DE3035100A1

DE3035100A1 - Reibungselement

Info

Publication number: DE3035100A1
Application number: DE19803035100
Authority: DE
Inventors: Masami Toyota Ishii; Tyoichi Tomikawa; Yasunobu Chiryu Yamamoto
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1979-09-17
Filing date: 1980-09-17
Publication date: 1981-03-19
Also published as: DE3035100C2; US4420067A; JPS5643327A

Description

TlEDTKE - BüHLING - KlNNE SEEÄ» ' Grupe - Pellmann

Dipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne _ . DipL-lng. P Gmpe

DFpL-Ing. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2

Tel.: 089-539653

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germanfapatent München

17. September 1&80
DE 0663/case ¥-1352

Aisin Seiki Kabushiki Kaisha
Kariya city, Japan

AisIn Kako Kabushiki Kaisha

Kariya city, Japan
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Reibungselement

Die Erfindung betrifft ein Reibungselement und
insbesondere einen Bremsklotz des für Motorfahrzeuge
verwendeten Typs.

Reibungselemerite, die für Motorfahrzeuge eingesetzt werden und dem Typ angehören, der durch Formung unter Verwendung eines Harzes hergestellt wird, (nachstehend einfach als "Reibungselemente" bezeichnet)
werden im allgemeinen aus Asbestfasern als Grundmaterial hergestellt, wobei ein Pheriolharz als Bindemittel und Bestandteile zur Verbesserung der Reibungs-

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eigenschaften, beispielsweise zur Verbesserung des Reibungskoeffizienten und/oder der Abriebbeständigkeit, eiribezogen werden. Die Reibungselemente werden auch mittels eines Klebstoffs mit einem Metallkern (einem Rück- bzw. Stützmetall) in Berührung gebracht.

In dem bekannten Verfahren zur Herstellung von Reibungselementen sind folgende Verfahrensschritte enthalten: Vermischen der Asbestfasern, des Bindemittels und der Bestandteile zur Verbesserung der Reibungseigenschaften; Vorformung der erhaltenen Mischung mittels einer Metallform bei Raumtemperatur unter Druck, wobei die Mischung mit dem Stützmetall in Berührung gehalten wird; Formung mittels einer Metallform unter Hitze und Druck und Glättung der Oberfläche und der Seitenfläche der geformten Produkte zwecks Entfernung der überflüssigen Materialien von diesen Flächen.

Die für die Herstellung der bekannten Reibungselemente eingesetzten Asbestfasern gefährden jedoch die Gesundheit des Menschen. Bei der Herstellung solcher Reibungselemente, beispielsweise bei den Verfahrsnsschritten des Vermischens oder des Glättens, wird in dem Herstellungsbetrieb eine beträchtliche Menge von pulverförmigem Asbest verstreut. Durch das Einatmen des pulverförmiger! Asbestes wird die Gesundheit der im Herstellungsbetrieb beschäftigten Personen in hohem Maße gefährdet, da durch den Asbest beispielsweise Krebs hervorgerufen werden kann.

In neuerer Zeit sind Reibungselemente bekannt geworden, die als Grundmaterial Stahlfasern enthalten. Zwar werden dadurch die mit der Verwendung von Asbestfasern verbundenen Probleme beseitigt, jedoch haben

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die Stahlfasern enthaltenden Reibungselemente den Nachteil, daß sie leicht rosten, wodurch zwischen dem Reibungselemerit und dem Stützmetall· eine Phase bzw. Schicht gebildet wird, die sich ablösen bzw. ab— blättern kann. Beim Auftreten dieser Ablösungserscheinung werden Funktionsstörungen des Bremssystems hervorgerufen.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, ein Reibungselement zur Verfügung zu stellen, bei dem der Einsatz der gesundheitsschädlichen Äsbestfasern vermieden und das Auftreten einer Ablösungserscheinüng zwischen dem Reibungselement und dem Stützmetall bzw. der Stützplatte sowie eine Rostbildung bei dem Reiburigselement verhindert wird.

Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Reibungselemerit gelöst.

Das erfindungsgemäße Reibungselement ist für das Bremssystem von Motorfahrzeugen besonders geeignet.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nächstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine graphische Darstellung, die das Abnutzungsverhältnis und den Reibungskoeffizienten erfindungsgemäßer Reibungselemente im Vergleich mit den entsprechen

den Eigenschaften bekannter Reibungselemente zeigt.

Fig. 2 ist eine Vorderansicht der Anordnung, mit der das Verfahren zum Test der Korrosions-

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beständigkeit durchgeführt wird.

