DE112011100368T5

DE112011100368T5 - Reibungselement und dessen Reibungsmaterial

Info

Publication number: DE112011100368T5
Application number: DE201111100368
Authority: DE
Inventors: Bulent Chavdar
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2012-11-22
Also published as: WO2011092585A3; BR112012018600A2; US8563448B2; CN103003591B; CN103003591A; BR112012018600B1; US20110189460A1; WO2011092585A2

Abstract

Ein Reibungsmaterial (18) enthält ein Harz und ein faseriges Basismaterial, das mit dem Harz imprägniert ist. Das faserige Basismaterial weist eine einzige Lage auf und enthält mehrere Aramidfasern, die in einer ersten Menge vorhanden sind, mehrere Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis, die in einer zweiten Menge vorhanden sind, die geringer ist als die erste Menge, mehrere Kohlenstoffpartikel, die in einer dritten Menge vorhanden sind, die geringer als oder gleich der zweiten Menge ist, mehrere Mineralfasern, die in einer vierten Menge vorhanden sind, die geringer als oder gleich der zweiten Menge ist, und Diatomeenerde, die in einer fünften Menge vorhanden ist, die größer ist als die erste Menge. Ein Reibungselement (10), das dazu dient, mit einer geschmierten Oberfläche (12) in Wirkkontakt zu treten, enthält ein Substrat (16) und das Reibungsmaterial (18). Das Reibungsmaterial (18) definiert eine erste Oberfläche (20), die an das Substrat (16) angebunden ist, und eine zweite Oberfläche (22), die konfiguriert ist, um mit der geschmierten Oberfläche (12) in Wirkkontakt zu treten.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht Rechte aus der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/299,659, die am 29. Januar 2010 eingereicht wurde, und der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/299,693, die am 29. Januar 2010 eingereicht wurde, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin mit aufgenommen sind.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein ein Reibungselement und ein Reibungsmaterial von diesem.
HINTERGRUND
Reibungsmaterialien sind häufig für Anwendungen nützlich, bei denen gegenüberliegende Oberflächen miteinander in Eingriff stehen, um mechanische und/oder thermische Energie zu übertragen. Zum Beispiel können Reibungsmaterialien zwischen gegenüberliegenden Flächen in Bremsen-, Kupplungs- und Drehmomentwandlungsanwendungen angeordnet sein. Derartige Anwendungen erfordern häufig Reibungsmaterialien, die eine hervorragende Reibungsstabilität, einen hervorragenden Verschleiß- und Geräuschwiderstand und die hervorragende Druck- und Temperaturfestigkeit aufweisen.
Eine Art eines Reibungsmaterials, ein teilweise nasses Reibungsmaterial, kann insbesondere für Anwendungen nützlich sein, die während einer Übertragung mechanischer und/oder thermischer Energie eine reduzierte Schmierung erfordern. Zum Beispiel sind teilweise nasse Reibungsmaterialien häufig während des Betriebs wenigstens teilweise in eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Bremsenflüssigkeit, Automatikgetriebeflüssigkeit und/oder Öl, eingetaucht und mit dieser imprägniert.
KURZBESCHREIBUNG
Ein Reibungsmaterial enthält ein Harz und ein faseriges Basismaterial, das mit dem Harz imprägniert ist. Das faserige Basismaterial weist eine einzige Lage auf und enthält mehrere Aramidfasern, die in einer ersten Menge vorhanden sind. Das faserige Basismaterial enthält ferner mehrere Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis, die in einer zweiten Menge vorhanden sind, die geringer ist als die erste Menge, mehrere Kohlenstoffpartikel, die in einer dritten Menge vorhanden sind, die geringer als die oder gleich der zweiten Menge ist, und mehrere Mineralfasern, die in einer vierten Menge vorhanden sind, die geringer als die oder gleich der zweiten Menge ist. Ferner enthält das faserige Basismaterial Diatomeenerde, die in einer fünften Menge vorhanden ist, die größer ist als die erste Menge.
In einer Variante enthalten die mehreren Aramidfasern eine erste Komponente, die mehrere fibrillierte Aramidfasern enthält, und eine zweite Komponente, die mehrere nicht fibrillierte Aramidfasern enthält. Außerdem enthalten die mehreren Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis eine dritte Komponente mit einer dritten durchschnittlichen Länge und eine vierte Komponente mit einer vierten durchschnittlichen Länge, die länger ist als die dritte durchschnittliche Länge.
Ein Reibungselement, das dazu dient, mit einer geschmierten Oberfläche wirksam in Kontakt zu treten, enthält ein Substrat und das Reibungsmaterial. Das Reibungsmaterial definiert eine erste Oberfläche, die an das Substrat gebunden ist, und eine zweite Oberfläche, die konfiguriert ist, um mit der geschmierten Oberfläche wirksam in Kontakt zu treten.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile des vorliegenden Offenbarungsgegenstandes sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten zur Ausführung des Offenbarungsgegenstandes in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leicht erkennbar.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Reibungselementes, das ein auf einem Substrat angeordnetes Reibungsmaterial enthält; und
2 zeigt eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung des Reibungselementes nach 1, wie es zwischen geschmierten Flächen angeordnet ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bezugnehmend auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, ist ein Reibungselement zum Wirkkontakt mit einer geschmierten Oberfläche 12 (2) allgemein bei 10 in 1 veranschaulicht. Das Reibungselement 10 kann für Anwendungen nützlich sein, die eine ausgezeichnete Reibungsstabilität, einen ausgezeichneten Verschleißwiderstand, Geräuschwiderstand, eine ausgezeichnete Druckfestigkeit und Temperaturbeständigkeit erfordern, wie dies in größeren Einzelheiten nachstehend erläutert ist. Folglich kann das Reibungselement 10 für Kraftfahrzeuganwendungen nützlich sein, zu denen einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Kupplungsscheiben, Getriebebänder, Bremsschuhe, Ringe einer Synchronisiereinrichtung, Reibscheiben, Systemplatten und Sperrdifferenzialkomponenten gehören. Jedoch kann das Reibungselement 10 auch für nicht kraftfahrzeugbezogene Anwendungen nützlich sein, zu denen einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Eisenbahnbremsblöcke und -kupplungsbelege, Mehrscheiben-Flugzeugbremsen, Kran- und Aufzugskomponenten und andere Transport- und Industrieanwendungen gehören.
Indem nun auf 2 Bezug genommen wird, kann das Reibungselement 10 im Betrieb mit der geschmierten Oberfläche 12 von z. B. einer Energieübertragungsvorrichtung, wie beispielsweise einem Sperrdifferenzial, wirksam in Kontakt stehen. Zum Zwecke einer allgemeinen Erläuterung, wie unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, kann ein Sperrdifferenzial eine Differenz der Winkelgeschwindigkeit von (nicht veranschaulichten) Ausgangswellen über einen Betrieb einer Kupplungspackung, wie sie allgemein bei 14 veranschaulicht ist, minimieren. Die Kupplungspackung 14 kann in einem (nicht veranschaulichten) Gehäuse eingeschlossen und mit einem Schmiermittel, wie beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, einem Getriebeöl, wie beispielsweise Dexron^® LS, das von BP Lubricants USA, Inc. aus Wayne, New Jersey, kommerziell erhältlich ist, geschmiert sein. Insbesondere kann die Kupplungspackung 14 mehrere geschmierte Oberflächen 12, z. B. Trennscheiben, die voneinander beabstandet sind, und mehrere Reibungselemente 10, z. B. Reibscheiben, enthalten, die abwechselnd zwischen und gegenüberliegend zu den mehreren geschmierten Flächen 12 angeordnet sind, so dass die Reibungselemente 10 mit den geschmierten Flächen 12 verbunden sein und wechselwirken können. D. h., die Reibungselemente 10 können mit den geschmierten Flächen 12 innerhalb der Kupplungspackung 14 in alternierender Folge angeordnet sein.
Während eines Betriebs der Kupplungspackung 14 stehen die Reibungselemente 10 mit den geschmierten Flächen 12 wirksam in Kontakt. Zum Beispiel können die Reibungselemente 10 in Abhängigkeit von einer Differenz der Ausgangswellenwinkelgeschwindigkeit mit benachbarten geschmierten Flächen 12 reibschlüssig verbunden werden und von diesen reibschlüssig getrennt werden, so dass mechanische und/oder Wärmeenergie zwischen dem Reibungselement 10 und der zugehörigen gegenüberliegenden geschmierten Fläche 12 übertragen werden kann. D. h., das Reibungselement 10 kann gegen eine gegenüberliegende geschmierte Fläche 12 gedrückt werden und reiben, um so eine Bewegung zwischen dem Reibungselement 10 und der geschmierten Fläche 12 durch Reibung zu verzögern. Anders gesagt, kann das Reibungselement 10 mit der geschmierten Fläche 12 intermittierend reibschlüssig in Eingriff kommen und zusammenwirken, wenn es die Betriebsbedingungen erfordern, so dass ein Schmiermittel in das Reibungselement 10 eingezogen und aus diesem herausgedrückt werden kann. In anderen nicht beschränkenden Beispielen kann das Reibungselement 10 mit einem Bremsrotor eines Scheibenbremssystems oder einem geschmiertem Zahnrad eines Getriebes in Wirkkontakt treten. D. h., das Reibungselement 10 kann als ein Bremsbelag oder ein Synchronisiereinrichtungsring konfiguriert sein.
Indem nun auf 1 Bezug genommen wird, enthält das Reibungselement 10 ein Substrat 16. Das Substrat 16 kann entsprechend Steifigkeits- und/oder Festigkeitseigenschaften, die für eine gewünschte Anwendung des Reibungselementes 10 erforderlich sind, ausgewählt werden. Zum Beispiel kann das Substrat 16 zur Erzielung einer Festigkeit und Steifigkeit an dem Reibungselement 10 geeignet sein, wie dies in größeren Einzelheiten nachstehend erläutert ist, und es kann aus einem verformungsresistenten metallbasierten Material, wie beispielsweise Stahl, ausgebildet sein. D. h., das Substrat 16 kann eine Metallplatte, wie beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, eine Stahlträgerplatte, sein.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 enthält das Reibungselement 10 ferner ein Reibungsmaterial 18, das ein Harz und ein mit dem Harz imprägniertes faseriges Basismaterial enthält, wie in größeren Einzelheiten nachstehend erläutert. Wie hierin verwendet, bezieht sich die Terminologie „faseriges Basismaterial” auf eine Basisschicht mit einer einzigen Lage zur Verwendung in einem teilweise nassen Reibungsmaterial 18. Das faserige Basismaterial kann eine Schlammzusammensetzung vor dem Trocknen sein, um ein nasses, schlammverarbeitetes Reibungsmaterial 18 zu bilden. Ferner bezieht sich der Ausdruck „teilweise nasses Reibungsmaterial” auf eine relativ dünne faserige Basisschicht, die mit einem Harz oder Bindemittel imprägniert ist, die getrocknet und mit einem festen oder stählernen Substrat 16 oder einer entsprechenden Trägerplatte verbunden wird. Ferner arbeiten teilweise nasse Reibungsmaterialien allgemein, während sie wenigstens teilweise in einem Schmiermittel untergetaucht sind, und sie haben eine Dicke von etwa 0,3 mm bis etwa 1,5 mm. Im Gegensatz hierzu arbeiten Trockenreibungsmaterialien allgemein bei trockenem Kontakt zwischen dem Reibungsmaterial und einer gegenüberliegenden Reibungsfläche und haben eine Dicke von etwa 3 mm bis etwa 4,5 mm. Teilweise nasse Reibungsmaterialien können auch als halbnasse oder feuchte Reibungsmaterialien bezeichnet werden und sie können für Anwendungen nützlich sein, die eine reduzierte oder minimale Schmierung erfordern. Im Vergleich arbeiten Nassreibungsmaterialien allgemein, während sie im Wesentlichen in ein Schmiermittel eingetaucht sind. Teilweise nasse Reibungsmaterialien können ferner Betriebstemperaturen ausgesetzt sein, die um etwa 100°C größer sind als die Betriebstemperaturen von Nassreibungsmaterialien, und sie arbeiten allgemein in einer Umgebung mit relativ geringerer Schmiermitteldurchflussrate zur Kühlung im Vergleich zu Nassreibungsmaterialien. An sich können die Ölaufnahmekapazität und Temperaturbeständigkeit für teilweise nasse Reibungsmaterialien im Vergleich zu nassen Reibungsmaterialien besonders wichtig sein.
