DE2816887C2

DE2816887C2 - Bremsmaterial für Zweiradbremsen

Info

Publication number: DE2816887C2
Application number: DE19782816887
Authority: DE
Inventors: Masatoshi Sakai Osaka Takamatsu
Original assignee: Shimano Industrial Co Ltd
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 1977-04-18
Filing date: 1978-04-18
Publication date: 1981-09-24
Also published as: FR2387838B1; GB1601891A; FR2387838A1; DE2816887A1

Description

dadurch gekennzeichnet,
daß die Komponente B) aus Titandioxid, Zinnoxid und/oder Kobaltoxid besteht und in einer Menge von 50 bis 75 Gew.-°/b, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bremsmaterials vorhanden ist.

2. Bremsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloxide mit einem Silan behandelt sind.

Die Erfindung betrifft ein Bremsmaterial für Bremsen von Zweirädern, Dreirädern oder anderen Motorzweirädern, insbesondere ein der Luft ausgesetztes Bremsmaterial für Zweibackenbremsen >:nd Felgenbremsen aus

A) Silikonkautschuk oder Nitril-Butadien-Kautschuk oder Styrol-Butadien-Kautschuk,

B) Metalloxiden owie

C) weiteren üblichen Zusätzen.

Ganz allgemein bewirkt eir.-e 7weibackenbremse, Felgenbremse oder dergleichen die Bremswirkung durch Anpressen des Bremsmaterials der Bremsbacke auf die Radfelge wobei das Bremsmateria! bei Regenwetter dem Regenwasser ausgesetzt ist.

Das bislang für Bremsen verwendete Bremsmaterial besteht daher hauptsächlich aus einem kautschukartigen Material, wie synthetischem Kautschuk. Das kautschukartige Material, das beim Gebrauch der Luft ausgesetzt ist, variiert seinen Reibungskoeffizienten in Abhängigkeit von den Bremsbedingungen, beispielsweise davon, ob es trocken oder naß ist, wodurch sich die Bremswirkung unvermeidbar verändert. Insbesondere wird für Zweibackenbremsen ein Bremsmaterial aus der Familie der synthetischen Kautschuke verwendet, welches in nassem Zustand zu einer beträchtlich verschlechterten Bremswirkung, d. h. zu einer Verzögerung der Bremszeit neigt, wie es aus den nachstehend beschriebenen Versuchsergebnissen hervorgeht. Dies hat zur Folge, daß die Bremswirkung bei Regenwetter erheblich beeinträchtigt ist.

Aus der DE-OS 14 19 956 sind Schleifkörper bekannt, die als Schleifmittel geschmolzenes Zirkoniumoxid und geschmolzenes Aluminiumoxid enthalten.

Die US-PS 39 59 194 offenbart ein Bremsmaterial für Eisenbahnbremsen, das aus einem härtbaren Kautschukbindemittel, einem Phenolharz, einem bleifreien anorganischen Füllstoff, einem bleifreien organischen Füllstoff und Fasern besteht, wobei der anorganische Füllstoff ein Metalloxid sein kafifi. Das aus diesem Stand der Technik bekannte Bremsmaterial ist jedoch für Zweii'adbremsen schon Wegen seiner Härte und der ausgehärteten Bindemittel nicht geeignet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besieht nun darin, ein Bremsmaterial für Bremsen von Zweirädern und dergleichen zu schaffen, das in seiner Bremswirkung überlegen ist und auch in nassem Zustand keine extreme Verschlechterung der Bremswirkung zeigt.

Diese Aufgabe wird nun gelöst durch das Bremsmaterial der eingangs angegebenen Gattung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Komponente B) aus Titanoxid, Zinnoxid und/oder Kobaltoxid besteht und in einer Menge von 50 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bremsmaterials, vorhanden ist

in Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die in dem Bremsmaterial enthaltenen Metalloxide mit einem Silan unter Bindung verarbeitet worden, bevor sie in das Basismaterial eingearbeitet worden sind.

