennenswerter Verschleiß nicht vermieden werden, egal wie beständig die harten Teilchen auch immer gegenüber Verschleiß sind. Der oben beschriebene Spannungsverteilungsmechanismus löst dieses Problem. Der beschriebene Mechanismus steuert die Spannung, die auf die jeweiligen harten Teilchen in dem ersten und zweiten Reibmaterial wirkt, so, dass die harten Teilchen keiner über die Fließspannung hinausgehenden Spannung ausgesetzt werden, und so, dass die harten Teilchen nur an der Spitze des überstehenden Abschnitts aneinander reiben. Dadurch wird es möglich, gleichzeitig die Verschleißbeständigkeit und die Geräusch- und Schwingungsunterdrückung zu verbessern, während eine hohe Reibungskraft beibehalten wird.Namely, the above stress distribution mechanism is a dynamic mechanism in which the supernatant amount of the hard particles from the friction surface is sufficiently reduced by the deformation of the elastic material in each friction material surrounding the hard particles. When hard particles protrude from the friction surface, the friction between hard particles takes place not only between the tips of the protruding portions in the first and second friction materials but also in portions other than the tips of the protruding portions. Therefore, significant wear can not be avoided, no matter how consistent the hard particles are against wear. The stress distribution mechanism described above solves this problem. The described mechanism controls the Stress acting on the respective hard particles in the first and second friction materials so that the hard particles are not subjected to stress beyond the yield stress and so that the hard particles rub against each other only at the tip of the protruding portion. This makes it possible to simultaneously improve the wear resistance and the noise and vibration suppression, while maintaining a high frictional force.
Und zwar ist das obige Materialdesignverfahren ein wissenschaftliches Verfahren, das damit einhergeht, die mittleren Durchmesser, Mischmengen, Elastizitätsmodule und so weiter der harten Teilchen und der von den harten Teilchen verschiedenen elastischen Materialien sowie anderer Materialien, die in den jeweiligen Reibmaterialien vorhanden sind, einzustellen. Der oben beschriebene Spannungsverteilungsmechanismus löst zwar die oben beschriebenen Probleme, doch geht der Mechanismus selbst hinsichtlich wiederholter Prototypgestaltung und -beurteilung von Reibpaaren mit Versuch und Irrtum einher, während der Zugewinn an Leistungsvermögen, der durch den Mechanismus ermöglicht wird, schwer vorauszusagen ist. Die Entwicklung eines Reibpaars mit einer optimalen Kombination von Reibmaterialien wird dann zu einem zeitraubenden Unterfangen. Die Entwicklungszeit von Reibpaaren kann verkürzt werden und der Zugewinn an Reibpaarleistungsvermögen lässt sich voraussagen, indem verschiedene Parameter, etwa die mittleren Durchmesser, Mischmengen, Elastizitätsmodule und so weiter der jeweiligen in den ersten und zweiten Reibmaterialien vorhandenen Materialien wissenschaftlich designt werden.Namely, the above material designing method is a scientific method that involves adjusting the average diameters, blending amounts, moduli of elasticity and so on of the hard particles and the elastic materials other than the hard particles and other materials existing in the respective friction materials. While the above-described stress distribution mechanism solves the problems described above, the mechanism itself is trial and error with respect to repeated prototype design and evaluation of friction pairs, while the gain in performance enabled by the mechanism is difficult to predict. The development of a friction pair with an optimal combination of friction materials then becomes a time consuming task. The development time of friction pairs can be shortened, and the gain in friction pair performance can be predicted by scientifically designing various parameters such as the average diameters, mixing amounts, elastic moduli, etc. of the respective materials present in the first and second friction materials.
In einem konkreten Beispiel eines Reibpaars, das mit dem oben beschriebenen Spannungsverteilungsmechanismus versehen ist und in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Materialdesignverfahren designt ist, umfasst das Reibpaar ein erstes Reibmaterial, das harzbeschichtete harte Teilchen (c), in denen harte Teilchen (a) mit einem Harz (b) beschichtet sind, und ein von den harzbeschichteten harten Teilchen verschiedenes elastisches Material (m) enthält, das die Matrix des ersten Reibmaterials bildet; und ein zweites Reibmaterial, das harte Teilchen (A) und ein Matrixmaterial (M) enthält, wobei das Reibmaterial mindestens eine der unten beschriebenen Bedingungen (1) bis (4) erfüllt. Die harten Teilchen (A) in dem zweiten Reibmaterial können ebenfalls mit Harz beschichtet sein.In a concrete example of a friction pair provided with the above-described stress distribution mechanism and designed in accordance with the material designing method described above, the friction pair comprises a first friction material comprising resin-coated hard particles (c) in which hard particles (a) are coated with a Resin (b) are coated, and containing an elastic material (m) other than the resin-coated hard particles, which forms the matrix of the first friction material; and a second friction material containing hard particles (A) and a matrix material (M), wherein the friction material satisfies at least one of the conditions (1) to (4) described below. The hard particles (A) in the second friction material may also be resin-coated.
Bei Bedingung (1) ”enthält das erste Reibmaterial außerdem anorganische Teilchen mit einer geringeren Mohshärte als die ersten harten Teilchen, und ein erstes Verhältnis rc/rf des mittleren Durchmessers rc der harzbeschichteten harten Teilchen bezüglich des mittleren Durchmessers rf der ersten anorganischen Teilchen beträgt mindestens 0,2”. Bei Bedingung (2) ”enthält das zweite Reibmaterial außerdem zweite anorganische Teilchen mit einer geringeren Mohshärte als die zweiten harten Teilchen, und ein zweites Verhältnis RA/RF des mittleren Durchmessers RA der zweiten harten Teilchen bezüglich des mittleren Durchmessers RF der zweiten anorganischen Teilchen beträgt mindestens 0,2”,Further, in condition (1), the first friction material contains inorganic particles having a lower Mohs hardness than the first hard particles, and a first ratio r c / r f of the average diameter r c of the resin-coated hard particles with respect to the mean diameter r f of the first inorganic one Particle is at least 0.2 ". In condition (2) "also includes the second friction material of second inorganic particles having a lesser Mohs hardness than the second hard particles, and a second ratio R A / R F of the average diameter R A of the second hard particles with respect to the mean diameter R F of the second inorganic particles is at least 0.2 ",
Wenn die harzbeschichteten harten Teilchen
Der Zusammenhang zwischen anorganischen Teilchen (F) und harten Teilchen (A) in dem zweiten Reibmaterial ist ähnlich. Und zwar wirkt, wenn das Verhältnis (RA/RF) von RA relativ zu RF gleich groß wie oder größer als 0,2 ist, wobei RF der mittlere Durchmesser der anorganischen Teilchen (F) ist und RA der mittlere Durchmesser der harten Teilchen (A) ist, jegliche Druckspannung, die in dem zweiten Reibmaterial erzeugt wird, nicht nur auf die anorganischen Teilchen (F), sondern auch auf die harten Teilchen (A), wodurch die Spannung selbst dann gleichmäßig über das ganze zweite Reibmaterial übertragen werden kann, wenn sich die harten Teilchen (A) in der Mitte einer dicht gepackten Struktur befinden, die von vier anorganischen Teilchen (F) gebildet wird.The relationship between inorganic particles (F) and hard particles (A) in the second friction material is similar. Namely acts when the ratio (R A / R F ) of R A relative to R F is equal to or greater than 0.2, wherein R F is the average diameter of the inorganic particles (F) and R A is the middle Diameter of the hard particles (A) is any compressive stress generated in the second friction material not only on the inorganic particles (F) but also on the hard particles (A), whereby the stress uniformly throughout the second even Friction material can be transferred when the hard particles (A) are in the center of a densely packed structure formed by four inorganic particles (F).