Das faserige Basismaterial des Reibungsmaterials 18 (1) enthält mehrere Aramidfasern. Wie hierin verwendet, bezeichnet die Terminologie „Aramid” aromatische Polyamidfasern. Die Aramidfasern können durch eine Reaktion zwischen einer Aminogruppe und einer Karbonsäurehalogenidgruppe erzeugt werden. Zum Beispiel können die Aramidfasern eine synthetische Polyamidkette sein, in der wenigstens 85 Volumenteile von Amidbindungen, d. h. eine an ein Stickstoffatom (N) gebundene Acylgruppe (R-C=O), bezogen auf 100 Volumenteile der synthetischen Polyamidkette unmittelbar an zwei aromatischen Ringen befestigt sind.
Die mehreren Aramidfasern können ferner als mehrere Para-Aramidfasern mit einer durchschnittlichen Länge von weniger als oder gleich etwa 5 mm ausgebildet sein. Zum Beispiel können die mehreren Aramidfasern Para-Aramidfasern sein, die eine mittlere Faserlänge von etwa 1,4 mm und/oder eine bimodale mittlere Faserlänge von etwa 0,5 mm und etwa 1,4 mm aufweisen. Wie hierin verwendet, stellt die Terminologie „etwa” einen Mengenmodifizierer dar und bezieht sich auf +/–2% der modifizierten Menge. Die Aramidfasern können aus Poly(p-Phenylenterephtalamid) (PPTA) sein, das aus den Monomeren p-Phenylendiamin (PPD) und Terephtaloyldichlorid (TDC) in einem Zusatzlösungsmittel mit einer ionischen Komponente, wie beispielsweise Kalziumchlorid, um Wasserstoffbindungen der Amidgruppen einzunehmen, und einer organischen Komponente N-Methylpyrolidon (NMP), um das aromatische Polymer abzulösen, erzeugt wird. Die mehreren Aramidfasern können eine Dichte von etwa 1,44 g/cm³ aufweisen. Geeignete Aramidfasern sind von Teijin Aramid GmbH aus Arnhem, Niederlande, unter dem Handelsnamen Twaron^® kommerziell erhältlich.
In einer Variante enthalten die mehreren Aramidfasern eine erste Komponente, die mehrere fibrillierte Aramidfasern enthält, und eine zweite Komponente, die mehrere nicht fibrillierte Aramidfasern enthält. Wie hierin verwendet, bezieht sich die Terminologie „fibrilliert” auf eine Faser mit einem Stängel und mehreren Fibrillen, die sich von dem Stängel weg erstrecken, wobei der Stängel im Wesentlichen säulenartig ist und die Fibrillen vergleichsweise dünnere haarartige Elemente bilden, die an dem Stängel haften. D. h., der Stängel ist deutlich dicker als jede der mehreren Fibrillen.
Die erste Komponente kann Aramidfasern enthalten, die in einer Pulpform vorgesehen sind und einen hohen Fibrillationsgrad im Vergleich zu anderen Faserarten, z. B. den Aramidfasern der zweiten Komponente, aufweisen. Die Aramidfasern der ersten Komponente können kurz geschnitten sein. D. h. nach der vorstehend erläuterten Polymerherstellung kann das resultierende Aramid in wasserfreier Schwefelsäure aufgelöst und zu einem Filamentgarn gesponnen werden. Die erste Komponente kann durch Scheren und Zerkleinern des Filamentgarnes im Wasser gebildet werden, so dass die Aramidfasern gekürzt und fibrilliert werden. Die mehreren fibrillierten Aramidfasern der ersten Komponente können eine mittlere Länge von weniger als etwa 3 mm aufweisen. Eine geeignete erste Komponente ist von Teijin Aramid GmbH aus Arnhem, Niederlande, unter dem Handelsnamen Twaron^® 1094 kommerziell erhältlich.
Im Vergleich dazu sind die Aramidfasern der zweiten Komponente nicht fibrilliert. D. h., die zweite Komponente weist einen minimalen Fibrillationsgrad im Vergleich zu der ersten Komponente auf. Die nicht fibrillierten Aramidfasern der zweiten Komponente sind im Wesentlichen frei von den Fibrillen, die in der ersten Komponente vorhanden sind. Die Aramidfasern der zweiten Komponente können in einer eingetauchten-zerkleinerten Form vorliegen und können eine durchschnittliche Länge von etwa 3 mm aufweisen. Folglich kann die zweite Komponente eine größere durchschnittliche Länge als die erste Komponente aufweisen. Eine geeignete zweite Komponente ist von Teijin Aramid GmbH aus Arnhem, Niederlande, unter dem Handelsnamen Twaron^® 1588 kommerziell erhältlich.
Die erste Komponente und die zweite Komponente können in dem faserigen Basismaterial in einem Verhältnis von etwa 2:1 vorhanden ein. Zum Beispiel kann die erste Komponente in dem faserigen Basismaterial in einer Menge von etwa 20 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials vorhanden sein, und die zweite Komponente kann in einer Menge von etwa 10 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials vorhanden sein. Die erste Komponente und die zweite Komponente können in dem vorerwähnten Verhältnis vorliegen, um eine gewünschte Porosität des faserigen Basismaterials zu erzielen. Zum Beispiel kann die nicht fibrillierte zweite Komponente Oberflächenporen in dem faserigen Basismaterial definieren, die vergleichsweise große Abmessungen aufweisen. Derartige Poren können schwer zuzusetzen und zu verschließen sein, so dass die zweite Komponente an sich während des Betriebs des Reibungselementes 10 hervorgebrachten Abfallprodukten ermöglichen kann, zu dem Reibungsmaterial 18 zurückgeführt zu werden. Eine derartige Rückführung von Abfallprodukten zu dem Reibungsmaterial 18 kann dem Reibungsmaterial 18 einen ausgezeichneten Verglättungs- und Fading-Widerstand verleihen.
Die zweite Komponente kann ferner eine Verklumpung des faserigen Basismaterials hervorrufen. Folglich kann die erste Komponente in dem faserigen Basismaterial vorhanden sein, um die offenen Poren, die durch die zweite Komponente ausgebildet werden, auszugleichen oder zu kompensieren. D. h., die fibrillierte erste Komponente kann andere Komponenten des faserigen Basismaterials, die besser sind als die nicht fibrillierte zweite Komponente, insbesondere andere Komponenten, die in dem faserigen Basismaterial in Partikelform vorhanden sind, halten oder enthalten. Gemeinsam können die erste Komponente und die zweite Komponente folglich die gewünschte Porosität des faserigen Basismaterials erzielen.
Die mehreren Aramidfasern sind in einer ersten Menge vorhanden. Ohne dass die Absicht besteht, durch eine Theorie beschränkt zu werden, können die mehreren Aramidfasern in dem faserigen Basismaterial vorhanden sein, um das faserige Basismaterial mit einer erhöhten Porosität zu versehen und um das Reibungselement 10 mit hervorragender Festigkeit, ausgezeichnetem Verschleißwiderstand und ausgezeichneter Temperaturbeständigkeit zu versehen. D. h. und wie vorstehend erläutert, können die mehreren Aramidfasern andere vergleichsweise kleinere Komponenten des faserigen Basismaterials, insbesondere andere Komponenten, die in Partikelform vorliegen, tragen. Die mehreren Aramidfasern können ferner Verbindungen zwischen weiteren faserigen Komponenten des faserigen Basismaterials herstellen, wie in größeren Einzelheiten nachstehend erläutert. Die Aramidfasern können in der ersten Menge von etwa 20 Gewichtsteilen bis etwa 34 Gewichtsteilen, z. B. etwa 25 Gewichtsteilen bis etwa 30 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials vorhanden sein. Wenn die Aramidfasern in dem faserigen Basismaterial in Mengen von weniger als 20 Gewichtsteilen vorhanden sind, kann das faserige Basismaterial eine unzureichende Struktur und Festigkeit aufweisen und eine geringe Druckbeständigkeit aufweisen. Jedoch kann das faserige Basismaterial bei Mengen von mehr als etwa 34 Gewichtsteilen schwer zu verarbeiten sein und eine zu große Porosität aufweisen.
Das faserige Basismaterial enthält ferner mehrere Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis. Wie hierin verwendet, bezieht sich die Terminologie „auf Polyacrylnitrilbasis” auf Kohlenstofffasern, die aus einem Polyacrylnitril(PAN)-Precursor hergestellt werden. Die polyacrylnitrilbasierten Kohlenstofffasern können durch Kalzinieren voroxidierter Polyacrylnitril-Faser bei einer Temperatur von mehr als oder gleich etwa 1000°C in einem Inertgas hergestellt werden, um Fasern mit einem Kohlenstoffgehalt von wenigstens 90 Gewichtsteilen und einem gebundenen Stickstoffgehalt von etwa 1 Gewichtsteil bis etwa 8 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile der Faser zu erhalten.
In einer Variante enthalten die mehreren Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis eine dritte Komponente, die eine dritte durchschnittliche Länge aufweist, und eine vierte Komponente, die eine vierte durchschnittliche Länge aufweist, die länger ist als die dritte durchschnittliche Länge. Insbesondere kann die dritte Komponente ferner in Form mehrerer gemahlener polyacrylnitrilbasierter Kohlenstofffasern ausgebildet sein und die dritte durchschnittliche Länge kann weniger als etwa 500 Mikrometer betragen. Dagegen kann die vierte Komponente ferner in Form mehrerer zerkleinerter polyacrylnitrilbasierter Kohlenstofffasern (Kurzkohlenstofffasern) ausgebildet sein, und die vierte durchschnittliche Länge kann von etwa 2500 Mikrometer bis etwa 4000 Mikrometer, z. B. etwa 3000 Mikrometer, betragen. Wie hierin verwendet, bezieht sich die Terminologie „gemahlen” auf eine Kohlenstofffaser, die kürzer ist als eine „zerkleinerte” bzw. „zerhackte” (Kurz)kohlenstofffaser. Zum Beispiel können die gemahlenen Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis die dritte durchschnittliche Länge von weniger als etwa 1000 Mikrometer aufweisen. Dagegen können zerkleinerte (Kurz)kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis die vierte durchschnittliche Länge von etwa 1000 Mikrometern bis etwa 25000 Mikrometern aufweisen. Stränge von polyacrylnitrilbasierten Kohlenstofffasern können zu polyacrylnitrilbasierten Kohlenstofffasern mit kürzerer Länge gemahlen werden, die die dritte durchschnittliche Länge von etwa z. B. 350 Mikrometer aufweisen. Ferner können polyacrylnitrilbasierte Kohlenstofffasern einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von etwa 7 Mikrometer bis etwa 9 Mikrometer und eine Dichte von etwa 1,73 g/cm³ bis etwa 1,79 g/cm³ aufweisen. Geeignete Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis umfassen AGM 94 polyacrylnitrilbasierte Kohlenstofffasern, die von Asbury Graphite Mills, Inc. aus Asbury, New Jersey, kommerziell erhältlich sind. Insbesondere können geeignete Beispiele von gemahlenen und zerkleinerten polyacrylnitrilbasierten Kunststofffasern unter den Bezeichnungen AGM94MF350U bzw. AGM94CF3 erhältlich sein.
