DE3324207A1 - Scheibenbremsbacke - Google Patents

Scheibenbremsbacke

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DE3324207A1
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shoe according
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Kazuo Yokohama Kanagawa Maruya
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Nissan Motor Co Ltd
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bremssystem und insbesondere eine Bremsbacke bzw. einen Bremsbelag oder Bremsklotz für ein Scheibenbremssystem, welche die Überleitung der zwischen der Scheibe und der Bremsbacke entstehenden Reibungswärme auf andere Teile des Bremssystems vermindert.
Eine konventionelle, einzylindrige Schwimmsattelscheibenbremse hat eine Metallscheibe und ein Paar Bremsbacken, die sich an den zwei Seiten der Scheibe gegenüberstehen. Beim Betrieb wird das Backenpaar nach innen gegen die zwei Seiten der Scheibe durch die Bewegung eines Kolbens in dem Tasterzusammenbau gedrückt. Dieser Kolben wird durch hydraulischen Druck bewegt, der im Hauptzylinder entsteht, sobald das Bremspedal durch den Fahrer niedergedrückt wird. Die Wirkung ist, die Scheibe zwischen den Backen einzuklemmen. Die Backen bewirken Reibung auf der Scheibe und versuchen ihre Rotation zu stoppen, wodurch die Bremswirkung hervorgerufen wird.
Die Bremsbacken schließen einen Reibungsbestandteil und einen Belag, der auf dem Reibungsbestandteil mit Hilfe einesvPhenolharzbindemittels angebracht ist, ein. Der Reibungsbestandteil wird hergestellt durch Mischen von Asbest- oder Stahlwolle, Graphit, Metallpulver und Bariumsulfat in einem Phenolharz als Bindemittel und dann durch Verformen unter Druck. Der Belag wird üblicherweise aus Metall hergestellt, z.B. aus rostfreiem Stahl. Der Kolben ist aus einem chromplattierten Stahlmaterial gemacht. Wenn die Scheibenbremse betätigt wird, d.h., wenn gebremst wird, wird zwischen der Scheibe und jedem Reibungsbestandteil Reibungswärme erzeugt, umgewandelt aus kinetischer Energie. Der kalorische Wert dieser Reibungswärme wächst im Verhältnis zur Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn die Bremsbetätigung beginnt. Als Ergebnis dieser thermischen Energie kann die Temperatur an der Oberfläche jedes Reibungs-
bestandteils 5OO°C oder mehr erreichen, was zur Zersetzung oder Karbonisierung des Phenolharzes in der Oberfläche führen kann, so daß der Reibungsbestandteil leichter abgerieben werden kann. Weiter wird die Reibungswärme von dem Reibungsbestandteil zu der Bremsflüssigkeit durch den damit verbundenen Metallbelag und Kolben übergeleitet. Dementsprechend kann, obwohl dies keine Schwierigkeiten verursachen wird, wenn das Fahrzeug normal gefahren wird, im Falle einer häufigen Betätigung der Bremse z.B. an steilen Bergabwärtsstrecken, die Temperatur der Bremsflüssigkeit so hoch ansteigen, daß ein DampfVerschlußphänomen erzeugt wird, welches die Bremswirkung nachteilig beeinflussen kann. Diese Tendenz scheint häufiger bei Reibungsbestandteilen aus Stahlwolle zu sein, welche eine relativ hohe thermische Leitfähigkeit haben, als bei Reibungsbestandteilen aus Asbest.