Bei den Bedingungen (1) oder (2) haben die anorganischen Teilchen (f) oder (F) eine anorganische Substanz, die als beispielsweise ein Reibungsmodifizierer des entsprechenden Reibmaterials fungiert. Spezifische Materialien, die für die anorganischen Teilchen (f) oder (F) verwendet werden können, können beispielsweise Kohlenstoff, Keramik, Oxide wie Eisenoxid oder Kupferoxid, anorganische Füllstoffe wie Bariumsulfat oder Calciumcarbonat, Metallpulver wie Kupferpulver oder Messingpulver oder einen Festschmierstoff wie Graphit oder Molybdändisulfid einschließen.In the conditions (1) or (2), the inorganic particles (f) or (F) have an inorganic substance functioning as, for example, a friction modifier of the corresponding friction material. Specific materials which can be used for the inorganic particles (f) or (F) may include, for example, carbon, ceramics, oxides such as iron oxide or copper oxide, inorganic fillers such as barium sulfate or calcium carbonate, metal powders such as copper powder or brass powder or a solid lubricant such as graphite or molybdenum disulfide lock in.
Bei der Bedingung (1) beträgt die Mohshärte der anorganischen Teilchen (f) und der anorganischen Teilchen (F) vorzugsweise nicht mehr als 4, was ausreicht, um für höhere Reibungskräfte zu sorgen, während eine hervorragende Reibungskraftstabilität und Unterdrückung von Geräuschen und Schwingungen erreicht wird. Falls in sowohl dem ersten als auch dem zweiten Reibmaterial anorganische Teilchen mit einer Mohshärte von mehr als 4 verwendet werden, haben die anorganischen Teilchen eine hohe Fließspannung, weswegen es wahrscheinlicher sein kann, dass, falls das erste und zweite Reibmaterial einer Spannung ausgesetzt werden, die harten Teilchen (a, A) der harzbeschichteten harten Teilchen und/oder des zweiten Reibmaterials brechen, wenn sich die harzbeschichteten harten Teilchen (c) mit den anorganischen Teilchen (f) in Kontakt befinden und wenn sich die harten Teilchen (A) mit den anorganischen Teilchen (F) in Kontakt befinden. Der Verschleiß nimmt dadurch in jedem Reibmaterial zu, weshalb die gewünschte Verschleißbeständigkeit möglicherweise nicht erreicht werden kann. Insbesondere beträgt die Mohshärte von mindestens einer Art der oben genannten anorganischen Teilchen besser noch nicht mehr als 3,5 und am besten nicht mehr als 3.In the condition (1), the Mohs hardness of the inorganic particles (f) and the inorganic particles (F) is preferably not more than 4, which is sufficient to provide higher frictional forces while achieving excellent frictional force stability and suppression of noise and vibration , If inorganic particles having a Mohs hardness of more than 4 are used in each of the first and second friction materials, the inorganic particles have a high yield stress, and therefore, if the first and second friction materials are subjected to stress, it may be more likely hard particles (a, A) of the resin-coated hard particles and / or the second friction material break when the resin-coated hard particles (c) are in contact with the inorganic particles (f) and when the hard particles (A) react with the inorganic particles Particles (F) are in contact. As a result, the wear increases in each friction material, so that the desired wear resistance may not be achieved. In particular, the Mohs hardness of at least one kind of the above-mentioned inorganic particles is better still not more than 3.5, and more preferably not more than 3.
Vorzugsweise beträgt rc/rf in der Bedingung (1) mindestens 0,3 und/oder RA/RF in der Bedingung (2) mindestens 0,3. Ein Verhältnis rc/rf von mindestens 0,3 ermöglicht selbst dann, wenn sich die harzbeschichteten harten Teilchen (c) in der Mitte einer dicht gepackten Struktur befinden, die von vier anorganischen Teilchen (f) gebildet wird, eine zuverlässigere Spannungserzeugung in den harzbeschichteten harten Teilchen (c), wenn in dem ersten Reibmaterial eine Druckspannung auftritt. Ein Verhältnis RA/RF von mindestens 0,3 erzeugt in den harten Teilchen (A) selbst dann, wenn sich die harten Teilchen (A) in der Mitte einer dicht gepackten Struktur befinden, die von vier anorganischen Teilchen (F) gebildet wird, zuverlässiger Spannung, wenn in dem oben beschriebenen zweiten Reibmaterial eine Druckspannung auftritt.Preferably, in the condition (1), at least 0.3 and / or R A / R F in the condition (2), r c / r f is at least 0.3. Even if the resin-coated hard particles (c) are in the middle of a densely packed structure formed of four inorganic particles (f), a ratio r c / r f of at least 0.3 enables a more reliable generation of stress in the resin-coated hard particles (c) when a compressive stress occurs in the first friction material. A ratio R A / R F of at least 0.3 is generated in the hard particles (A) even when the hard particles (A) are in the middle of a densely packed structure formed by four inorganic particles (F) Reliable tension, when in the above-described second friction material, a compressive stress occurs.
Der mittlere Durchmesser rf der anorganischen Teilchen (f), der mittlere Durchmesser RF der anorganischen Teilchen (F), der mittlere Durchmesser rc der harzbeschichteten harten Teilchen (c) und der mittlere Durchmesser RA der harten Teilchen (A) kann beispielsweise unter Verwendung von Laserbeugung oder eines Streuverfahrens (Microtrack-Verfahren) gemessen werden.The mean diameter r f of the inorganic particles (f), the mean diameter R F of the inorganic particles (F), the average diameter r c of the resin-coated hard particles (c) and the average diameter R A of the hard particles (A) can be, for example be measured using laser diffraction or a scattering method (microtrack method).
Bei der Bedingung (3) erfüllt das erste Reibmaterial die unten stehende Formel (1).In the condition (3), the first friction material satisfies the formula (1) below.
In der Formel (1) ist s die durchschnittliche Schichtdicke des Harzes (b) in den harzbeschichteten harten Teilchen (c), Eb ist der Elastizitätsmodul des Harzes (b), Em ist der Elastizitätsmodul des elastischen Materials (m), und ra ist der mittlere Durchmesser der harten Teilchen (a), wobei Em > Eb gilt.In the formula (1), s is the average layer thickness of the resin (b) in the resin-coated hard particles (c), E b is the elastic modulus of the resin (b), E m is the elastic modulus of the elastic material (m), and r a is the mean diameter of the hard particles (a), where E m > E b .
Wenn auf die harten Teilchen
Die Dehnung des elastischen Materials
Der Zusammenhang σm ≤ σc muss gelten, damit sich die Spannung in den harten Teilchen
Bei der Bedingung (3) ist Eb vorzugsweise gleich groß wie oder größer als 1 GPa, da ein Harz (b) mit einem ausreichenden Elastizitätsmodul verhindert, dass die harten Teilchen (a) während der Reibung von dem ersten Reibmaterial abfallen, und erreicht eine geeignete Spannung, der die harten Teilchen (a) ausgesetzt werden, und einen geeigneten Überstandsbetrag der harten Teilchen (a) von der Reibungsfläche, was bei den harten Teilchen (a) zu einer Unterdrückung des Auftretens von Fließen führt. Falls Eb weniger als 1 GPa beträgt, können die Abfallverhinderungswirkung und die Fließunterdrückungswirkung bei den harten Teilchen (a) verloren gehen. Insbesondere beträgt Eb vorzugsweise nicht weniger als 2 GPa und besser noch nicht weniger als 3 GPa.In the condition (3), E b is preferably equal to or greater than 1 GPa, because a resin (b) having a sufficient elastic modulus prevents the hard particles (a) from falling off the first friction material during friction, and reaches suitable stress to which the hard particles (a) are exposed, and a suitable supernatant amount of the hard particles (a) from the friction surface, resulting in the hard particles (a) to suppress the occurrence of flow. If E b is less than 1 GPa, the waste prevention effect and flow suppression effect of the hard particles (a) may be lost. In particular, E b is preferably not less than 2 GPa, and more preferably not less than 3 GPa.