Die mehreren Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis sind in einer zweiten Menge vorhanden, die geringer ist als die erste Menge. D. h., das faserige Basismaterial enthält vergleichsweise mehr Aramidfasern als Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis. Ohne dass die Absicht besteht, durch eine Theorie beschränkt zu sein, können die mehreren polyacrylnitrilbasierten Kohlenstofffasern in dem faserigen Basismaterial vorhanden sein, um dem Reibungselement eine ausgezeichnete Reibungsstabilität, d. h. einen stabilen Reibungskoeffizienten, während des Betriebs und eine erhöhte Festigkeit, verbesserte elastische Erholung und gewünschte Temperaturbeständigkeit sowie gewünschten Geräuschwiderstand zu verleihen. D. h., das Reibungsmaterial, das die polyacrylnitrilbasierten Kohlenstofffasern enthält, kann einen gewünschten Reibeingriff mit einer gegenüberliegenden geschmierten Oberfläche 12 (2) aufrechterhalten, um dadurch ein Flattern der Energieübertragungsvorrichtung während des Betriebs zu verringern und ein „Fading”, d. h. eine Reduktion des Reibungskoeffizienten (μ) bei hohen Betriebstemperaturen, zu verringern.
Ferner können die mehreren Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis das Reibungsmaterial 18 mit ausgezeichneter Temperaturbeständigkeit versehen. Insbesondere weisen die mehreren polyacrylnitrilbasierten Kohlenstofffasern eine gewünschte Wärmeleitfähigkeit auf, und sie können jedes Schmiermittel, das sich in den Poren des Reibungsmaterials 18 ablagert, kühlen.
Außerdem können die mehreren Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis das Reibungsmaterial 18 mit einer ausgezeichneten elastischen Erholung während des Reibeingriffs des Reibungselementes 10 mit der gegenüberliegenden geschmierten Fläche 12 versehen. Insbesondere weisen die polyacrylnitrilbasierten Kohlenstofffasern ein erhöhtes Elastizitätsmodul, d. h. verbesserte Steifigkeits- und Rückfederungseigenschaften, bei Belastung in dem elastischen Bereich im Vergleich zu anderen Fasern auf.
Die Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis können in der zweiten Menge von etwa 5 Gewichtsteilen bis etwa 15 Gewichtsteilen, z. B. etwa 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials vorhanden sein. Wenn die Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis in dem faserigen Basismaterial in Mengen von weniger als etwa 5 Gewichtsteilen vorliegen, kann das faserige Basismaterial eine unzureichende Struktur und Festigkeit aufweisen, und das Reibungselement 10 kann eine geringe Reibungsstabilität, Temperaturbeständigkeit und Druckfestigkeit aufweisen. Jedoch kann das faserige Basismaterial bei Mengen von mehr als etwa 15 Gewichtsteilen schwer zu verarbeiten sein, und das Reibungselement 10 kann eine reduzierte Druckfestigkeit und Temperaturbeständigkeit aufweisen.
Für Varianten, die sowohl die dritte Komponente als auch die vierte Komponente enthalten, können die dritte Komponente und die vierte Komponente in dem faserigen Basismaterial in einem Verhältnis von etwa 1:1 vorhanden sein. Zum Beispiel kann die dritte Komponente in dem faserigen Basismaterial in einer Menge von etwa 5 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials vorhanden sein, und die vierte Komponente kann in einer Menge von etwa 5 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials vorhanden sein. Die vierte Komponente kann in dem faserigen Basismaterial vorhanden sein, um dem Reibungsmaterial 18 (1) eine erhöhte Druckfestigkeit zu verleihen. D. h., die vierte Komponente kann das Reibungsmaterial 18 mit einer ausgezeichneten Porosität versehen, so dass das Schmiermittel während des Betriebs der Energieübertragungsvorrichtung in das Reibungsmaterial 18 eindringen kann, wobei jedoch das vierte Material auch zu einem ausgezeichneten Druckverformungsrest und Widerstand gegen bleibende Verformung während des Betriebs des Reibungsmaterial 18 beitragen kann. D. h. und wie unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, kann das Reibungsmaterial 18, das die vierte Komponente enthält, geeignet zusammendrückbar sein, so dass das Schmiermittel unter Druck, der durch die gegenüberliegende geschmierte Oberfläche 12 der Energieübertragungsvorrichtung ausgeübt wird, schnell in das Reibungsmaterial 18 hinein und aus diesem heraus gedrückt werden kann. Jedoch kann das faserige Basismaterial bei Mengen von mehr als etwa 10 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials aufgrund der Verschränkungen, die durch die verhältnismäßig längeren zerkleinerten polyacrylnitrilbasierten Kohlenstofffasern verursacht werden, schwer zu verarbeiten sein.
Allgemein kann die dritte Komponente in dem faserigen Basismaterial vorhanden sein, um die offenen Poren, die durch die vierte Komponente des faserigen Basismaterials gebildet werden, auszugleichen oder zu kompensieren. D. h., weil die zerkleinerten polyacrylnitrilbasierten Kurzkohlenstofffasern der vierten Komponente länger sind als die gemahlenen polyacrylnitrilbasierten Kohlenstofffasern der dritten Komponente, kann die vierte Komponente keine weiteren Komponenten des faserigen Basismaterials sowie die dritte Komponente, insbesondere andere Komponenten, die in Partikelform vorliegen, halten oder enthalten. Folglich können die dritte Komponente und die vierte Komponente gemeinsam in dem vorerwähnten Verhältnis vorliegen, um eine gewünschte Porosität und Temperaturbeständigkeit des Reibungsmaterials 18 zu erzielen.
Das faserige Basismaterial enthält ferner mehrere Kohlenstoffpartikel. Wie hierin verwendet, wird die Terminologie „Kohlenstoffpartikel” von der Terminologie „Kohlenstofffasern” unterschieden, und sie bezieht sich auf einen Kohlenstoff, der in einer nicht-faserigen Form vorliegt. Zum Beispiel können die mehreren Kohlenstoffpartikel in einer Kohlenstoffform vorliegen, die durch physikalische Reaktivierung und/oder chemische Reaktivierung verarbeitet wird und eine ausgezeichnete Porosität sowie eine große Oberfläche, d. h. eine BET-Oberfläche (nach Brunauer, Emmett und Teller) von mehr als oder gleich etwa 250 m²/g, aufweisen kann. Die Kohlenstoffpartikel können Ruß, Aktivkohle in Pulverform, Aktivkohle in Granulatform, extrudierte Aktivkohle, imprägnierte Kohle, pyrolysierte Kohle und Kombinationen von diesen enthalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt. D. h., die Kohlenstoffpartikel können aus Kohle, die einer Pyrolyse unterzogen wird, erzeugt werden.
Die mehreren Kohlenstoffpartikel können ferner als Primärpartikel, Aggregate oder Agglomerate ausgebildet sein. Die Primärpartikel können eine allgemein sphärische Gestalt aufweisen und können fest miteinander verbunden sein, um Aggregate zu bilden, die wiederum miteinander verbunden sein können, um Agglomerate zu bilden. Geeignete Kohlenstoffpartikel, die Ruß enthalten, sind unter dem Handelsname Colour Black F101 von Evonik Degussa Corporation aus Parsippany, New Jersey, kommerziell erhältlich.
Die mehreren Kohlenstoffpartikel sind in einer dritten Menge vorhanden, die kleiner als oder gleich der ersten Menge ist. D. h., das faserige Basismaterial kann gleiche Mengen von Kohlenstoffpartikeln und Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis oder vergleichsweise weniger Kohlenstoffpartikel als polyacrylnitrilbasierte Kohlenstofffasern enthalten. Insbesondere können die mehreren Kohlenstoffpartikel in der dritten Menge von etwa 3 Gewichtsteilen bis etwa 15 Gewichtsteilen, z. B. etwa 5 Gewichtsteilen bis etwa 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials vorhanden sein. Ohne dass die Absicht besteht, durch eine Theorie beschränkt zu sein, können die mehreren Kohlenstoffpartikel in dem faserigen Basismaterial vorhanden sein, um dem Reibungselement 10 während des Betriebs eine ausgezeichnete Temperaturbeständigkeit und einen ausgezeichneten Geräuschwiderstan zu verleihen. Insbesondere weisen die mehreren Kohlenstoffpartikel eine gewünschte Wärmeleitfähigkeit auf, und sie können jedes Schmiermittel, das sich in den Poren des Reibungsmaterials 18 ablagert, kühlen.
Ferner können die mehrere Kohlenstoffpartikel den dynamischen Reibungskoeffizienten des Reibungselementes 10 vergrößern und des statischen Reibungskoeffizienten des Reibungselementes 10 verringern und dadurch zu dem ausgezeichneten Geräuschwiderstand des Reibungselementes 10 beitragen. Das Reibungselement 10, das die mehreren Kohlenstoffpartikel enthält, die in der vorerwähnten dritten Menge vorhanden sind, weist eine optimierte Steigung einer μ-v-Kurve auf. Insbesondere kennzeichnet die Steigung einer μ-v-Kurve eine Veränderung des Reibungskoeffizienten (μ) im Vergleich zu einer Veränderung der Gleitgeschwindigkeit (v). Für reibungsbezogene Anwendungen ist eine positive Steigung über einem Bereich von Geschwindigkeiten, die durch das Reibungselement 10 kontrolliert werden sollen, erwünscht, um ein Flattern, d. h. eine reibungsbedingte Schwingung, innerhalb der Energieübertragungsvorrichtung zu verringern. Zum Beispiel kann das Reibungselement 10 ein Flattern während des Bremsens oder Gangwechsels verringern. Folglich kann das Reibungsmaterial 18, das die mehreren Kohlenstoffpartikel enthält, einen gewünschten Reibeingriff mit einer gegenüberliegenden geschmierten Oberfläche 12 aufrechterhalten, um dadurch ein Flattern der Energieübertragungsvorrichtung während des Betriebs zu verringern und ein „Fading”, d. h. eine Reduktion des Reibungskoeffizienten (μ) bei hohen Betriebstemperaturen, zu verringern. Außerdem können die mehreren Kohlenstoffpartikel dem Reibungsmaterial 18 eine Farbe, z. B. grün, verleihen und folglich ein unterscheidbares Merkmal zur Markierung und Erkennung des Reibungselements 10 schaffen.