Ein Test zeigte, daß die erzeugte Hitze, wenn eine Bremse mit einem Reibungsbestandteil aus Asbest verwendet wurde, häufig Temperaturen von 500 C oder mehr an der Oberfläche des Reibungsbestandteils hervorrief; 350 bis 500 C an der Grenzfläche zwischen dem Reibungsbestandteil und dem Belag; 300 bis 35O°C an der Oberfläche der Backe, die fern von dem Reibungsbestandteil ist; und 150 bis 250 C am Brems- oder Tastkolben. Diese Temperaturen werden weiter angehoben, wenn der Reibungsbestandteil aus Stahlwolle gemacht ist. Um die Erzeugung von Quietschgeräuschen an der Scheibenbremse während eines Bremsbetriebs zu verhindern, ist zwischen der Bremsbacke und dem Tastkolben eine Beilegescheibe mit einem vibrationsenergie-absorbierenden Belag vorgesehen worden, hergestellt aus einem anhaftenden, elastischen Material, z.B. einem synthetischen Gummi. Jedoch kann die Temperatur des elastischen Materials auf 200 C oder mehr ansteigen, da die Temperatur der Oberfläche der Bremsbacke auf der Seite des Tastkolbens leicht auf 300 C oder mehr ansteigen kann. Unter derartigen Hochtemperaturbedingungen wird die Fähigkeit des
elastischen Materials, wie z.B. synthetischer Gummi, zur Verhinderung von Quietschgeräuschen herabgesetzt, und ein Abfall der physikalischen Eigenschaften des elastischen Materials tritt schneller ein.
Zur Lösung dieses Problems wurde vorgeschlagen, den Belag und den Tastkolben aus einem Harz in der Weise zu machen,
thermisch daß die Beilegescheibe oder die Bremsflüssigkeit/ isoliert wird zur Verhinderung eines Temperaturanstiegs derselben auf hohe Werte. Jedoch muß der Belag physikalische Eigenschaften haben, wie z.B. eine ausreichende Hitzebeständigkeit, um Temperaturen von höher als 3OO°C zu widerstehen und um einen hohen Kompressionswiderstand und Scherwiderstand bei solchen hohen Temperaturen aufzuweisen. Es ist für ein Harzmaterial sehr schwer, diese Erfordernisse zu erfüllen. Weiter wird vom Tastkolben auch verlangt, Temperaturen von höher als 2OO°C zufriedenstellend zu widerstehen und stabile Gleiteigenschaften und Stärke bei diesen Temperaturen und eine gute dimensionelle Stabilität über einen breiten Temperaturbereich und physikalische und chemische Stabilität in Berührung mit der Bremsflüssigkeit aufzuweisen. Es ist schwer, alle diese Erfordernisse mit einem Harzmaterial zu befriedigen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsbacke bereitzustellen, welche die Weiterleitung der Wärme von der Backe zu der Beilegescheibe (shim) oder dem Tastkolben (caliper piston) vermindert und große Temperaturanstiege der unterstützenden Bestandteile für ein Bremssystem verhindert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Bremsbacke mit einem thermisch isolierenden Bestandteil bereitgestellt, um die Weiterleitung der Reibungswärme, die bei der Bremsbacke entsteht, auf ein unterstützendes Bestandteil des Bremssystems erheblich zu reduzieren. Der thermisch isolierende Bestandteil kann eine Graphitschicht sein.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben; es zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine konventionelle
Scheibenbremse,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsbacke,
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Kompressionscharakteristik eines flexiblen Graphitblatts mit einer Dichte von 1,5 g/cm , und
Fig. 4 eine Ansicht einer anderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bremsbackens in Verbindung mit einem Tastkolben.
Zur Erleichterung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung wird erst eine bekannte Scheibenbremse beschrieben. Die in der Fig. 1 gezeigte konventionelle Scheibenbremse hat eine Metallscheibe 1, die zusammen mit einem Straßenrad, das nicht gezeigt ist, angetrieben ist, und ein Paar Bremsbacken 2, angeordnet auf jeder Seite der Scheibe 1. Jede Bremsbacke 2 schließt daran befestigt einen Reibungsbestandteil· 3 und einen Belag 4 ein. Eine der Bremsbacken 2 ist auf einem Bremstastjoch oder -sattel 10 befestigt, und die andere ist verschiebbar in dem Tastjoch 10 angebracht. In ihrer Ruheposition liegen die Bremsbacken 2 parallel zur Peripherie der Bremsscheibe 1, die von den gegenüberliegenden Seiten derselben durch einen bekannten Abstand getrennt sind.· Die Bremse schließt auch einen Tastkolben 5 ein, der in einen Zylinder 8 des schwimmenden Tastjochs bzw. schwimmenden Bremssattels 10 eingepaßt ist. Wenn das Bremspedal niedergedrückt wird, bewegt die Hydraulikflüssigkeit 9 in dem Zylinder 8 den Kolben 5 und das Joch 10 in ent-
gegengesetzte Richtungen, um das Paar der Backen 2 nach innen gegen die beiden Seiten der Scheibe 1 zu drücken. Die Referenzzahlen 6 und 7 bedeuten eine Staubabdichtung bzw. eine Kolbenabdichtung. Die Probleme mit den bekannten Scheibenbremsen sind im einleitenden Teil dieser Beschreibung beschrieben worden.