Bei der Bedingung (3) beträgt Em vorzugsweise nicht weniger als 1 GPa, da ein elastisches Material (m) mit ausreichendem Elastizitätsmodul zu einer geeigneten Spannung, der die harten Teilchen (a) ausgesetzt werden, und einem geeigneten Überstandsbetrag der harten Teilchen (a) von der Reibfläche führt. Insbesondere beträgt Em vorzugsweise nicht weniger als 2 GPa und besser noch nicht weniger als 3 GPa.In the condition (3), E m is preferably not less than 1 GPa because an elastic material (m) having a sufficient modulus of elasticity is subjected to a suitable stress to which the hard particles (a) are exposed and a suitable supernatant amount of the hard particles (a ) leads from the friction surface. In particular, E m is preferably not less than 2 GPa, and more preferably not less than 3 GPa.
Das Verfahren zum Berechnen der durchschnittlichen Schichtdicke s kann beispielsweise mit einer Bestimmung der Dicke des Beschichtungsharzes einhergehen, bei der der Durchmesser der harten Teilchen vor der Harzbeschichtung von dem Durchmesser der harten Teilchen nach der Harzbeschichtung abgezogen wird. Das Verfahren zum Messen des Durchmessers der harten Teilchen vor und nach der Harzbeschichtung kann beispielsweise Laserbeugung oder ein Streuverfahren (Microtrack-Verfahren) einschließen.The method for calculating the average layer thickness s may, for example, be accompanied with a determination of the thickness of the coating resin, in which the diameter of the hard particles before the resin coating is subtracted from the diameter of the hard particles after the resin coating. The method for measuring the diameter of the hard particles before and after the resin coating may include, for example, laser diffraction or a scattering method (microtracking method).
Die Elastizitätsmodule Eb und Em können beispielsweise mittels einer Prüfung gemäß dem Verfahren gemessen und berechnet werden, das in dem japanischen Industriestandard
Das Verfahren zum Messen des mittleren Durchmessers ra der harten Teilchen (a) kann das gleiche Verfahren sein, das zum Messen des mittleren Durchmessers rf der anorganischen Teilchen (f) verwendet wird.The method for measuring the mean diameter r a of the hard particles (a) may be the same method used for measuring the mean diameter r f of the inorganic particles (f).
Bei der Bedingung (4) erfüllen das erste Reibmaterial und das zweite Reibmaterial die unten stehende Formel (2).In the condition (4), the first friction material and the second friction material satisfy the formula (2) below.
In der Formel (2) ist Ca die Konzentration (Vol.-%) der harten Teilchen (a) in dem ersten Reibmaterial, CA ist die Konzentration (Vol.-%) der harten Teilchen (A) in dem zweiten Reibmaterial, ra ist der mittlere Durchmesser der harten Teilchen (a) in dem ersten Reibmaterial, RA ist der mittlere Durchmesser der harten Teilchen (A) in dem zweiten Reibmaterial, σ1 ist die Fließspannung des ersten Reibmaterials, und σ2 ist die Fließspannung des zweiten Reibmaterials, wobei σ1 = 10 bis 100 MPa, σ2 = 100 bis 800 MPa und CA = 0,1 bis 95 Vol.-% gilt.In the formula (2), C a is the concentration (vol .-%) of the hard particles (a) in the first friction material, CA is the concentration (vol .-%) of the hard particles (A) in the second friction material, r a is the mean diameter of the hard particles (a) in the first friction material, R A is the mean diameter of the hard particles (A) in the second friction material, σ 1 is the yield stress of the first friction material, and σ 2 is the yield stress of the second Friction material, where σ 1 = 10 to 100 MPa, σ 2 = 100 to 800 MPa and C A = 0.1 to 95 vol .-% applies.
Die Formel (2) wird wie folgt hergeleitet. Bei dem Reibpaar in dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung treten die Reibungskräfte hauptsächlich in den harten Teilchen auf. Wenn zwischen dem ersten Reibmaterial und dem zweiten Reibmaterial Reibung auftritt, konzentriert sich eine Reibungskraft F1, die durch das erste Reibmaterial von dem zweiten Reibmaterial aufgenommen wird, in den harten Teilchen (a) auf der äußersten Oberflächenschicht des ersten Reibmaterials. Die Reibungskraft F1 muss von den harten Teilchen (a) in der äußersten Oberflächenschicht und von den Bestandteilen, die die harten Teilchen (a) umgeben (und zwar dem elastischen Material (m), dem Harz (b), das die harten Teilchen beschichtet, und anorganischen Teilchen (f)), ausgehalten werden. Das erste Reibmaterial umfasst die harten Teilchen (a) und die oben beschriebenen umgebenden Bestandteile. Daher ist die Fließspannung auf dem Material, das die harten Teilchen (a) trägt, die Fließspannung σ1 des ersten Reibmaterials. Dementsprechend kann die Reibungskraft F1 als F1 ∝ σ1·ra 2·Ca (Formel (2a)) ausgedrückt werden, wobei Ca die Konzentration der harten Teilchen (a) in dem ersten Reibmaterial ist und ra der mittlere Durchmesser der harten Teilchen (a) in dem ersten Reibmaterial ist.The formula (2) is derived as follows. In the friction pair in the first embodiment of the invention, the frictional forces mainly occur in the hard particles. When friction occurs between the first friction material and the second friction material, a frictional force F 1 received by the first friction material from the second friction material concentrates in the hard particles (a) on the outermost surface layer of the first friction material. The frictional force F 1 must be from the hard particles (a) in the outermost surface layer and from the constituents surrounding the hard particles (a) (the elastic material (m), the resin (b) coating the hard particles , and inorganic particles (f)) are sustained. The first friction material comprises the hard particles (a) and the above-described surrounding components. Therefore, the yield stress on the material carrying the hard particles (a) is the yield stress σ 1 of the first friction material. Accordingly, the frictional force F 1 can be expressed as F 1 α σ 1 · r a 2 · C a (formula (2a)), where C a is the concentration of the hard particles (a) in the first friction material and r a is the mean diameter the hard particle (a) in the first friction material.
Ähnlich wie im Fall des ersten Reibmaterials kann eine Reibungskraft F2, die durch das zweite Reibmaterial von dem ersten Reibmaterial aufgenommen wird, als F2 ∝ σ2·RA 2·CA (Formel (2b)) ausgedrückt werden, wobei CA die Konzentration von harten Teilchen (A) in dem zweiten Reibmaterial ist, RA der mittlere Durchmesser der harten Teilchen (A) in dem zweiten Reibmaterial ist und σ2 die Fließspannung des zweiten Reibmaterials ist. F1 sollte zwar idealerweise aufgrund des Gesetzes von actio und reactio gleich F2 sein, doch wird die Formel (2) unter der Annahme erzielt, dass 0,2 ≤ (F2/F1) ≤ 5 gilt, wobei die Kontaktwahrscheinlichkeit berücksichtigt wird.Similar to the case of the first friction material, a friction force F 2 received by the second friction material from the first friction material may be expressed as F 2 α σ 2 · R A 2 · C A (Formula (2b)), where C A the concentration of hard particles (A) in the second friction material is, R A is the mean diameter of the hard particles (A) in the second friction material, and σ 2 is the yield stress of the second friction material. Ideally, F 1 should be equal to F 2 due to the law of actio and reactio, but formula (2) is obtained assuming 0.2 ≤ (F 2 / F 1 ) ≤ 5, taking into account the contact likelihood ,
Neben der Erfüllung der Formel (2) erfordert die Bedingung (4) auch, dass σ1 = 10 bis 100 MPa, σ2 = 100 bis 800 MPa und CA = 0,1 bis 95 Vol.-% gilt. Ausreichende Reibungskraft lässt sich nicht erzeugen, wenn die Fließspannung σ1 des ersten Reibmaterials weniger als 10 MPa beträgt. Wenn der σ1-Wert mehr als 100 MPa beträgt, kann das zweite Reibmaterial unter übermäßigem Verschleiß leiden. Vorzugsweise beträgt σ1 nicht weniger als 22 MPa und besser noch nicht weniger als 24 MPa. Außerdem beträgt σ1 vorzugsweise nicht mehr als 38 MPa und besser noch nicht mehr als 36 MPa.In addition to meeting the formula (2) satisfies the condition (4) requires that σ 1 = 10 to 100 MPa, σ 2 = 100 to 800 MPa and C A = 0.1 to 95 vol .-% is applicable. Sufficient friction force can not be generated if the yield stress σ 1 of the first friction material is less than 10 MPa. If the σ 1 value is more than 100 MPa, the second friction material may suffer from excessive wear. Preferably, σ 1 is not less than 22 MPa, and more preferably not less than 24 MPa. In addition, σ 1 is preferably not more than 38 MPa, and more preferably not more than 36 MPa.