Das faserige Basismaterial enthält ferner mehrere Mineralfasern. Die Mineralfasern können aus einer glasartigen Schmelze, wie beispielsweise Gestein, Schlacke, Glas oder anderen mineralischen Schmelzen, ausgebildet sein. Die glasartige Schmelze kann durch Vermengung ausgewählter Gesteine oder Mineralien zur Schaffung einer gewünschten Zusammensetzung der glasartigen Schmelze gebildet werden. Die mehreren Mineralfasern können als technische Mineralfasern klassifiziert werden und können eine Oberflächenbehandlung, wie beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, ein Silan oder einen oberflächenaktiven Stoff, enthalten. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann jede der mehreren Mineralfasern, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Mineralfaser, SiO₂ in einer Menge von etwa 38 Gewichtsteilen bis etwa 43 Gewichtsteilen, Al₂O₃ in einer Menge von etwa 18 Gewichtsteilen bis etwa 23 Gewichtsteilen, CaO + MgO in einer Menge von etwa 23 Gewichtsteilen bis etwa 28 Gewichtsteilen, FeO in einer Menge von etwa 4,5 Gewichtsteilen bis etwa 8 Gewichtsteilen, K₂O + Na₂O in einer Menge von etwa 4,5 Gewichtsteilen und weitere Bestandteile in einer Menge von weniger als etwa 6 Gewichtsteilen aufweisen.
Jede der mehreren Mineralfasern kann einen Durchmesser von weniger als oder gleich etwa 20 Mikrometer, z. B. weniger als etwa 10 Mikrometer, und eine fünfte durchschnittliche Länge aufweisen, die größer als die dritte durchschnittliche Länge und geringer als die vierte durchschnittliche Länge ist. D. h., die fünfte durchschnittliche Länge kann im Bereich von etwa 500 Mikrometer bis weniger als etwa 2500 Mikrometern liegen. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann die fünfte durchschnittliche Länge von etwa 500 Mikrometer bis etwa 800 Mikrometer, wie beispielsweise etwa 650 Mikrometer, betragen. Die Mineralfasern mit der vorerwähnten fünften durchschnittlichen Länge können zu der gewünschten kontrollierten Porosität des Reibungsmaterials 10 beitragen. D. h., die mehreren Mineralfasern können die verhältnismäßig kurzen gemahlenen Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis und die vergleichsweise langen Aramidfasern innerhalb des faserigen Basismaterials ausgleichen, um eine ausgezeichnete Porosität des faserigen Basismaterials zu erzielen.
Ferner können die mehreren Mineralfasern im Vergleich härter als jede der mehreren polyacrylnitrilbasierten Kohlenstofffasern und der mehreren Aramidfasern des faserigen Basismaterials sein. Zum Beispiel können die mehreren Mineralfasern einen Härtewert von 6 auf der Mohs'schen Skala aufweisen. Folglich können die mehreren Mineralfasern das Reibungselement 10 mit ausgezeichneter Verschleiß- und Druckfestigkeit versehen.
Da die mehreren Mineralfasern vergleichsweise lang, hart und temperaturbeständig sind, kann das Reibungsmaterial 10 außerdem eine erhöhte Oberflächenrauheit haben und eine ausgezeichnete Verglättungsbeständigkeit aufweisen. D. h., die Kombination aus dem stabilen und festen Substrat 16 und der hervorragenden Oberflächenrauheit des Reibungsmaterials 10 können eine übermäßige Verglättung des Reibungsmaterials 10 minimieren und dem Reibungselement 10 eine hervorragende Verglättungsbeständigkeit verleihen.
Die mehreren Mineralfasern sind in dem faserigen Basismaterial in einer vierten Menge vorhanden, die geringer als oder gleich der zweiten Menge ist. D. h., das faserige Basismaterial enthält vergleichsweise mehr Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis als Mineralfasern. Insbesondere können die mehreren Mineralfasern in der vierten Menge von etwa 5 Gewichtsteilen bis etwa 10 Gewichtsteilen, z. B. etwa 7 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials vorhanden sein. Ein geeignetes Beispiel für Mineralfasern ist Rockbrake^® RB280-Roxul^® 1000, das von Lapinus Fibers BV Roermond, Niederlande, kommerziell erhältlich ist.
Das faserige Basismaterial enthält ferner Diatomeenerde, die in einer fünften Menge vorhanden ist, die größer ist als die erste Menge. D. h., das faserige Basismaterial kann mehr Diatomeenerde als irgendeine andere Komponente des faserigen Basismaterials, z. B. Aramidfasern, Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis, Kohlenstoffpartikel oder Mineralfasern enthalten. Insbesondere kann die Diatomeenerde kalzinierte Diatomeenerde sein, die eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa 10 Mikrometern bis etwa 15 Mikrometern aufweist. Wie hierin verwendet, bezeichnet die Terminologie „kalzinierte Diatomeenerde” Diatomeenerde, d. h. aus Frischwasserplanktonarten gebildetes sedimentäres Erz, die wärmebehandelt worden ist, z. B. bei Temperaturen von mehr als etwa 800°C, um scharfe Kanten einzelner Diatomeenerdepartikel aufzurunden. Folglich kann kalzinierte Diatomeenerde im Vergleich zu natürlicher, nicht-kalzinierter Diatomeenerde eine verringerte Oberfläche, jedoch eine vergrößerte Härte aufweisen. An sich verleiht die Gegenwart der kalzinierten Diatomeenerde in dem faserigen Basismaterial dem Reibungsmaterial 18 (1) im Wesentlichen eine ausgezeichnete Druckfestigkeit.
Die Diatomeenerde kann eine Porengröße von etwa 0,1 Mikrometer bis etwa 1,0 Mikrometer aufweisen und kann eine Porosität von mehr als 80 Volumenteilen bezogen auf 100 Volumenteile der Diatomeenerde aufweisen. Ferner kann die Diatomeenerde eine mittlere Partikelgröße von etwa 10 Mikrometern bis 15 Mikrometern aufweisen. Eine geeignete Diatomeenerde enthält Celite^® 281, das von World Minerals Inc. aus Santa Barbara, Kalifornien, kommerziell erhältlich ist.
Die Diatomeenerde kann in der fünften Menge von mehr als oder gleich etwa 35 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials vorhanden sein. D. h., die fünfte Menge kann größer als eine von der ersten Menge, zweiten Menge, dritten Menge und vierten Menge sein. Zum Beispiel kann die Diatomeenerde in der fünften Menge von etwa 40 Gewichtsteilen bis etwa 50 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterial vorhanden sein. In einem nicht beschränkenden Beispiel, wie beispielsweise der Variante des faserigen Basismaterials, die sowohl die erste Komponente, die zweite Komponente, die dritte Komponente als auch die vierte Komponente enthält, wie oben erläutert, kann die Diatomeenerde in der fünften Menge von etwa 40 Gewichtsteilen bis etwa 47 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials vorhanden sein.
Die Diatomeenerde kann dem Reibungselement 10 einen ausgezeichneten Geräuschwiderstand verleihen und kann die mehreren Kohlenstoffpartikel ergänzen. Ferner kann die Diatomeenerde bei der Harzaufnahme unterstützen, wie dies in größeren Einzelheiten nachstehend erläutert ist, und einen Schmiermittelfluss durch das Reibungsmaterial 18 (1) fördern. D. h., selbst wenn sie in der fünften Menge von mehr als etwa 35 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials vorhanden ist, verleiht die Diatomeenerde in unerwarteter Weise dem faserigen Basismaterial hervorragenden Geräuschwiderstand, ohne die Struktur und Festigkeit des faserigen Basismaterials nachteilig zu beeinflussen. Insbesondere vergrößert die Diatomeenerde, wenn sie in dem faserigen Basismaterial in der fünften Menge von mehr als 35 Gewichtsteilen vorhanden ist, den dynamischen Reibungskoeffizienten, und sie reduziert den statischen Reibungskoeffizienten des Reibungselementes 10. Folglich weist das Reibungselement 10, das die in der vorerwähnten fünften Menge vorhandene Diatomeenerde enthält, eine optimierte Steigung einer μ-v-Kurve auf. Insbesondere kennzeichnet die Steigung einer μ-v-Kurve eine Veränderung des Reibungskoeffizienten (μ) im Vergleich zu einer Veränderung der Gleitgeschwindigkeit (v). Für reibungsbezogene Anwendungen ist eine positive Steigung über einen Bereich von Geschwindigkeiten, die durch das Reibungselement 10 gesteuert werden sollen, erwünscht, um ein Flattern, d. h. eine reibungsbedingte Schwingung, innerhalb der Energieübertragungsvorrichtung zu verringern. Z. B. kann das Reibungselement 10 ein Flattern während des Bremsens oder eines Gangwechsels verringern.
Anders gesagt, weist das Reibungselement 10, das das Reibungsmaterial 18 enthält, einen erhöhten Geräuschwiderstand auf. D. h., das Reibungsmaterial 18 erzeugt eine gewünschte Drehmomentkurve mit einer Form, die durch eine positive μ-v-Steigung definiert ist, so dass das Reibungsmaterial 18 während des Betriebs im Wesentlichen geräusch- oder kreischfrei ist.
Das faserige Basismaterial kann ferner Latex enthalten. Der Latex kann in dem faserigen Basismaterial als ein Imprägniermittel und eine Verarbeitungshilfe vorhanden sein und kann dem faserigen Basismaterial Flexibilität verleihen. Der Latex kann ferner die Aramidfasern, die Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis und/oder die Mineralfasern überziehen, um das faserige Basismaterial mit hinreichender Nassfestigkeit, d. h. Bahnfestigkeit, für die Verarbeitbarkeit zu versehen. Der Latex kann in Form einer wässrigen Dispersion, z. B. als durch Emulsionspolymerisation gebildetes Acrylnitril-Butadieren-Copolymer mit mittlerem Acrylnitrilgehalt, vorliegen. D. h., der Latex kann eine Nitril-Latex-Emulsion sein, die auf Acrylnitril basiert. Ferner kann der Latex eine Brookfield-Viskosität von etwa 15 cP bei 25°C aufweisen. Der Latex kann in einer Menge von etwa 1 Gewichtsteil bis etwa 6 Gewichtsteilen, z. B. 3 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials vorhanden sein. Ein geeigneter Latex kann Hycar^® 1562 × 117 Latex enthalten, der von Emerald Performance Materials LLC aus Akron, Ohio, kommerziell erhältlich ist.
Um die vorerwähnte Temperaturbeständigkeit des Reibungselementes 10 zu erreichen, kann das faserige Basismaterial im Wesentlichen frei von gering warmfesten Fasern und Füllstoffen, wie beispielsweise Cellulose, Hanf, Homoacrylfasern, Cashewnusskernen, bei Niedertemperatur vulkanisierten Gummipartikeln und dergleichen, sein. Ebenfalls ist das faserige Basismaterial im Wesentlichen frei von einer Imprägnierung durch Epoxid- oder ölmodifizierte Phenolharze, um die hervorragende Temperaturbeständigkeit des Harzes und des Reibungsmaterials 18 aufrechtzuerhalten.
Außerdem kann das faserige Basismaterial zur Vermeidung eines Aufquellens des Reibungsmaterials 18 während eines Betriebs des Reibungselementes 10 bei Kontakt mit dem Schmiermittel im Wesentlichen frei von Cellulosefasern sein, die mit irgendwelchen phosphor- und schwefelhaltigen Zusätzen des Schmiermittels reagieren können.
Folglich, und wie vorstehend erläutert, weist das das Reibungsmaterial 18 enthaltende Reibungselement 10 eine vergrößerte Verschleiß-, Druck- und Temperaturfestigkeit und einen vergrößerten Geräuschwiderstand auf und lässt sich ökonomisch herstellen. D. h., das Reibungselement 10 zeigt eine verringerte Schädigung aufgrund einer Abrasion und einer Scherbelastung während des Betriebs der Energieübertragungsvorrichtung und funktioniert geeignet, wenn es durch ein Schmiermittel teilweise benetzt ist.