Unter den für die erfindungsgemäßen Reibungselemente eingesetzten Messingfasern sind Fasern zu verstehen, die durch Zerspanung von Messingmaterialien mit einer geeigneten Zerspanungsvorrichtung wie einer Drehmaschine erhalten worden sind. Die Messingfasern haben im allgemeinen einen trapezförmigen Querschnitt.

IQ Die Messingfasern haben einen Außendurchmesser von etwa 0,05 bis 0,5 mm und eine Länge von 1 bis 10 mm.. Die Länge der Messingfasern beträgt vorzugsweise 2 bis 7 mm und insbesondere 3 bis 6 mm.

Als Bindemittel sind die bekannten Materialien und insbesondere Phenolharze geeignet.

Die Bestandteile zur Verbesserung der Reibungseigenschaften werden im allgemeinen in Schmiermittel, Materialien zur Verbesserung des Reibungskoeffizienten, Materialien zur Verbesserung der Abriebbeständigkeit und Materialien zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit eingeteilt. Bei dem Schmiermittel und dem Material zur Verbesserung des Reibungskoeffizienten handelt es sich jedoch um Materialien mit einander entgegengesetzten Eigenschaften, weshalb je nach den gewünschten Eigenschaften, die das erfindungsgemäße Reiburigselement b-ei seiner Anwendung haben soll, bestimmte, geeignete Bestandteile ausgewählt und eingesetzt werden, durch die eine synergistische Wirkung hervorgerufen wird. Typische Beispiele für Bestandteile zur Verbesserung der Reibungseigenschaften sind Gummistaub, Kaschustaub, Graphit, Metallsulfide, Metalloxide und Metallpulver.

Die erfiridurigsgemäßen Reibungselemente können zur

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Verminderung der Kosten billige Materialien wie Calciumcarbonat oder Siliciumdioxid als Füllmittel enthalten.

Die Messingfaserri werden in einer Menge von 10 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise von 30 bis 60 Gew.-% und insbesondere von 40 bis 60 Gew.-% eingemischt, wobei sich diese Gewichtsmengen auf das Gesamtgewicht der zu vermischenden Bestandteile beziehen.

Das Pheriolharz wird in einer Menge von 6 bis 15 Gew.-9ο, vorzugsweise von 8 bis 13 Gew.-% und insbesondere von 9 bis 11 Gew.-% eingemischt, wobei sich diese Gewichtsmengen auf das Gesamtgewicht der zu vermischenden Bestandteile beziehen.

Die Bestandteile zur Verbesserung der Reibungseigenschaften werden in einer Menge von 20 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise von 30 bis 60 Gew.-% und insbesondere von 40 bis 50 Gew.-% eingemischt, wobei diese Gewichtsmengen auf das Gesamtgewicht der zu vermischenden Bestandteile bzw. Materialien bezogen sind.

Das vorstehend erwähnte Füllmittel wird wünschenswerterweise in einer Menge von weniger als 30 Gew.-%, auf das Gesamtgewicht der zu vermischenden Bestandteile bezogen, eingemischt.

Die vorstehenden Ausführungen bezogen sich auf den Fall, daß als Grundmaterial für die erfindungsgemäßen Reibungselemente Fasern eingesetzt werden, die zu 100 % aus Messing bestehen. Es können jedoch anorganische Fasern wie Keramik- und Stahlfasern und/oder organische Fasern wie Phenolharzfasern und

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aromatische Polyamidfasern als zusätzliche Fasern eingesetzt werden.

Für die Herstellung der erfindungsgemäßeri Reibungselernen te können die bekannten Verfahren angewendet werden.

Ein typisches Beispiel für ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von Reibungselementeri, das für die erfindungsgemäßen Reibungselemente angewendet werden kann, besteht darin, daß man die Messingfasern, bestimmte Bestandteile zur Verbesserung der Reibungseigenschaften und ejn Phenolharz in eine geeignete Mischvorrichtung wie einen V-Mischer hineinfüllt und mit dieser Mischvorrichtung vermischt, daß man das Mischungsprodukt mit einer geeigneten Vorfοrmungsvorrichtung wie einer Formpreßvorrichtung bei Raumtemperatur unter Druck in eine(r) Metallform (hinein) vorformt, um eine gewünschte Gestalt zu erhalten, daß man das vorgeformte Produkt mit einer geeigneten Formungsvorrichtung wie einer Formpreßvorrichtung unter Hitze und Druck in eine(r) Metallform (hinein)formt und dabei gleichzeitig mittels eines Klebstoffs mit einem Rück- bzw. Stützmetall in Berührung bringt, daß man die Oberfläche und die Seitenfläche des geformten Produkts glättet, um das überflüssige Material von diesen Flächen zu entfernen, und daß man das geglättete Produkt dann erhitzt, wodurch man das fertige Reibungselement erhält.