Ausreichende Reibungskraft lässt sich nicht erzeugen, wenn die Fließspannung σ2 des zweiten Reibmaterials weniger als 100 MPa beträgt. Wenn der σ2-Wert mehr als 800 MPa beträgt, kann das erste Reibmaterial unter übermäßigem Verschleiß leiden. Vorzugsweise beträgt σ2 nicht weniger als 110 MPa und besser noch nicht weniger als 120 MPa. Außerdem beträgt σ2 vorzugsweise nicht mehr als 790 MPa und besser noch nicht mehr als 780 MPa.Sufficient friction force can not be generated when the yield stress σ 2 of the second friction material is less than 100 MPa. If the σ 2 value is more than 800 MPa, the first friction material may suffer from excessive wear. Preferably, σ 2 is not less than 110 MPa, and more preferably not less than 120 MPa. In addition, σ 2 is preferably not more than 790 MPa, and more preferably not more than 780 MPa.
Die Fließspannung σ1 des ersten Reibmaterials und die Fließspannung σ2 des zweiten Reibmaterials können gemessen und berechnet werden, indem die Fließspannung beruhend auf einer Prüfung gemäß dem oben erwähnten Verfahren bestimmt wird, das durch
Ausreichende Reibungskraft kann nicht erzeugt werden, wenn die Konzentration CA harter Teilchen (A) in dem zweiten Reibmaterial weniger als 0,1 Vol.-% beträgt. Wenn der Wert von CA mehr als 95 Vol.-% beträgt, kann das erste Reibmaterial unter übermäßigem Verschleiß leiden. CA beträgt vorzugsweise mindestens 0,15 Vol.-% und besser noch mindestens 0,2 Vol.-%. Außerdem beträgt CA vorzugsweise nicht mehr als 92,5 Vol.-% und besser noch nicht mehr als 90 Vol.-%.Sufficient frictional force can not be generated when the concentration C A of hard particles (A) is in the second friction material is less than 0.1 vol .-%. If the value of C A is more than 95% by volume, the first friction material may suffer from excessive wear. C A is preferably at least 0.15 vol .-%, and more preferably at least 0.2 vol .-%. In addition, CA is preferably not more than 92.5% by volume, and more preferably not more than 90% by volume.
Den Bedingungen σ1 = 10 bis 100 MPa und σ2 = 100 bis 800 MPa entspringt die Ungleichung 1 ≤ (σ2/σ1) ≤ 80 (Formel (2c)). Aus der Formel (2c) und der Formel (2) lässt sich die unten stehende Ungleichungsformel (2d) herleiten.From the conditions σ 1 = 10 to 100 MPa and σ 2 = 100 to 800 MPa, the
Bei dem Reibpaar des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird unter den obigen Bedingungen (1) bis (4) unter dem Gesichtspunkt des oben beschriebenen Spannungsverteilungsmechanismus und Materialdesignverfahrens vorzugsweise zumindest die Bedingung (1) erfüllt, besser noch werden zumindest die Bedingungen (1) und (3) erfüllt, und am besten werden sämtliche der Bedingungen (1) bis (4) erfüllt.In the friction pair of the first embodiment of the invention, under the above conditions (1) to (4), at least condition (1) is preferably satisfied from the viewpoint of the above-described stress distribution mechanism and material designing method, better still at least conditions (1) and (3) are satisfied ), and it is best to satisfy all the conditions (1) to (4).
Es folgt als Nächstes eine ausführliche Erläuterung zu dem ersten Reibmaterial, den harzbeschichteten harten Teilchen (c) in dem ersten Reibmaterial, in dem die harten Teilchen (a) mit dem Harz (b) beschichtet sind, und dem von den harzbeschichteten harten Teilchen verschiedenen elastischen Material (m), das die Matrix des ersten Reibmaterials bildet. Eine ausführliche Erläuterung folgt außerdem als Nächstes zu dem zweiten Reibmaterial, den harten Teilchen (A) in dem zweiten Reibmaterial und dem Matrixmaterial (M), das eine geringere Mohshärte als die harten Teilchen (A) und eine höhere Mohshärte als das Harz (b) hat und in dem die harten Teilchen (A) eingebettet sind.Next, a detailed explanation will be given on the first friction material, the resin-coated hard particles (c) in the first friction material in which the hard particles (a) are coated with the resin (b) and the elastic other than the resin-coated hard particles Material (m) that forms the matrix of the first friction material. A detailed explanation next follows next to the second friction material, the hard particles (A) in the second friction material, and the matrix material (M) having a lower Mohs hardness than the hard particles (A) and a higher Mohs hardness than the resin (b). and in which the hard particles (A) are embedded.
Die in dem ersten Reibmaterial und dem zweiten Reibmaterial verwendeten harten Teilchen (a) und (A) haben eine hohe Härte und bestehen aus einem Material, das das für die Reibung des Reibmaterials verantwortliche Hauptmittel ist. Spezifische Beispiele für ein solches Material sind beispielsweise Keramikmaterialien. Die Keramikmaterialien schließen Carbide wie Siliziumcarbid, Wolframcarbid, Borcarbid, Titancarbid, Zirconiumcarbid, Tantalcarbid, Eisencarbid oder Chromcarbid; Oxide wie Aluminiumoxid, Zirconiumoxid, Titanoxid, Chromoxid oder Siliziumoxid; Nitride wie Siliziumnitrid, Titannitrid, Bornitrid oder Zirconiumnitrid; oder Borverbindungen wie Titanborid oder Eisenborid ein. Zusätzlich zu den oben angeführten Keramikmaterialen können auch harte intermetallische Verbindungen wie FeAl als die harten Teilchen (a) und die harten Teilchen (A) verwendet werden. Die harten Teilchen (a) und (A) können unter den oben angegebenen Materialien das gleiche Material sein. Alternativ können die harten Teilchen (a) und (A) verschiedene Materialien sein. Ebenso können für die harten Teilchen (a) und die harten Teilchen (A) Gemische aus zwei oder mehr verschiedenen Materialien von den obigen Materialien verwendet werden.The hard particles (a) and (A) used in the first friction material and the second friction material have a high hardness and are made of a material which is the main agent responsible for the friction of the friction material. Specific examples of such a material are, for example, ceramic materials. The ceramics include carbides such as silicon carbide, tungsten carbide, boron carbide, titanium carbide, zirconium carbide, tantalum carbide, iron carbide or chromium carbide; Oxides such as alumina, zirconia, titania, chromia or silica; Nitrides such as silicon nitride, titanium nitride, boron nitride or zirconium nitride; or boron compounds such as titanium boride or iron boride. In addition to the above-mentioned ceramic materials, hard intermetallic compounds such as FeAl can be used as the hard particles (a) and the hard particles (A). The hard particles (a) and (A) may be the same material among the above-mentioned materials. Alternatively, the hard particles (a) and (A) may be different materials. Also, for the hard particles (a) and the hard particles (A), mixtures of two or more different materials of the above materials may be used.