Wie vorstehend erläutert, ist das faserige Basismaterial mit dem Harz imprägniert. Das Harz imprägniert das faserige Basismaterial, um dem Reibungsmaterial 18 mechanische Scherfestigkeit, Temperaturbeständigkeit und Reibungsstabilität zu verleihen. Das Harz gleicht ferner die Gegenwart der Diatomeenerde in dem Reibungsmaterial 18 aus und trägt zur erhöhten Reibungsstabilität des Reibungsmaterials 18 bei. Folglich kann das Harz ein Imprägnierungsmittel und/oder Bindemittel sein, und es kann eine Viskosität von etwa 2500 cP bis etwa 7000 cP bei 25°C aufweisen. Das Harz kann ein beliebiges geeignetes Harz sein, das gemäß einer gewünschten Anwendung des Reibungsmaterials 18 ausgewählt werden kann. Zum Beispiel kann das Harz ein wärmeaushärtendes Harz sein. Ferner kann das Harz durch Nitrilmodifikation oder Nanopartikeldispersionen modifiziert sein, um die Temperaturfestigkeit des Harzes zu vergrößern.
In einem nicht beschränkenden Beispiel kann das Harz ein Polyimidharz sein. In diesem Beispiel kann das Polyimidharz mit einem Lösungsmittel, wie beispielsweise Ethanol, kombiniert sein, um die Verarbeitung zu erleichtern. Das Polyimidharz kann gehärtet sein, um die Festigkeit und Bruchzähigkeit zu vergrößern, indem das Polyimidharz mit einem Phenolharz kombiniert wird. Zum Beispiel kann das Harz Polyimidharz und Phenolharz in einem Verhältnis von etwa 9:1, d. h., 90 Gewichtsteile des Polyimidharzes auf etwa 10 Gewichtsteile des Phenolharzes bezogen auf 100 Gewichtsteile des Harzes, enthalten. Eine Kombination aus dem Polyimidharz und dem Phenolharz kann dem Reibungsmaterial 18 eine vergrößerte Härte und einen vergrößerten Reibungskoeffizienten verleihen, die bzw. der wiederum dem Reibungselement 10 eine hervorragende Verschleißfestigkeit und einen hervorragenden Geräuschwiderstand verleiht. Das Polyimidharz kann ferner mit anderen Harzen kombiniert werden. In anderen Varianten kann das Harz aus Phenolharzen, Silikonharzen, Gemischen aus Harzen, mehreren Harzsystemen und Kombinationen von diesen ausgewählt sein. Allgemein werden Epoxid- oder ölmodifizierte Phenolharze vermieden, um so die hervorragende Temperaturfestigkeit des Harzes und des Reibungsmaterials 18 aufrechtzuerhalten.
Das faserige Basismaterial kann mit dem Harz bei einer Harzaufnahme von etwa 20 Gewichtsteilen bis etwa 100 Gewichtsteilen, z. B. etwa 40 Gewichtsteilen bis etwa 75 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials imprägniert sein. D. h., der prozentuale Anteil der Harzaufnahme durch das faserige Basismaterial, d. h. ein Gewichtsprozentsatz des Harzes bezogen auf das Gewicht des trockenen faserigen Basismaterials, kann im Bereich von etwa 20% bis etwa 100% liegen. Bei Harzmengen unterhalb von etwa 20 Gewichtsteilen kann das faserige Basismaterial keine hinreichende Festigkeit aufweisen, während bei Harzmengen von mehr als etwa 100 Gewichtsteilen das faserige Basismaterial übersättigt sein kann, so dass das Reibungsmaterial 18 eine schlechte Porosität und Schmiermittelaufnahme zeigt, was eine Verglättung und Empfindlichkeit in Bezug auf Geräusch, Vibration und Rauheit (NVH, Noise, Vibration, Harshness) zur Folge hat. Ferner trägt die vorerwähnte Harzaufnahme durch den Überzug des faserigen Basismaterials zu dem hervorragenden Geräuschwiderstand und der hervorragenden Druckfestigkeit des Reibungsmaterials 18 bei. Ein geeignetes Harz kann SKYBOND^® 700 enthalten, das von Industrial Summit Technology Corporation aus Parlin, New Jersey, kommerziell erhältlich ist.
Das Reibungsmaterial 18 kann mittels eines beliebigen Verarbeitungssystems erzeugt werden, das in der Lage ist, die mehreren Aramidfasern, die mehreren Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis, die mehreren Kohlenstoffpartikel, die mehreren Mineralfasern und die Diatomeenerde zu vermischen. Zum Beispiel kann das Reibungsmaterial 18 mittel trockengelegter, luftgelegter, Coform- oder nassgelegter Faserprozesse und beschichteter, gesättigter und durch Aufschlämmung imprägnierter Harzzugabeprozesse erzeugt sein.
Ferner kann das Reibungsmaterial 18 auf Papiermaschinen und einer Harzimprägniereinrichtung erzeugt werden, wie dies für einen Fachmann auf dem Gebiet erkennbar ist.
Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann ein Prozess zur Erzeugung des Reibungsmaterials 18 ein Kombinieren der mehreren Aramidfasern, der mehreren Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis, der mehreren Kohlenstoffpartikel, der mehreren Mineralfasern, der Diatomeenerde und optional des Latex mit Wasser, um eine Aufschlämmung zu bilden, enthalten. Die Aufschlämmung kann zu einem Formdraht einer Papiermaschine gepumpt werden. Allgemein kann der Formdraht mehrere Öffnungen aufweisen, die konfiguriert sind, um das Wasser in der Aufschlämmung ablaufen zu lassen. Während der Verarbeitung läuft Wasser in der Abschlämmung durch die Öffnungen ab, und das verbleibende nasse Papier wird zu einem Trocknungsabschnitt der Papiermaschine geführt, so dass jedes restliche Wasser durch Trocknung entfernt werden kann, um dadurch getrocknetes Papier, d. h. das faserige Basismaterial, zu bilden.
Das faserige Basismaterial kann anschließend mit dem Harz z. B. durch Eintauchen, Oberflächenbeschichten oder Sprühimprägnieren imprägniert und gesättigt werden. Das imprägnierte faserige Basismaterial, d. h. das Reibungsmaterial 18, wird auf einen teilweise ausgehärteten Zustand der „B”-Stufe getrocknet, auf eine Trommel gerollt und auf die gewünschten Maße gewalzt. Das gebildete Reibungsmaterial 18 kann ein Basisgewicht von etwa 60 Pfund/3000 Fuß² bis etwa 400 Pfund/3000 Fuß² aufweisen. D. h., das Reibungsmaterial 18 kann ein Basisgewicht von etwa 150 Pfund/3000 Fuß² bis etwa 250 Pfund/3000 Fuß², z. B. etwa 200 Pfund/3000 Fuß², aufweisen. Das Reibungsmaterial 18 kann eine Dicke von etwa 12 Millizoll bis etwa 60 Millizoll, z. B. von etwa 25 Millizoll bis etwa 35 Millizoll, aufweisen, wobei 1 Millizoll 0,0254 mm entspricht. Ferner kann das Reibungsmaterial 18 eine Dichte von etwa 4,5 Pfund/3000 Fuß²/0,001 Zoll bis etwa 8,0 Pfund/3000 Fuß²/0,001 Zoll, z. B. von etwa 5,9 Pfund/3000 Fuß²/0,001 Zoll bis etwa 6,6 Pfund/3000 Fuß²/0,001 Zoll aufweisen.
Das Reibungsmaterial 18 weist eine einzige Lage auf. Wie hierin verwendet, bezeichnet die Terminologie „Lage” eine einzige Schicht des Reibungsmaterials 18. D. h., das Reibungsmaterial 18 ist nicht mehrschichtig und enthält nicht zwei oder mehrere Lagen. Vielmehr kann das Reibungsmaterial 18 in Form einer Bahn mit einer einzigen Lage vorliegen. Folglich zeigt das Reibungsmaterial 18 vorteilhafterweise eine reduzierte Ablösung von dem Substrat 16 während des Betriebs, und es trägt somit zu der ausgezeichneten Verschleißfestigkeit des Reibungselementes 10 bei.
Erneut bezugnehmend auf 1 definiert das Reibungsmaterial 18 für das Reibungselement 10 eine erste Oberfläche 20, die an das Substrat 16 angebunden ist, und eine zweite Oberfläche 22, die konfiguriert ist, um mit der geschmierten Oberfläche 12 (2) wirksam in Kontakt zu treten. Die erste Oberfläche 20 des Reibungsmaterials 18 kann an dem Substrat 16 z. B. mittels einer phenolischen Klebefolie und/oder dadurch angebunden sein, dass das imprägnierte Reibungsmaterial 18 Druck und/oder Temperatur ausgesetzt wird, um das Reibungsmaterial 18 mittels des Harzes mit dem Substrat 16 zu verbinden. Ferner kann das Harz vor und nach dem Verbinden des Reibungsmaterials 18 mit dem Substrat 16 aushärten gelassen werden. Die vorerwähnte Dicke und Dichte des Reibungsmaterials 18 kann erreicht werden, indem Druck auf das Reibungsmaterial 18 ausgeübt wird, der größer als oder gleich dem Betriebsdruck des Reibungsmaterials 10 ist, z. B. etwa 20 MPa. Ein derartiger Betriebsdruck kann die mehreren Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis in dem faserigen Basismaterial beanspruchen und/oder aufreißen und dadurch eine weitere Zerstückelung der mehreren Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis und eine bleibende Druckverformung des Reibungsmaterials 18 während des Betriebs minimieren.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 1 und 2 kann folglich die zweite Oberfläche 22 während des Betriebs benachbarte geschmierte Oberflächen 12 wirksam berühren, z. B. mit diesen reibschlüssig verbunden und von diesen getrennt werden, um so gegen eine gegenüberliegende geschmierte Oberfläche 12 zu drücken und zu reiben. D. h., das Reibungselement 10 kann mit der geschmierten Fläche 12 intermettierend, wenn es die Betriebsbedingungen erfordern, reibschlüssig in Eingriff kommen und zusammenwirken, so dass ein Schmiermittel in das Reibungselement 10 eingezogen und aus diesem herausgedrückt werden kann.
An sich kann das Reibungsmaterial 18 während des Betriebs von dem vorerwähnten Schmiermittel durchdringbar sein. Jedoch kann das Reibungsmaterial 18 mit einem beliebigen geeigneten Schmiermittel, einschließlich Ölen und Getriebefluiden, die mit Zusätzen formuliert sind, um eine thermische Zersetzung des Schmiermittels zu minimieren, verträglich sein.
Ferner kann das Reibungsmaterial 18, wie in 1 veranschaulicht, an mehrere Oberflächen des Substrats 16 angebunden sein. D. h., um nicht beschränkende Beispiele anzugeben, kann das Reibungsmaterial 18 mit gegenüberliegenden Flächen oder Seiten des Substrats 16 verbunden sein, um mit zwei benachbarten geschmierten Oberflächen 12 wirksam in Kontakt zu gelangen. Zum Beispiel, und obwohl dies in 2 nicht veranschaulicht ist, kann das Reibungsmaterial 18 auf zwei Oberflächen des Substrats 16, z. B. einer „Vorderseite” und einer „Rückseite” des Substrats 16, angeordnet und mit diesen verbunden sein, um zwischen zwei benachbarten geschmierten Flächen 12 eingefügt zu werden und mit diesen wirksam in Kontakt zu treten. Alternativ kann das Reibungsmaterial 18 nur mit einer einzigen Oberfläche des Substrats 16 verbunden sein.
Außerdem ist für Anwendungen, die die Kupplungspackung 14 nach 2 enthalten, zu verstehen, dass die mehreren Reibungselemente 10 in einer beliebigen Konfiguration innerhalb der Kupplungspackung 14 angeordnet sein können. Außerdem kann jedes der mehreren Reibungselemente 10, z. B. Reibscheiben, und der mehreren geschmierten Oberflächen 12, z. B. Trennscheiben, das Reibungsmaterial 18 enthalten, das an das Substrat 16 angebunden ist. D. h., obwohl dies in 2 nicht veranschaulicht ist, können die mehreren geschmierten Flächen 12 auch das Reibungsmaterial 18 enthalten.
Das Reibungsmaterial 18 kann eine beliebige geeignete Größe und/oder Gestalt aufweisen. Zum Beispiel kann das Reibungsmaterial 18 eine kreisringförmige oder Vollringgestalt aufweisen, wie in 2 veranschaulicht. Alternativ, und obwohl dies nicht veranschaulicht ist, kann das Reibungsmaterial 18 zu Formen unterteilt sein, zu denen einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Bögen, Streifen, Keile und Kombinationen von diesen gehören. Das Reibungsmaterial 18 kann ferner mehrere gegossene und/oder eingeschnittene Nuten, d. h. Kanäle, in diesen definieren (nicht veranschaulicht), um so den Schmiermittelfluss während des Betriebs zu optimieren.
Die folgenden Beispiele sollen den Offenbarungsgegenstand veranschaulichen und sollen nicht in irgendeiner Weise als den Umfang der Offenbarung beschränkend angesehen werden.
BEISPIELE