υ Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Reibungskoeffizienten und dem Anteil

.·» (Gewichtsprozent) von Titanoxid, das mit dem kautschukartigen Basismateria! vermischt ist,

F i g. 2 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Bremszeit von dem Anpreßdruck bei Verwendung des erfindungsgemäßen Bremsmaterials bzw. eines

Ji herkömmlichen Bremsmaterials, wobei das Bremsmaterial aus einem synthetischen Kaulschuk-Basismaterial besteht, das jeweils mit Titanoxid, Zinnoxid und Kobaltoxid vermischt ist.

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Bremsfre-

Hi quenz-Bremszeit-Beziehung des erfindungsgemäßen Bremsmaterials im Vergleich zu einem herkömmlichen Bremsmaterial.

Das erfindungsgemäße Bremsmaterial enthält die Metalloxide Titanoxid, Zinnoxid und/oder Kobaltoxid in

ii einer Menge von 50 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht desselben, wobei der Grund, ein Verhältnis von 50 Gew.-% oder mehr anzuwenden, darin besteht, daß der Reibungskoeffizient bei einem Verhältnis von 50 Gew.-% oder weniger seinen

■in Maximalwert nicht erreicht, wie dies aus Fig. 1 hervorgeht. Die Bremswirkung ist daher, wenn man den Fall vergleicht bei dem kein Titanoxid oder eine geringe Menge desselben eingemischt ist, nicht so verbessert, wobei auch die Bremswirkung noch in nassem Zustand

ii verschlechtert ist. beispielsweise einige zehn Male, d. h. einhundertmalige Bremswirkungen erfordern mehr Zeit als sechs Sekunden. Der Grund, einen Anteil von 75 Gew.-% oder weniger anzuwenden, ist der, daß der Reibungskoeffizient dazu neigt, einen gewünschten

in Wert bei dem Verhältnis von 50 Gew.-°/o oder darüber zu erreichen, weshalb auch bei einer Erhöhung des Eipmischverhältnisses von Titanoxid oder dergleichen eine Verbesserung des Reibungskoeffizienten nicht /u erwarten ist. und daß die im nassen Zustand schlechte

ü Bremswirkung verbessert wird, wenn das Verhältnis so erhöht wird, daß die Bremszeit kleiner als 4 Sekunden bei dem Verhältnis von 70 Gew.-% ist. Andererseits macht ein Mischungsverhältnis von 75 Gew.-% an Titanoxid oder dergleichen, oder darüber es unmöglich, das Bremsmaterial zu verpressen. und selbst wenn es mittels geeigneter Bindemittel verpreßt wird, erfolgt ein Abschleifen des mit dem Bremsbacken^Bremsmaiefial in Kontakt stehenden Teils, wie beispielsweise der Fahfradfelge, Und außerdem wird die Bremswirkung im nassen Zustand verschlechtert, Beispielsweise schränkt in einem Verhältnis von 80 Gew.->% oder darüber zugesetztes Metalloxid die Bremswirkung unter die Sicherheitsstandards ein und ein geringeres Mischver^

hältnis von synthetischem Kautschuk ergibt eine extrem schlechte Verschleißfestigkeit der Bremsbacken und ebenso auch durch die Bremswirkung verursachte Vibrationen, welche dem Fahrer unangenehm sind.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung zu ersehen ist, ermöglicht ein Bremsmaterial, dessen Basismaterial mit dem Metalloxid, wie beispielsweise Titanoxid oder dergleichen gemischt ist, eine Verbesserung der Bremswirkung, «'ie sie in der nachfolgenden A'isführungsform beschrieben wird, so daß die Verschlechterung bzw. Alterung, d. h. die Verzögerung der Bremszeit in nassem Zustand bezüglich der Frequenz der Bremswirkungen, eliminiert werden kann. Die Härte des gesamten Materials beträgt 85 !RH oder darüber, vorzugsweise 92 IRH, was für diesen Zweck besonders wirksam ist.