Um die Reibungskraft zu erhöhen, während eine hervorragende Reibungskraftstabilität und Unterdrückung von Geräuschen und Schwingungen erreicht wird, beträgt die Mohshärte von mindestens einer Sorte der harten Teilchen (a) und der harten Teilchen (A) vorzugsweise nicht weniger als 4,5. Die harten Teilchen haben eine geringe Fließspannung, wenn sowohl in dem ersten als auch dem zweiten Reibmaterial harte Teilchen mit einer Mohshärte von weniger als 4,5 verwendet werden, weswegen es in den harten Teilchen mit einer höheren Wahrscheinlichkeit zum Fließen kommt, wenn sowohl das erste als auch das zweite Material einer Spannung ausgesetzt werden. Dadurch erhöht sich der Verschleiß in jedem Reibmaterial selbst, was ausschließen kann, dass die gewünschte Verschleißbeständigkeit erreicht wird. Insbesondere beträgt die Mohshärte von mindestens einer Sorte der obigen harten Teilchen vorzugsweise nicht weniger als 4,75 und besser noch nicht weniger als 5.In order to increase the frictional force while achieving excellent frictional force stability and suppression of noise and vibration, the Mohs hardness of at least one kind of the hard particles (a) and the hard particles (A) is preferably not less than 4.5. The hard particles have a low yield stress when hard particles having a Mohs hardness of less than 4.5 are used in both of the first and second friction materials, and thus the higher the probability that the hard particles will flow in the hard particles as well as the second material are subjected to tension. This increases wear in each friction material itself, which may preclude achieving the desired wear resistance. In particular, the Mohs hardness of at least one kind of the above hard particles is preferably not less than 4.75 and better still not less than 5.
Das in dem ersten Reibmaterial verwendete Harz (b) ist ein elastisches Material mit einem passenden Elastizitätsmodul. Das Harz (b) ist hauptsächlich dafür verantwortlich, ausreichend den Überstandsbetrag der harten Teilchen (a) von der Reibfläche zu verringern, indem es während der Reibung verformt wird. Und zwar ist das Harz (b) vorzugsweise mindestens ein nichtkristallines Harz, das aus Polyimiden, Polyamidimiden, Polycarbonaten, Polyphenylenether, Polyallylaten, Polysulfonen und Polyethersulfonen gewählt wird. Die Wahl eines passenden nichtkristallinen Harzes führt zu einer geeigneteren Spannung, der die harten Teilchen (a) ausgesetzt werden, und zu einem geeigneteren Überstandsbetrag der harten Teilchen (a) von der Reibfläche während der Reibung und zu einer besseren Unterdrückung von Fließen der harten Teilchen. Das Harz (b) kann ein Gemisch von zwei oder mehr verschiedenen Materialien der obigen Materialien sein.The resin (b) used in the first friction material is an elastic material having an appropriate elastic modulus. The resin (b) is mainly responsible for sufficiently reducing the supernatant amount of the hard particles (a) from the friction surface by being deformed during friction. Namely, the resin (b) is preferably at least one non-crystalline resin selected from polyimides, polyamide-imides, polycarbonates, polyphenylene ethers, polyallylates, polysulfones and polyethersulfones. The choice of a suitable non-crystalline resin results in a more suitable stress to which the hard particles (a) are exposed and a more suitable amount of supernatant of the hard particles (a) from the friction surface during friction and better suppression of flow of the hard particles. The resin (b) may be a mixture of two or more different materials of the above materials.
Die in dem ersten Reibmaterial verwendeten harzbeschichteten harten Teilchen (c) werden mittels vollständiger Beschichtung der harten Teilchen (a) durch das Harz (b) fertiggestellt. Indem die harten Teilchen mit einem elastischen Harz beschichtet werden, erfüllt das Harz anders als in dem Fall, in dem die harten Teilchen nicht mit dem elastischen Harz beschichtet werden, seine Funktion, den Überstandsbetrag der harten Teilchen von der Reibfläche ausreichend zu verringern, während es den harten Teilchen außerdem erlaubt, ausreichend eine hohe Reibungskraft hervorzurufen.The resin-coated hard particles (c) used in the first friction material are finished by completely coating the hard particles (a) with the resin (b). By the hard particles coated with an elastic resin, unlike the case where the hard particles are not coated with the elastic resin, the resin functions to sufficiently reduce the supernatant amount of the hard particles from the friction surface, while also imparting hard particles to the hard particles allowed to sufficiently generate a high frictional force.
Das Verfahren zum Beschichten der harten Teilchen mit dem elastischen Harz kann beispielsweise ein Eintauchverfahren sein, bei dem die harten Teilchen mit dem elastischen Harz mittels Eintauchen beschichtet werden; ein Beschichtungsverfahren, in dem das elastische Harz in der Form eines Sprühnebels oder dergleichen auf die harten Teilchen aufgebracht wird; ein Verfahren, bei dem das Beschichtungsharz und die harten Teilchen mechanisch zusammen zu Pellets verknetet werden; oder ein Verfahren, bei dem das Beschichtungsharz als eine Fluidschicht ausgebildet wird und die harten Teilchen, die auf eine Temperatur erhitzt werden, die gleich hoch wie oder höher als der Erweichungspunkt des Harzes sind, in die Fluidschicht eingespeist werden. Das optimale Beschichtungsverfahren kann in Übereinstimmung mit dem tatsächlich verwendeten Material ausgewählt werden. Insbesondere wird das Beschichtungsverfahren vorzugsweise unter den oben beschriebenen Verfahren ausgewählt, da dies ermöglicht, die Dicke der elastischen Harzbeschichtung (beispielsweise die durchschnittliche Beschichtungsdicke s bei der obigen Bedingung (3)) mit höherer Genauigkeit auszuführen.The method for coating the hard particles with the elastic resin may, for example, be a dipping method in which the hard particles are coated with the elastic resin by dipping; a coating method in which the elastic resin in the form of a spray or the like is applied to the hard particles; a method in which the coating resin and the hard particles are mechanically kneaded together into pellets; or a method in which the coating resin is formed as a fluid layer and the hard particles heated to a temperature equal to or higher than the softening point of the resin are fed into the fluid layer. The optimum coating method can be selected in accordance with the material actually used. In particular, the coating method is preferably selected from among the methods described above, because this makes it possible to make the thickness of the elastic resin coating (for example, the average coating thickness s in the above condition (3)) with higher accuracy.
Neben den harzbeschichteten harten Teilchen (c) umfasst das erste Reibmaterial gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung außerdem ein von den harzbeschichteten harten Teilchen verschiedenes elastisches Material (m). Das elastische Material bildet außerdem die Matrix des ersten Reibmaterials.Besides the resin-coated hard particles (c), the first friction material according to a first aspect of the invention further comprises an elastic material (m) other than the resin-coated hard particles. The elastic material also forms the matrix of the first friction material.
Das elastische Material (m) enthält vorzugsweise mindestens ein elastisches Material, das aus Phenolharzen, modifizierten Phenolharzen, Aminoharzen, Furanharzen, ungesättigten Polyesterharzen, Diallylphtalatharzen, Alkydharzen, Epoxidharzen, wärmehärtenden Polyamidimidharzen, wärmehärtenden Polyimidharzen und Silikonharzen ausgewählt wird. Die Auswahl eines passenden elastischen Materials führt zu einer geeigneteren Spannung, der die harten Teilchen (a) ausgesetzt werden, und zu einem geeigneteren Überstandsbetrag der harten Teilchen (a) von der Reibfläche während der Reibung.The elastic material (m) preferably contains at least one elastic material selected from phenol resins, modified phenol resins, amino resins, furan resins, unsaturated polyester resins, diallylphthalate resins, alkyd resins, epoxy resins, thermosetting polyamideimide resins, thermosetting polyimide resins, and silicone resins. The selection of a suitable elastic material results in a more suitable stress to which the hard particles (a) are exposed and a more suitable amount of supernatant of the hard particles (a) from the friction surface during the friction.