Zur Erleichterung des Formurigsschrittes kann während der Vorformung in das Mischungsprodukt eine geringe Menge eines Phenolharzes oder eines organischen Harzes hineingegeben werden. Der Vorformungsschritt kann abgekürzt werden.

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Ein anderes Verfahren besteht darin, daß man die Messingfasern, bestimmte Bestandteile zur Verbesserung der Reibungseigenschaften und das Phenolharz in eine Mischvorrichtung hineinfüllt und vermischt, wobei, falls erforderlich, eine geringe Menge organischer und/oder anorganischer Fasern hinzugegeben wird, daß man das Mischungsprodukt darin mit einer geeigneten Formungsvorrichtung wie einer Strangpreßvoerichtung unter Hitze und Druck zwecks Ausbildung einer bahnförmigen bzw. blattförmigen Gestalt formt, daß man das geformte Produkt unter Ausbildung der gewünschten Gestalt stanzt, daß man die Oberfläche und die Seitenfläche des gestanzten Produkts glättet und daß man das gestanzte Produkt dann innerhalb einer Heizvorrichtung erhitzt, wodurch das fertige Reibungselement erhalten wird.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele und Vergleichsbeispiele näher erläutert. Alle Prozentangaben sind auf das Gewicht bezogen.

Beispiel 1

40 % Messingfasern mit einem Durchmesser von 0,2 mm und einer Länge von 4 mm, 7 % pulverförmiges Phenolharz und 3 % flüssiges PJhenolharz, 6 % Gummistaub, 6 % Kaschustaub, 11 % Graphitpulver, 18 % Bariumsulfat, 5 % Kupferpulver und 4 % Aluminiumoxid wurden in einen Henschel-Mischer (V-Mischer) hineingefüllt und in ausreichendem Maße damit vermischt.

Das vermischte Produkt wurde 10 min lang bei 170 C unter einem Druck von 294 bar mit einer Formpreßvorrichtung in eine(r) Metallform (hinein)geformt und gleichzeitig mittels eines Phenolharzes als Kleb-

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stoff mit einem Stützmetall· in Berührung gebracht. Dann wurde das geformte Produkt 2,5 h lang innerhalb einer Heizvorrichtung auf 270 C erhitzt.

Das erhitzte Produkt wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, und die Oberfläche sowie die Seitenfläche des abgekühlten Produkts wurden geglättet, wodurch das fertige Reibungselement erhalten wurde.

Beispiel 2

60 % Messingfasern mit einem Durchmesser von 0,2 mm und einer Länge von 4 mm, 7 % eines pulverförmigen Phenolharzes und 3 % eines flüssigen Phenolharzes, 3 % Gummistaub, 3 % Kaschustaub, 11 % Graphitpulver, 9 % Bariumsulfat und 4 % Aluminiumoxid wurden in einen Henschel-Mischer (V-Mischer) hineingefüllt und in ausreichendem Maße damit vermischt, worauf in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 ein fertiges Reibungselement hergestellt wurde.

Vergleichsbeispiel 1

Ein fertiges Reibungselement wurde in der gleichen V/eise wie in Beispiel 1 erhalten, jedoch

wurden als Grundmaterial des Reibungselements anstelle der 40 % Messingfasern 40 % Weichstahlfasern mit einem Durchmesser von 0,2 mm und einer Länge von 4 mm eingesetzt.
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Vergleichsbeispiel 2

Ein fertiges Reibungselement wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 erhalten, jedoch wurden als Grundmaterial des Reibungselements anstelle

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BAD ORIGIlMAL

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der 60 % Messingfasern 60 % V'eichstahlfasern mit einem Durchmesser von 0,2 mm und einer Länge von 4 rnnr eingesetzt.

Die in den Beispielen 1 und 2 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 erhaltenen Reibungselemente wurden getestet.

Der Wert des Abnutzungsverhältnissea wurde auf <3e^r Grundlage von SAEJ661a mittels einer Testvorrichtung für Reibungsmaterialien gemessen. Der Wert des Reibungskoeffizienten wurde auf der Grundlage von JAS06914 mittels eines Dynamometers auf einer Reibungsoberfläche des für die Bremssysteme von Personenkraftwagen eingesetzten Typs gemessen.

Die Ergebnisse der vorstehend erwähnten Teste werden in Fig. 1 gezeigte Die in Fig. 1 verwendeten Symbole haben folgende Bedeutung:

20 ->

O-

C Beispiel 1; >Beispiel 2;

• ™ Vergleichsbeispiel 1;

— χ — Vergleichsbeispiel 2.