Um die Reibungsmaterialien jedes der Beispiele 1 und 2 zu erzeugen, werden die Komponenten A–H mit Wasser in den in Tabelle 1 aufgeführten Mengen kombiniert, um eine Aufschlämmung zu bilden. Die Mengen der Komponenten A–H, wie sie in Tabelle 1 gelistet sind, beziehen sich auf Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials. Die Aufschlämmung wird zu einem Formdraht einer Papiermaschine gepumpt, und Wasser in der Aufschlämmung läuft durch Öffnungen ab, die durch den Formdraht definiert sind, um ein nasses Papier zu bilden. Das nasse Papier wird zu einem Trocknungsabschnitt der Papiermaschine geführt, und es wird Wasser durch Trocknung weiter entfernt, um dadurch ein getrocknetes Papier, d. h. ein faseriges Basismaterial jedes der Beispiele 1 und 2 zu bilden. Jedes faserige Basismaterial wird anschließend mit dem Harz J bei der in Tabelle 1 aufgeführten Harzaufnahme imprägniert, um ein Reibungsmaterial jedes der Beispiele 1 und 2 zu erzeugen. Tabelle 1. Reibungsmaterialzusammensetzungen

	Bsp. 1	Bsp. 2
Komponente A	20	20
Komponente B	10	10
Komponente C	10	5
Komponente D	-	5
Komponente E	10	5
Komponente F	40	45
Komponente G	7	7
Komponente H	3	3
Gesamt	100	100