Das Matrixmaterial (M) bildet die Matrix des zweiten Reibmaterials. Spezifische Beispiele des Matrixmaterials (M) schließen beispielsweise ein metallisches Material wie Eisen, Cobalt, Nickel, Chrom, Titan, Kupfer, Aluminium oder Legierungen mit einem dieser Metalle als Hauptbestandteil ein; oder ein anorganisches Material wie Kohlenstoff, einen Verbundwerkstoff aus Kohlenstoff und Kohlenstofffasern oder einen Verbundwerkstoff aus Kohlenstoff und einer Keramik.The matrix material (M) forms the matrix of the second friction material. Specific examples of the matrix material (M) include, for example, a metallic material such as iron, cobalt, nickel, chromium, titanium, copper, aluminum or alloys having one of these metals as a main component; or an inorganic material such as carbon, a composite of carbon and carbon fibers or a composite of carbon and a ceramic.
Das erste Reibmaterial gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung kann außerdem ein Grundmaterial verwenden. Das verwendete Grundmaterial ist vorzugsweise ein Material, das sich beim Erwärmen nicht verformt, insbesondere organische Fasern wie Aramidfasern, Nylon, Cellulose oder dergleichen oder anorganische Fasern wie Stahlfasern, Kupferfasern, Keramikfasern, Glasfasern, Steinwolle oder dergleichen. Der Anteil des Grundmaterials reicht vorzugsweise von 5 bis 50 Vol.-% des gesamten Reibmaterials.The first friction material according to a first aspect of the invention may also use a base material. The base material used is preferably a material that does not deform when heated, especially organic fibers such as aramid fibers, nylon, cellulose or the like or inorganic fibers such as steel fibers, copper fibers, ceramic fibers, glass fibers, rock wool or the like. The proportion of the base material preferably ranges from 5 to 50% by volume of the entire friction material.
Das erste Reibmaterial enthält vorzugsweise insgesamt nicht weniger als 5 Vol.-% der harzbeschichteten harten Teilchen (c) und des elastischen Materials (m), wobei das Volumenverhältnis der harzbeschichteten harten Teilchen (c) zu dem elastischen Material (m) in den Bereich von 2:1 bis 1:50 fällt. Hinsichtlich des oben beschriebenen Spannungsverteilungsmechanismus kann es sein, dass sich die kombinierten Wirkungen der Reibungskraftstabilität und der Geräusch- und Schwingungsunterdrückung nicht ausreichend einstellen, wenn die Gesamtkonzentration an harzbeschichteten harten Teilchen (c) und elastischem Material (m) weniger als 5 Vol.-% beträgt. Der Verschleiß des zweiten Reibmaterials kann relativ zu dem des ersten Reibmaterials zunehmen, wenn die Konzentration der harzbeschichteten harten Teilchen (c) eine Konzentration übersteigt, bei der das Volumenverhältnis der harzbeschichteten harten Teilchen (c) zum elastischen Material (m) 2:1 ist. Andererseits kann die Reibungskraft abnehmen, wenn die Konzentration des elastischen Materials (m) die Konzentration übersteigt, bei der das Volumenverhältnis der harzbeschichteten harten Teilchen (c) zum elastischen Material (m) 1:50 ist. Insbesondere beträgt die Gesamtkonzentration an harzbeschichteten harten Teilchen (c) und elastischem Material (m) vorzugsweise nicht weniger als 6 Vol.-%, wobei das Volumenverhältnis der harzbeschichteten harten Teilchen (c) zum elastischen Material (m) vorzugsweise in den Bereich von 1:1 bis 1:30 fällt. Am besten beträgt die Gesamtkonzentration an harzbeschichteten harten Teilchen (c) und elastischem Material (m) nicht weniger als 7 Vol.-%, wobei das Volumenverhältnis der harzbeschichteten harten Teilchen (c) zum elastischen Material (m) von 1:2 bis 1:10 reicht.The first friction material preferably contains not less than 5% by volume in total of the resin-coated hard particles (c) and the elastic material (m), wherein the volume ratio of the resin-coated hard particles (c) to the elastic material (m) falls within the range of 2: 1 to 1:50 falls. With respect to the above-described stress distribution mechanism, the combined effects of frictional force stability and noise and vibration suppression may not be sufficiently adjusted when the total concentration of resin-coated hard particles (c) and elastic material (m) is less than 5% by volume , The wear of the second friction material may increase relative to that of the first friction material when the concentration of the resin-coated hard particles (c) exceeds a concentration at which the volume ratio of the resin-coated hard particles (c) to the elastic material (m) is 2: 1. On the other hand, the friction force may decrease when the concentration of the elastic material (m) exceeds the concentration at which the volume ratio of the resin-coated hard particles (c) to the elastic material (m) is 1:50. In particular, the total concentration of resin-coated hard particles (c) and elastic material (m) is preferably not less than 6% by volume, and the volume ratio of the resin-coated hard particles (c) to the elastic material (m) is preferably in the range of 1: 1 to 1:30 falls. Most preferably, the total concentration of resin-coated hard particles (c) and elastic material (m) is not less than 7% by volume, and the volume ratio of resin-coated hard particles (c) to elastic material (m) is from 1: 2 to 1: 10 is enough.
Der Elastizitätsmodul des ersten Reibmaterials reicht vorzugsweise von 100 bis 300 MPa. Der Elastizitätsmodul des Reibmaterials als Ganzes kann zu gering werden, wenn der Elastizitätsmodul des ersten Reibmaterials weniger als 100 MPa beträgt. Dies kann verhindern, dass eine geeignetere Spannung, der die in dem ersten Reibmaterial enthaltenen harten Teilchen (a) ausgesetzt werden, und ein geeigneterer Überstandsbetrag der harten Teilchen (a) von der Reibfläche erreicht werden. Der Elastizitätsmodul des ersten Reibmaterials als Ganzes kann zu hoch sein, wenn der Elastizitätsmodul des ersten Reibmaterials mehr als 300 MPa beträgt. Dadurch können die harten Teilchen (a) in dem ersten Reibmaterial während der Reibung abfallen. Insbesondere beträgt der Elastizitätsmodul des ersten Reibmaterials vorzugsweise nicht weniger als 120 MPa und am besten nicht weniger als 140 MPa. Darüber hinaus beträgt der Elastizitätsmodul des Reibmaterials vorzugsweise nicht mehr als 280 MPa und am besten nicht mehr als 260 MPa. Das Verfahren zum Messen des Elastizitätsmoduls des ersten Reibmaterials kann das gleiche sein wie das Verfahren zum Messen des Elastizitätsmoduls des oben beschriebenen elastischen Harzes oder des Elastizitätsmoduls des elastischen Materials. The elastic modulus of the first friction material preferably ranges from 100 to 300 MPa. The modulus of elasticity of the friction material as a whole may become too low when the elastic modulus of the first friction material is less than 100 MPa. This can prevent a more suitable stress, which is exposed to the hard particles (a) contained in the first friction material, and a more appropriate amount of protrusion of the hard particles (a) from the friction surface. The modulus of elasticity of the first friction material as a whole may be too high when the elastic modulus of the first friction material is more than 300 MPa. Thereby, the hard particles (a) in the first friction material may fall off during the friction. In particular, the elastic modulus of the first friction material is preferably not less than 120 MPa, and more preferably not less than 140 MPa. In addition, the elastic modulus of the friction material is preferably not more than 280 MPa, and more preferably not more than 260 MPa. The method for measuring the elastic modulus of the first friction material may be the same as the method for measuring the elastic modulus of the above-described elastic resin or the elastic modulus of the elastic material.