Nachfolgend wird ein Versuch mit dem erfindungsgemäßen Bremsmaterial im Detail beschrieben.

Bei diesem Versuch wurde das Bremsmaterial, dessen Basismaterial aus synthetischem Harz jeweils für sich mit Titanoxid, Zinnoxid oder Kobahoxid gemischt wurde, zu einer Backe einer Zweibacker.bremse verpreßt, mit einer Härte der Probe von 92 IRH. Der Versuch wurde mit dem Rad eines Fahrrads mit einem Durchmesser von 66 cm unter folgenden Bedingungen durchgeführt: /=1,0 kg ms-', 200,4 min ' (25 km/h) und kinetische Energie: 221,34 kg m; das Rad wurde in nassem Zustand in Drehung versetzt; die Bremsbacke wurde mit einem Druck von 10 bis 40 kg/cm- angepreßt und die Zeit in Sekunden gemessen, bis die Rotation abgebremst war.

Die Versuchsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle sowie in F i g. 2 gezeigt, in welcher die Kurve A das mit Titanoxid gemischte Bremsmaterial. die Kurve B das mit Zinnoxid gemischte Bremsmaterial, die Kurve C das mit Kobaltoxid gemischte Bremsmaterial zeigt und die Kurve D mit einem herkömmlichen Bremsmaterial erhalten wurde.

	lirenisbiitken-Anprelidruck	20	4,1	M)	.1	40
	(kg/cm')	Sekunden	4,6		5
	10		4.7		7
	9,2		3.		3.2
Art des Metalloxide:	9.8	18.8	.1.	I
Titanoxid	10.2	7,0	3,	5	3.5
Zinnoxid
Kobaltoxid	31.8		14.		12.2
Vergleich:	4M	I,	-
Herkömmliches Material
Herkömmliches Material
(trocken)

Wie aus den Versuchsergebnissen zu ersehen ist. weisen die Bremsmaterialien gemäß Erfindung in nassem Zustand eine etwa drei- bis viermal so große Bremsstärke auf als die herkömmlichen Bremsmaterialjen. Zufällig wurden 10 bis 40 kg/em² in der Tabelle und in F i g. 2 zu 12,32,52 und 72 kg Bremsbacken-Kontaktdruck verändert.

Die Bremsbacken des mit den Melalloxiden wie vorstehend gemischten Brennmaterials wurden zum Bremsen des Rades angewandt und es wurde die Bremszeit im Hinblick auf «die Anzahl der Bremswirkungen in nassem Zustand geprüft.

Alle Bremswirkungen wurden bei einem Bremsbakkendruck von 20 kg durchgeführt, wob'^li das Rad selbstverständlich in nassem Zustand gehalten wurde und jedes Intervall zwischen den Bremswirkungen ) geringer war als die Bremsbackentrocknungs- oder Halbtrocknungs/eit.

Die Versuchsergebnisse sind als ausgezogene Linie in de·· F i g. 3 wiedergegeben, in welcher irgendeine Bremsung in sechs oder weniger Sekunden beendet ist.

πι ohne Rücksicht auf die erhöhte Bremsfrequen/. wodurch insgesamt keine Verzögerung der Bremszeit verursacht wird.

Die Bremszeit ist bevorzugterweise kleiner als vier bis fünf Sekunden. Zu diesem Zweck kann das

ι Ί Verhältnis von 70 Gewichtsprozent oder darüber die Bremszeit unter 4 Sekunden konstant halten, wie das durch die horizontale strichpunktierte Linie in der F i g. 3 gezeigt wird. Weiterhin stellt die punk'ierte Linie der Fig 3 das Verhalten des herkömmlichen Materials

.'π dar.