Ein Test zur Bestimmung der Korrosionsbeständigkeit wird folgendermaßen zwischen dem Reibungselement und einem als Gegenelement dienenden Scheibenelement durchgeführt:

Zuvor wird die Reibungsoberfläche des Scheibenelements in ausreichendem Maße mit Methanol entfettet, dann wird die Reibungsoberfläche 2a des Reibungs-

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BAD ORiGlMAL

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elements 2 in der in Fig. 2 gezeigten Weise auf die Reibungsoberfläche la des Scheibenelements 1 gelegt. Die aufeinandergelegten Elemente werden 120 h lang bei einer relativen Feuchtigkeit von 80 % und einer Temperatur von 20 C stehengelassen. Dann wird mittels einer Federwaage, wie sie in Fig. 2 gezeigt wird, die Zugkraft gemessen, die pro Flächeneinheit erforderlich ist, um die Oberfläche la und die. Oberfläche. 2a in Richtung des Pfeils voneinander abzuziehen. 10

Der Test zur Bestimmung der Korrosionsbeständigkeit erbrachte für die Zugkraft folgende Ergebnisse:

(1) 34,3 mN/cm² in Beispiel 1

(2) 39,2 mN/cm² in B.eispiel 2

(3) 117,7 mN/cm² in Vergleichsbeispiel 1

(4) 161,8 mN/cm in Vergleichsbeispiel 2

Die Korrosion auf der Oberfläche der in Beispiel 1 und 2 erhaltenen Reibungselemente wird kaum erhöht, während auf der Oberfläche der in Vergleichsbeispiel 1 und 2 erhaltenen Reibungselemente eine deutliche Korrosion bestätigt wird.

Aus Fig. 1 und den Ergebnissen des Testes zur Bestimmung der Korrosionsbeständigkeit geht deutlich hervor, daß die erfindungsgemäßen'Reibungselemente in bezug auf die Eigenschaften des Abnutzungsverhältnisses bei hoher Temperatur (mehr als 300 C) und der Korrosionsbeständigkeit gegenüber den bekannten Reibungselementen verbessert sind, ohne daß der Wert des Reibungskoeffizienten vermindert wird.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

\LJ Reibungselement aus einem faserförmigen Grundmaterial, einem Bindemittel und Bestandteilen zur Verbesserung der Reibungseigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß es als faserförmiges Grundmaterial Messingfasern enthält.
2. Reibungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messingfasern einen Durchmesser von 0,05 bis 0,-5 mm haben.
3. Reibungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Messingfasern eine Län<7o von 1 bis 10 mm haben.
30 4. Reibungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messingfasern eine Länge von 2 bis 7 mm haben.
5. Reibungselement nach Anspruch 4, dadurch ge-35 kennzeichnet, daß die Messingfasern eine Länge von 3

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Deutsche Bank (München) Kto 51/61070

Dresdner Bank (München) Kto. 3939

Postscheck (München) Kto. 670-43-804

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bis 6 mm haben.
6. Reibungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Messingfasern einen trapezförmigen Querschnitt haben.
7. Reibungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet., daß e.s als Bindemittel ein Pheriolharz enthält.
8. Reibungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es 10 bis 70 Gevt.-% Messingfasern und 6 bis 15 Gew. -% eines Phenolharzes, wobei sich diese Gewichtsmengen auf das Gesamtgewicht des Reibungselements beziehen, sowie Bestandteile zur Verbesserung der Reibungseigenschaften enthält.
9. Reibungselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es 30 bis 60 Gew.-% Messingfasern

und 8 bis 13 Gew.-% eines Phenolharzes, wobei sich diese Gewichtsmengen auf das Gesamtgewicht des Reibungselemerits beziehen, sowie Bestandteile zur Verbesserung der Reibungseigenschaften enthält. 25
10. Reibungselement nach Anspruch 9, dadurch

gekennzeichnet, daß es 40 bis 50 Gew.-% Messingfasern, 9 bis 11 Gew.-% eines Phenolharzes und Bestandteile zur Verbeserung der Reibungseigenschaften in einer Menge von 40 bis 50 Gew.-% enthält, wobei sich diese Gewichtsmengen auf das Gesamtgewicht des Reibungselemerits beziehen.

11. Reibungselement nach einem der vorhergehenden

^OJ Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzliche

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"1 Fasern enthält.

12. Reibungselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es als zusätzliche Fasern

5 organische und/oder anorganische Fasern enthält.

13. Reibungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Rück- bzw. Stützmetall in Berührung gebracht worden

10 ^ist·

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