Die Oberflächenrauheit der Reibfläche des zweiten Reibmaterials beträgt vorzugsweise nicht mehr als 10 μm, da eine Oberflächenrauheit von mehr als 10 μm das anfängliche Einbremsen beeinträchtigen kann, was wiederum zu einer Reibungskraftänderung sowie erhöhtem Verschleiß führen kann. Die Oberflächenrauheit ist in Übereinstimmung mit der mittleren Zehn-Punkte-Rautiefe (Rz JIS) gemäß dem japanischen Industriestandard
Die bislang erläuterten Materialien, die das erste Reibmaterial umfassen, können gemischt werden, indem ein herkömmliches Verfahren verwendet wird, beispielsweise Trockenmischen unter Verwendung eines Vertikalmischers, eines Horizontalmischers oder dergleichen; oder ein Verfahren, bei dem unter Verwendung der obigen Mischer oder dergleichen Nassmischen unter dem Vorhandensein von Wasser oder eines organischen Lösungsmittels erfolgt, gefolgt von Vakuumentlüftung oder Heizentlüftung, um das Lösungsmittel zu entfernen. Das Reibmaterial kann geformt werden, indem ein Verfahren verwendet wird, bei dem das unter Verwendung der oben beschriebenen Mischverfahren erzielte Gemisch in eine erwärmte Form gefüllt und gepresst wird, oder ein Verfahren, bei dem ein durch die obigen Mischverfahren erzieltes Gemisch mit einem Grundmaterial verbunden wird. Das Reibmaterial kann in eine geeignete Form, etwa zu einem Draht, einem Stab, einer Platte oder einer Lage, geformt werden.The above-explained materials comprising the first friction material may be mixed by using a conventional method, for example, dry mixing using a vertical mixer, a horizontal mixer or the like; or a method in which wet mixing is carried out using the above mixer or the like under the presence of water or an organic solvent, followed by vacuum deaeration or heating deaeration to remove the solvent. The friction material may be formed by using a method in which the mixture obtained by using the mixing methods described above is filled and pressed into a heated mold, or a method in which a mixture obtained by the above mixing methods is bonded to a base material , The friction material may be formed into a suitable shape such as a wire, a rod, a plate or a sheet.
Das zweite Reibmaterial kann angefertigt werden, indem verschiedene Verfahren verwendet werden, etwa ein unter Verwendung einer Kugelmühle oder dergleichen erfolgendes Mischen der harten Teilchen (A) mit Teilchen des Matrixmaterials (M) sowie, falls erforderlich, mit anorganischen Teilchen (F), gefolgt von eifern Sintern des sich ergebenden Gemisches; Verbinden eines Sinterkörpers mit einem Reibflächenabschnitt eines Strukturgrundelements durch mechanisches Befestigen oder durch Schweißen, etwa Elektroschweißen oder Laserschweißen; Sprühen eines Mischmaterialpulvers auf die Reibfläche eines Strukturgrundelements durch Plasmasprühen oder dergleichen; oder Aufbringen eines metallischen Materials (M), in dem harte Teilchen (A) oder harte Teilchen (A) und anorganische Teilchen (F) dispergiert sind, durch Teilchendispersionsaufbringung auf der Reibfläche eines Strukturgrundelements. Es kann auch ein Gießverfahren verwendet werden, solange sich während des Erstarrungsvorgangs harte Teilchen absondern. Das zweite Reibmaterial kann Gusseisen sein, vorausgesetzt dass die Legierungszusammensetzung und die Gießbedingungen so gesteuert werden, dass sich Zementit (Eisencarbid) absondert.The second friction material may be prepared by using various methods, such as mixing a ball mill or the like by mixing the hard particles (A) with particles of the matrix material (M) and, if necessary, with inorganic particles (F) followed by eager to sinter the resulting mixture; Bonding a sintered body to a friction surface portion of a structural base member by mechanical fastening or by welding, such as arc welding or laser welding; Spraying a mixed material powder onto the friction surface of a structural base member by plasma spraying or the like; or applying a metallic material (M) in which hard particles (A) or hard particles (A) and inorganic particles (F) are dispersed by particle dispersion deposition on the friction surface of a structural base member. A casting method may also be used as long as hard particles segregate during the solidification process. The second friction material may be cast iron, provided that the alloy composition and casting conditions are controlled so that cementite (iron carbide) separates out.
Die
Das Reibpaar in dem obigen typischen Beispiel hat somit einen Spannungsverteilungsmechanismus, durch den ausreichend übermäßige Spannung, die bei Aufbringung einer Spannung auf das Reibpaar an die harten Teilchen (a), (A) weitergegeben wird, durch das Harz (b) oder durch das Matrixmaterial (M) absorbiert wird, wodurch es weniger wahrscheinlich ist, dass die harten Teilchen (a), (A) einer über die Fließspannung hinausgehenden Spannung ausgesetzt werden. Daher erzeugt das Reibpaar mittels der harten Teilchen (a), (A) eine hohe Reibungskraft, während eine hervorragende Reibungskraftstabilität und Unterdrückung von Geräuschen und Schwingungen erreicht wird.The friction pair in the above typical example thus has a stress distribution mechanism by which sufficient excessive stress, which is transmitted to the hard particles (a), (A) upon application of a stress to the friction pair, through the resin (b) or through the matrix material (M), whereby it is less likely that the hard particles (a), (A) will be exposed to a stress exceeding the yield stress. Therefore, the friction pair by means of the hard particles (a), (A) generates high frictional force, while achieving excellent frictional force stability and suppression of noise and vibration.
1. Anfertigen von harzbeschichteten harten Teilchen durch Beschichten von harten Teilchen (a) mit einem Harz (b)1. Preparation of resin-coated hard particles by coating hard particles (a) with a resin (b)
Als die harten Teilchen (a) wurde Siliziumcarbid (SiC, Mohshärte 9,3, Green Densic® (GC) von Showa Denko) verwendet. Als das Harz (b) wurde ein Polyamidimid (im Folgenden kurz PAI, Molykote® (PA-744) von Dow Corning Toray) verwendet. Um die harten Teilchen (a) mit dem Harz (b) zu beschichten, wurde das SiC mit in einem Lösungsmittel aufgelösten PAI in einem Äquivalentvolumenverhaltnis (1:1) von PAI und SiC (Feststoff in Lösungsmittel) gemischt. Das Lösungsmittel wurde danach verdampft, um die harzbeschichteten harten Teilchen zu bilden. Die Teilchengröße von SiC vor und nach der Harzbeschichtung. wurde unter Verwendung eines Laserbeugung-Teilchengrößen-Analysegeräts gemessen. Die Dicke der Harzbeschichtung (s) wurde dann beruhend auf der Differenz zwischen dem mittleren Durchmesser von SiC nach der Harzbeschichtung und dem mittleren Durchmesser von SiC vor der Harzbeschichtung berechnet.As the hard particles (a) silicon carbide (SiC, Mohs hardness 9.3, Green Densic ® (GC) by Showa Denko) was used. As the resin (b) was used, a polyamide-imide ((hereafter PAI, Molykote ® PA-744) from Dow Corning Toray). To coat the hard particles (a) with the resin (b), the SiC was mixed with PAI dissolved in a solvent in an equivalent volume ratio (1: 1) of PAI and SiC (solid in solvent). The solvent was then evaporated to form the resin-coated hard particles. The particle size of SiC before and after the resin coating. was measured using a laser diffraction particle size analyzer. The thickness of the resin coating (s) was then calculated based on the difference between the mean diameter of SiC after the resin coating and the mean diameter of SiC before the resin coating.