Die vorerwähnten Materialien bestn.en aus Silikon-, Nitril-Butadien- oder Styrol-Butadien-Kautschuk. gemischt mit Titano, id. Zinnoxid und KobaUoxid. um mit in Losung /u dem Basismaterial zugesetzten Binden:it·

>■ teln gebunden /u werden, worm Titanoxid. Z>nnoxid und Kobaltox.u gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vor uen Vermischen mit dem Basismaterial mit Silan gebunden werden, wodurch die Metalloxide fest verbunden werden. Hierbei w-rd ein Silan mit

in einer funktionellen Gruppe in einem Verttältnis von 0.6 bis 3 Gew.%. bezogen auf 100 Gew.% des Oxids, durch Anwendung des nassen oder trockenen Verfahrens mit dem Metalloxid, wie Titanoxid, vermischt. Im einzelnen wird ein flüssiges Silan unter Rühren in Wasser oder

Γι einem organischem Lösungsmittel aufgelöst. won?.ch Titanoxid zugesetzt wird, oder es wird aufgelöst, um nach dem Naßv„*rfahren zugesetzt zu werden, oder das flüssige Silan wird in Lösung nach dem trockenen Verfahren zu Titanoxid in Lösung zugegeben. Das

4" vorstehend mit Silan gebundene verarbeitet'.· Titanoxid wird mit dem Basismaterial derart vermischt, daß das Titanoxid oder dergleichen und das Basismaterial sich durch Brückenbindung verbinden können, wodurch verhindert wird, daß sich das Titanoxid aus dem

4Ί Basismaterial abtrennt.

Typische Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend beschrieben:

Bei einer ersten Ausführungsform werden 31.2 Gew.-% eines Silikonkautschuks mit 62.5 Gew.-% mit

vi Silan gebundenem verarbeiteten Titanoxid vermischt und es werden weitere Zusätze, wie Kohlenstoff, Vulkanisationsbeschleuniger. Alterungsschutzmitte! Weichmacher und Bindemittel in einer Menge von 6.3 Ge*.-^C,o zugegeben, und aus dem Bremsmaterial eine

« Bremsbacke mit einer Härte von 91 IRH geformt.

Die Bremswirkung der Bremsbacke liegt ;>ahe der Wirkung der in der Fig. 2 gezeigten Kurve A und die Bremszeit ist verbessert, wie dies durch die ausgezogene Linie der F i g. 3 wiedergegeben wird.

fco Gemäß einer zweiten Ausführungsform werden 32.5 Gew.-°/o eines NitFil-Butadien-Kautschuks, der die oben angegebenen Zusätze enthält, mit 67,5 Ge\tv% mit Silan gebundenem, verarbeiteten Titanoxid gemischt, wodurch ein Bremsmaterial mit einer Härte von 89 IRH erhalten wird.

In diesem Fall ist die Bremswirkung, wie dies in der Kurve A der F i g. 2 gezeigt wird, ähnlich der ersten Ausführungsform verbessert und die Bremszeit nähert

sich mehr der strichpunktierten als der ausgezogenen Linie.

Bei einer dritten Ausführungsform enthalten 30 Gew.-% eines Slyröl-Butadien-Kaulschuks 70 Ocw.-% des mit Silan gebundenen, verarbeiteten Titanoxids (Fig.3), wodurch man ein Brennmaterial mit einer Härte von 89 IRH erhält.

In diesem Fall ist die Bremswirkung gut wie diejenige der früheren Ausführungsform und die Bremszeil entspricht dersirichpunkticrlen Linie der F i g. 3.

Wie sich erwiesen hat, zeigt das erfindungsgemäßc Bremsmaterial keine Verschlechterung der Bremswirkung in trockenem Zustand oder ein Abschleifen des in Kontakt mit den Bremsbacken stehenden Teils, wie beispielsweise der Radfelge oder dergleichen.

I liei/u 2 Ukill Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bremsmaterial für Bremsen von Zweirädern aus

A) Silikonkautschuk oder Nitrii-Buiadien-Kautschuk oder Styrol-Butadien-Kautschuk,

B) Metalloxiden sowie

C) weiteren üblichen Zusätzen,