Harz J	67	67

Die Komponente A sind Twaron^® 1094 fibrillierte Aramidfasern, kommerziell erhältlich von der Teijin Aramid GmbH aus Arnhem, Niederlande;
Komponente B sind Twaron^® 1588 nicht fibrillierte Aramidfasern, kommerziell erhältlich von der Teijin Aramid GmbH aus Arnhem, Niederlande;
Komponente C sind AGM 94 gemahlene Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis, die eine dritte durchschnittliche Länge von 350 Mikrometern aufweisen und unter der Bezeichnung AGM94MF350U von Asbury Graphite Mills, Inc. aus Asbury, New Jersey, kommerziell erhältlich sind;
Komponente D sind AGM 94 zerkleinerte Kurzkohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis, die eine vierte mittlere Länge von 3 mm aufweisen und unter der Bezeichnung AGMCF3 von Asbury Graphite Mills, Inc. aus Asbury, New Jersey, kommerziell erhältlich sind;
Komponente E sind Colour Black F101 Kohlenstoffpartikel, die von Evonik Degussa Corporation aus Parsippany, New Jersey, erhältlich sind;
Komponente F ist Celite^® 281 kalzinierte Diatomeenerde, die von World Minerals Inc. aus Santa Barbara, Kalifornien, kommerziell erhältlich ist;
Komponente G sind Rockbrake^® RB280-Rocul^® 1000 Mineralfasern, die von Lapinus Fibers BV aus Roermond, Niederlande, kommerziell erhältlich ist;
Komponente H ist Hycar^® 1562 × 117 Latex, der von Emerald Performance Materials LLC aus Akron, Ohio, kommerziell erhältlich ist; und
Harz J ist SKYBOND^® 700 Polyimidharz, das von Industrial Summit Technology Corporation aus Parlin, New Jersey, kommerziell erhältlich ist.
Die Reibungsmaterialien gemäß den Beispielen 1 und 2 werden mit Reibungsmaterialien der Vergleichsbeispiele 3 und 4 hinsichtlich der Reibleistung verglichen, und die Ergebnisse sind in den Tabellen 2 und 3 zusammengefasst. Das Reibungsmaterial des Vergleichsbeispiels 3 ist ein kohlenstofffaserverstärktes Kunststoffreibungsmaterial. Das Reibungsmaterial des Vergleichsbeispiels 3 enthält ein faseriges Basismaterial, das eine gewebte Kohlenstofffaser enthält, die in einer synthetischen Matrix eingebettet ist. Außerdem enthält das Reibungsmaterial des Vergleichsbeispiels 3 wärmeaushärtende Kunststoffe als eine Bindemittelkomponente, und es enthält keine Mineralfasern.
Das Reibungsmaterial des Vergleichsbeispiels 4 ist ein kohlenstofffaserverstärktes Kohlenstoffreibungsmaterial. Das Reibungsmaterial des Vergleichsbeispiels 4 enthält ein faseriges Basismaterial, das eine gewebte Kohlenstofffaser und pyrolytischen Kohlenstoff enthält, der durch chemische Dampfphasenabscheidung eines Kohlenwasserstoffgases erzeugt wird. Das Reibungsmaterial des Vergleichsbeispiels 4 enthält ebenfalls keine Mineralfasern.
Das resultierende Reibungsmaterial jedes der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 3 und 4 weist eine Dicke von 32 Millizoll auf. Alle Reibungsmaterialien werden an jeweilige Trägerplattensubstrate aus Stahl unter einem Druck von etwa 20 MPa bei 232°C für 1 Minute gebunden, um die Reibungselemente der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 3 und 4 zu bilden.
Falex-Haltbarkeitstest

Die Reibungselemente der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 3 und 4 werden hinsichtlich der Verschleißfestigkeit und der Druckbeständigkeit auf einer Falex-Testmaschine für Mehrfachprüflinge beurteilt. Jedes Reibungselement wird unter einer Last im Getriebeöl K bei 118°C gedreht und in Kontakt gegen eine stationäre Gegenlauffläche aus Stahl für festgelegte Zeitperioden gebracht. Das Getriebeöl K ist Dexxron^® LS 75W-90 Getriebeöl, das von General Motors Incorporated aus Detroit, Michigan, kommerziell erhältlich ist. Es werden die Verschleißrate, der Reibkoeffizient und ein Produkt aus Druck (P, MPa) auf der Kontaktfläche und der Oberflächengeschwindigkeit (V, m/s) gemessen, während jedes Reibungselement einen Satz von Drücken und Oberflächengeschwindigkeiten durchläuft. Insbesondere wird jedes Reibungselement schrittweise durch den Satz Drücke und Oberflächengeschwindigkeiten geführt, wobei die Geschwindigkeit bei 10,9 m/s konstant ist, der Druck von 0,54 MPa auf 3,06 MPa in 14 Schritten unter Lasten von 140 lbf (Pfund-Kraft) bis 790 lbf bei kontinuierlichem Gleiten für 10 Minuten in jedem Lastschritt erhöht wird. Der PV-, d. h. Druck-Geschwindigkeits-Bereich beträgt 5,9 MPa m/s bis 33,2 MPa m/s. Ein Reibungselement, das ohne Beschädigung und/oder Fehler über 24 MPa m/s, d. h. über 90 Minuten hinweg überlebt, besteht den vorerwähnten Test. Das heißt, ein Reibungselement, das bis über 24 MPa m/s hinaus keine übermäßige Abnutzung und/oder Zerstörung aufweist, wird als akzeptabel angesehen. Die Testergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 2. Ergebnisse des Falex-Haltbarkeitstests

	Bsp. 1	Bsp. 2	Vergleichsbeispiel 3	Vergleichsbeispiel 4
PV > 24 MPa m/s	Ja	Ja	Nein	Nein
Dickenverlust (%, (t_i – t_f)/t_i)	1,7	1,7	> 10	> 10
Ablösen des Reibungsmaterials vom Substrat	Nein	Nein	Ja	Ja