2. Herstellung eines Reibpaars2. Production of a friction pair
Ein erstes Reibmaterial (Bremsklotz) gemäß einem Beispiel der Erfindung wurde hergestellt, indem die in der unten stehenden Tabelle 1 angegebenen Materialien in den angegebenen Anteilen (Vol.-%) gemischt wurden. Der Ausdruck ”SiC (PAI-beschichtet)” in Tabelle 1 bezeichnet harzbeschichtetes Siliziumcarbid, das bei der oben beschriebenen Anfertigung von harzbeschichteten harten Teilchen erzielt wurde. Die in der unten stehenden Tabelle 1 angegebenen Teilchengrößen wurden unter Verwendung des oben beschriebenen Laserbeugung-Teilchengrößen-Analysegeräts gemessen. Unter den in der Tabelle 1 angegebenen Materialien beträgt die Mohshärte des SiC (der harten Teilchen (a)) 9,3, und der mittlere Durchmesser des harzbeschichteten SiC beträgt 26 μm. Die Mohshärte von Mika (anorganische Teilchen (f), mittlerer Durchmesser 15 μm) beträgt 2,5 bis 3,0. Die Mohshärte von Bariumsulfat (anorganische Teilchen (f), mittlerer Durchmesser 10 μm) beträgt 3,5. Daher erfüllt das erste Reibmaterial des Beispiels die Bedingung (1). Die Einzelheiten des Herstellungsverfahrens waren wie folgt. Zunächst wurden verschiedene Ausgangsmaterialien gleichmäßig 5 Minuten lang in einem Vertikalmischer gemischt, damit sich ein Reibmaterialausgangsgemisch ergab. In einem folgenden Heißformschritt wurde das Reibmaterialausgangsgemisch in eine auf 150°C erwärmte Form gefüllt und 10 Minuten lang bei 200 kg/cm2 gepresst. Danach erfolgte 2 Stunden lang bei 200°C ein Aushärten, damit sich das erste Reibmaterial ergab. Das zweite Reibmaterial (Scheibe) wurde entsprechend dem unten stehenden Verfahren hergestellt. Als die harten Teilchen (A) wurde Wolframcarbid (WC, Mohshärte 9) mit einem mittleren Durchmesser von 3 um verwendet, während als das Matrixmaterial (M) Cobalt (Mohshärte 5,5) verwendet wurde. Das zweite Reibmaterial wurde durch Plasmasprühen des WC auf eine Gusseisenscheibe erzielt, wobei Cobalt als Bindemittel verwendet wurde. Die WC-Konzentration in der Sprühschicht betrug 90 Vol.-%. Das erste Reibmaterial (Bremsklotz) und das zweite Reibmaterial (Scheibe) wurden kombiniert, damit sich das Reibpaar des Beispiels ergab.A first friction material (brake pad) according to an example of the invention was prepared by mixing the materials shown in Table 1 below in the proportions indicated (% by volume). The term "SiC (PAI-coated)" in Table 1 denotes resin-coated silicon carbide obtained in the above-described preparation of resin-coated hard particles. The particle sizes indicated in Table 1 below were measured using the laser diffraction particle size analyzer described above. Among the materials shown in Table 1, the Mohs hardness of the SiC (the hard particle (a)) is 9.3, and the average diameter of the resin-coated SiC is 26 μm. The Mohs hardness of Mika (inorganic particles (f),
Es wurde ein erstes Reibmaterial (Bremsklotz) eines Vergleichsbeispiels angefertigt, indem die in der unten stehenden Tabelle 1 angegebenen Materialien in den Anteilen (Vol.-%) gemischt wurden, die in der Tabelle 1 in der Spalte des Vergleichsbeispiels angegeben sind. Der Ausdruck ”SiC (unbeschichtet)” in der Tabelle 1 bezeichnet Siliziumcarbid (SiC), Mohshärte 9,3, Green Densic® (GC) von Shows Denko), das so, wie es war, verwendet wurde, ohne irgendeine Harzbeschichtung. Die in der unten stehenden Tabelle 1 angegebenen Teilchengrößen wurden unter Verwendung des oben beschriebenen Laserbeugung-Teilchengrößen-Analysegeräts gemessen. Bei den in der unten stehenden Tabelle 1 angegebenen Materialien weist das SiC per Definition keine Harzbeschichtung auf, weswegen das erste Reibmaterial dieses Vergleichsbeispiels die Bedingung (1) nicht erfüllt. Die Einzelheiten des Herstellungsverfahrens waren die Folgenden. Zunächst wurden gleichmäßig verschiedene Ausgangsmaterialien 5 Minuten lang in einem Vertikalmischer gemischt, damit sich ein Reibmaterialausgangsgemisch ergab. In einem folgenden Heißformschritt wurde das Reibmaterialausgangsgemisch in eine auf 150°C erwärmte Form gefüllt und 10 Minuten lang bei 200 kg/cm2 gepresst. Danach erfolgte 2 Stunden lang bei 200°C ein Aushärten, damit sich das erste Reibmaterial ergab. Das zweite Reibmaterial (Scheibe) wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens hergestellt, wie bei der Herstellung des zweiten Reibmaterials des Reibpaars gemäß dem Beispiel verwendet wurde. Das erste Reibmaterial (Bremsklotz) und das zweite Reibmaterial (Scheibe) wurden kombiniert, damit sich das Reibpaar des Vergleichsbeispiels ergab. Tabelle 1
3. Messung und Beurteilung der Reibeigenschaften des Reibpaars3. Measurement and evaluation of the friction properties of the friction pair
Versuchskörper der Reibpaare gemäß dem Beispiel und dem Vergleichsbeispiel wurden bei einer Temperatur von 100°C oder 300°C unter eine Last von 200 N gesetzt und 1 Stunde lang gegeneinander mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s gleiten gelassen, gefolgt von einem Bremsen von 1 m/s auf 0 m/s. Die Tabelle 2 vergleicht den Reibungskoeffizienten (μ), die Reibungskoeffizientenänderung (Δμ) während des Bremsens und die Verschleißmengen von vor bis nach dem Bremsen. Tabelle 2
Wie Tabelle 2 zeigt, waren die Reibungskoeffizienten μ und die Verschleißmenge in den Reibungspaaren des Beispiels und des Vergleichsbeispiels bei sowohl 100°C als auch 300°C die gleichen. Im Gegensatz dazu blieb die Reibungskoeffizientenänderung Δμ in dem Reibpaar des Beispiels kleiner. Die Ergebnisse der obigen Reibeigenschaftsmessungen zeigen, dass das Reibpaar des Beispiels der Erfindung, das die Bedingung (1) erfüllt, verglichen mit einem herkömmlichen Reibpaar, das nicht die Bedingung (1) erfüllt, insbesondere eine bessere Reibungskraftstabilität besitzt. As shown in Table 2, the coefficients of friction μ and the amount of wear in the friction pairs of Example and Comparative Example were the same at both 100 ° C and 300 ° C. In contrast, the coefficient of friction change Δμ remained smaller in the friction pair of the example. The results of the above friction property measurements show that the friction pair of the example of the invention satisfying the condition (1) has, in particular, a better friction force stability as compared with a conventional friction pair which does not satisfy the condition (1).
4. Messung und Beurteilung des Quietschens des Reibpaars4. Measurement and evaluation of the squeaking of the friction pair
Während einer simulierten Stadtfahrt eines mit dem jeweiligen Reibpaar ausgestatteten Kraftfahrzeugs (100maliges Bremsen bei einer Geschwindigkeit von 40 km/h, bei einer Abbremsung von 0,1 bis 1,5 m/s2 und einer Temperatur von 50 bis 150°C) wurden die Anzahl des Auftretens von Quietschen sowie die Lautstärke dieses Quietschens für die Reibungspaare des Beispiels und des Vergleichsbeispiels gemessen. Die Tabelle 3 fasst vergleichend die Anzahl an Quietschen und dessen Lautstärke zusammen. Tabelle 3
Wie die Tabelle 3 zeigt, gab das Reibpaar des Beispiels weniger Quietschen als das Reibpaar des Vergleichsbeispiels von sich, und mit geringerer Lautstärke. Die Messergebnisse der Reibeigenschaften bezüglich des Quietschens zeigen, dass das Reibpaar des Beispiels der Erfindung, das die Bedingung (1) erfüllt, in einem größeren Maße Bremsquietschen unterdrückt als ein herkömmliches Reibpaar, das die Bedingung (1) nicht erfüllt.As Table 3 shows, the friction pair of the example gave less squeaking than the friction pair of the comparative example, and at lower volume. The measurement results of the frictional properties with respect to squeaking show that the friction pair of the example of the invention satisfying the condition (1) suppresses brake squeal to a greater degree than a conventional friction pair which does not satisfy the condition (1).
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