Wie durch die in Tabelle 2 aufgeführten Ergebnisse veranschaulicht, zeigt jedes der Reibungselemente gemäß den Beispielen 1 und 2, das mehr als 45 Gewichtsteile Diatomeenerde bezogen auf 100 Gewichtsteile des Reibungsmaterials und Aramidfasern, Kohlenstofffasern auf Polyakrylnitrilbasis, Kohlenstoffpartikel und Mineralfasern enthält, keinen Verschleiß über 24 MPa m/s, und es besteht folglich den vorerwähnten Test. Im Gegensatz hierzu zeigt jedes der Reibungselemente gemäß den Vergleichsbeispielen 3 und 4, das weniger als 45 Gewichtsteile Diatomeenerde bezogen auf 100 Gewichtsteile des Reibungsmaterials enthält und keine Mineralfasern aufweist, einen Verschleiß über 24 MPa m/s hinaus, und es besteht folglich den Falex-Haltbarkeitstest nicht. Außerdem ist der Dickenverlust über eine Testdauer von 140 Minuten hinweg für die Reibungselemente der Beispiele 1 und 2 akzeptabel und für die Reibungselemente der Vergleichsbeispiele 3 und 4 nicht akzeptabel. Ferner tritt eine Zerstörung und/oder Ablösung des Reibungsmaterials von dem Substrat für die Reibungselemente der Vergleichsbeispiele 3 und 4 auf, während sie für die Reibungselemente der Beispiele 1 und 2 nicht auftritt.
Folglich weisen die Reibungselemente der Beispiele 1 und 2 eine höhere Verschleißfestigkeit und Druckfestigkeit als die Reibungselemente der Vergleichsbeispiele 3 und 4 auf.
μPvT-Tests
Die Reibungsmaterialien der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 3 und 4 werden hinsichtlich des Geräuschwiderstandes auf einer SAE Nr. 2 universellen Nassreibungs-Testmaschine gemäß dem SAE J2490 Testverfahren für 24 Stunden ausgewertet. Für das Testverfahren ist das Schmiermittel Getriebeöl, und die Reaktionsscheiben, d. h. die geschmierten Oberflächen, sind Kupplungsscheiben aus Stahl. Es wird eine μ-v-Kurve für jedes Reibungsmaterial generiert, und die Steigung jeder μ-v-Kurve wird als positiv oder negativ vermerkt, wie in Tabelle 3 zusammengefasst. Ein Reibungsmaterial, das eine Kurve mit einer positiven μ-v-Steigung aufweist, besteht den vorerwähnten μPvT-Test. Das heißt, es sind höhere Reibungskoeffizienten und abfallende μ-v-Kurvenverläufe erwünscht, die mit höherem Geräuschwiderstand, d. h. einem leiseren Betrieb, des Reibungsmaterials korreliert sind. Tabelle 3. Geräuschwiderstand und Wärmebeständigkeit von Reibungsmaterialien

Bsp. 1 Bsp. 2 Vergleichsbeispiel 3 Vergleichsbeispiel 4

μ-v-Kurvensteigung Positiv Positiv Negativ Negativ

Geräuschwiderstand Akzeptabel Akzeptabel Nicht akzeptabel Nicht akzeptabel
Wie durch die in Tabelle 3 aufgeführten Ergebnisse veranschaulicht, weist jede der μ-v-Kurven der Reibungsmaterialien der Beispiele 1 und 2 eine positive Steigung auf. Folglich besteht jedes der Reibungsmaterialien der Beispiele 1 und 2, das mehr als 45 Gewichtsteile Diatomeenerde bezogen auf 100 Gewichtsteile des Reibungsmaterials sowie Aramidfasern, Kohlenstofffasern auf Polyakrylnitrilbasis, Kohlenstoffpartikel und Mineralfasern enthält, den vorerwähnten Test. Das heißt, die Reibungsmaterialien der Beispiele 1 und 2 weisen höhere Reibungskoeffizienten und abfallende μ-v-Kurvenverläufe im Vergleich zu den Reibungsmaterialien der Vergleichsbeispiele 3 und 4 auf. Im Gegensatz hierzu weist jede der μ-v-Kurven der Reibungsmaterialien der Vergleichsbeispiel 3 und 4 eine negative Steigung auf. Folglich bestehen die Reibungsmaterialien der Vergleichsbeispiele 3 und 4, die keine Diatomeenerde oder Mineralfasern enthalten, den vorerwähnten Test nicht. Deshalb weisen die Reibungsmaterialien der Beispiele 1 und 2 einen erhöhten Geräuschwiderstand im Vergleich zu den Reibungsmaterialien der Vergleichsbeispiele 3 und 4 auf und weisen einen steigenden Reibungskoeffizienten auf, wenn die Schlupfdrehzahl steigt.
Während die besten Arten zur Ausführung des Offenbarungsgegenstandes im Einzelnen beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, die diese Offenbarung betrifft, verschiedene alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen zur Umsetzung des Offenbarungsgegenstands innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

SAE Nr. 2 [0081]
SAE J2490 [0081]

Claims

Reibungsmaterial (18), das aufweist: ein Harz; und ein faseriges Basismaterial, das mit dem Harz imprägniert ist und eine einzige Lage aufweist, wobei das faserige Basismaterial enthält: mehrere Aramidfasern, die in einer ersten Menge vorhanden sind; mehrere Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis, die in einer zweiten Menge vorhanden sind, die geringer ist als die erste Menge; mehrere Kohlenstoffpartikel, die in einer dritten Menge vorhanden sind, die geringer als oder gleich der zweiten Menge ist; mehrere Mineralfasern, die in einer vierten Menge vorhanden sind, die geringer als oder gleich der zweiten Menge ist; und Diatomeenerde, die in einer fünften Menge vorhanden ist, die größer als die erste Menge ist.
Reibungsmaterial (18) nach Anspruch 1, wobei die Diatomeenerde kalzinierte Diatomeenerde mit einer mittleren Partikelgröße von etwa 10 Mikrometern bis etwa 15 Mikrometern ist.
Reibungsmaterial (18) nach Anspruch 1, wobei die fünfte Menge größer als oder gleich etwa 35 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials ist.
Reibungsmaterial (18) nach Anspruch 2, wobei die fünfte Menge von etwa 40 Gewichtsteilen bis etwa 50 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials beträgt.
Reibungsmaterial (18) nach Anspruch 3, wobei die erste Menge von etwa 20 Gewichtsteilen bis etwa 34 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials beträgt.
Reibungsmaterial (18) nach Anspruch 3, wobei die zweite Menge von etwa 5 Gewichtsteilen bis etwa 15 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials beträgt.
Reibungsmaterial (18) nach Anspruch 1, wobei die dritte Menge von etwa 3 Gewichtsteilen bis etwa 15 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials beträgt.
Reibungsmaterial (18) nach Anspruch 1, wobei die vierte Menge von etwa 5 Gewichtsteilen bis etwa 10 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials beträgt.
Reibungsmaterial (18) nach Anspruch 1, wobei das faserige Basismaterial mit dem Harz bei einer Harzaufnahme von etwa 20 Gewichtsteilen bis etwa 100 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials imprägniert ist.
Reibungsmaterial (18), das aufweist: ein Harz; und ein faseriges Basismaterial, das mit dem Harz imprägniert ist und eine einzige Lage aufweist, wobei das faserige Basismaterial enthält: mehrere Aramidfasern, die in einer ersten Menge vorhanden sind und enthalten: eine erste Komponente, die mehrere fibrillierte Aramidfasern enthält; und eine zweite Komponente, die mehrere nicht fibrillierte Aramidfasern enthält; mehrere Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis, die in einer zweiten Menge vorhanden sind, die geringer ist als die erste Menge, und die enthalten: eine dritte Komponente, die eine dritte durchschnittliche Länge aufweist; und eine vierte Komponente, die eine vierte durchschnittliche Länge aufweist, die länger ist als die dritte durchschnittliche Länge; und mehrere Kohlenstoffpartikel, die in einer dritten Menge vorhanden sind, die geringer als oder gleich der zweiten Menge ist; mehrere Mineralfasern, die in einer vierten Menge vorhanden sind, die geringer als oder gleich der zweiten Menge ist; und Diatomeenerde, die in einer fünften Menge vorhanden ist, die größer als die erste Menge ist.
Reibungsmaterial (18) nach Anspruch 10, wobei die fünfte Menge von etwa 40 Gewichtsteilen bis etwa 47 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des faserigen Basismaterials beträgt.
Reibungsmaterial (18) nach Anspruch 11, wobei die dritte Komponente ferner als mehrere gemahlene Kohlenstofffasern auf Polyakrylnitrilbasis definiert ist und die dritte durchschnittliche Länge weniger als etwa 500 Mikrometer beträgt.
Reibungsmaterial (18) nach Anspruch 12, wobei die vierte Komponente ferner als mehrere Kurzkohlenstofffasern auf Polyakrylnitrilbasis definiert ist und die vierte durchschnittliche Länge von etwa 2500 Mikrometern bis etwa 4000 Mikrometern beträgt.
Reibungsmaterial (18) nach Anspruch 11, wobei die mehreren Mineralfasern eine fünfte durchschnittliche Länge aufweisen, die größer als die dritte durchschnittliche Länge und geringer als die vierte durchschnittliche Länge ist.
Reibungselement (10) zum Wirkkontakt mit einer geschmierten Oberfläche (12), wobei das Reibungselement (10) aufweist: ein Substrat (16); und ein Reibungsmaterial (18), das eine erste Oberfläche (20), die an das Substrat (16) gebunden ist, und eine zweite Oberfläche (22) definiert, die konfiguriert ist, um mit der geschmierten Oberfläche (12) in Wirkkontakt zu treten, wobei das Reibungsmaterial (18) enthält: ein Harz; und ein faseriges Basismaterial, das mit dem Harz imprägniert ist und eine einzige Lage aufweist, wobei das faserige Basismaterial enthält: mehrere Aramidfasern, die in einer ersten Menge vorhanden sind; mehrere Kohlenstofffasern auf Polyacrylnitrilbasis, die in einer zweiten Menge vorhanden sind, die geringer ist als die erste Menge; mehrere Kohlenstoffpartikel, die in einer dritten Menge vorhanden sind, die geringer als oder gleich der zweiten Menge ist; mehrere Mineralfasern, die in einer vierten Menge vorhanden sind, die geringer als oder gleich der zweiten Menge ist; und Diatomeenerde, die in einer fünften Menge vorhanden ist, die größer ist als die erste Menge.