Die Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Bremsbacke 2, angewendet in einer Scheibenbremse, gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Backe 2 ist in derselben Weise aufgehängt wie die bekannte, in der Fig. 1 gezeigte Bremsbacke. Die Backe 2 schließt ein thermisch isolierendes Blatt 11 auf der Oberfläche des Belages 4 fern von dem Reibungsbestandteil 3 ein. Das Blatt 11 kann eine flexible Graphitschicht sein. Die Bremsbacke 2 kann weiter eine Schutzschicht 12 auf der Oberfläche der Graphitschicht 11 einschließen, welche die Graphitschicht schützt.
Die flexible Graphitschicht 11 wird nun im Detail beschrieben. Graphit mit einem hohen Grad an kristallinen Schichten, wie z.B. natürlicher Graphit, Kitsche-Graphit oder thermisch gecrackter Graphit, wird in Blattpartikel gemahlen. Die Partikel werden mit einem Oxidationsmittel, wie z.B. Kaliumperrnanganat in konzentrierter Schwefelsäure, so oxidiert, daß eine Zwischenschichtverbindung zwischen Kristallschichten gebildet wird. Nach Vervollständigung der Reaktion wird das umgesetzte Material mit Wasser gespült und getrocknet. Anschließend wird das umgesetzte Material schnell auf eine Temperatur von 800 bis 100O0C erhitzt, so daß die Zwischenschichtverbindung sich thermisch zersetzt und Schwefeloxide (SO ) produziert werden. Aufgrund des Drucks der gasförmigen Schwefeloxide expandieren die Graphitpartikel in der zu der Kristallschichtoberfläche senkrechten Richtung auf das 10- bis 200-fache ihres ursprünglichen Volumens unter Erzeugung von raupenförmigen Partikeln (nachfolgend als "expandierte Graphitpartikel" bezeichnet. Die expandierten Graphitpartikel werden einer Kalan-
drierung oder einer direkten Druckverforrnung unterworfen, um ein flexibles Graphitblatt zu erhalten. Flexible Graphitblätter, hergestellt durch Kalandrieren, sind im Handel erhältlich als "NICAFILM" (hergestellt von Nippon Carbon Co., Ltd.), "GRAFOIL" (hergestellt von Union Carbide Corporation) oder "VALQUAFOIL" (hergestellt von Nippon Valqua Industries, Ltd.). Obwohl die Kalandriermethode für die Massenherstellung geeignet ist, kann ein Hochdichteprodukt von 1,6 g/cm oder mehr nicht leicht gebildet werden. Zur Bildung eines Hochdichteblatts werden die expandierten Graphitpartikel erst einer Rollformung unterworfen; das resultierende Blatt wird zur erforderlichen Form gestanzt, und dann werden die gestanzten Formen einer Druckverformung unterworfen.
In dem Verfahren zur Herstellung eines Graphitblatts durch direktes Unterwerfen von expandierten Graphitteilchen einer Druckverformung sind die Partikel schwer zu handhaben, weil ihre Schüttdichte extrem klein ist. Daher ist schon vorgeschlagen worden, die Partikel erst in ein Granulat zu formen.
Die Tabelle 1 zeigt die Eigenschaften eines flexiblen Graphitblatts mit einer·Dichte von 1,5 g/cm . Die physikalischen Eigenschaften, die für die vorliegende Erfindung besonders wichtig sind, sind die Anisotropie der thermischen Leitfähigkeit, der in Gegenwart von Luft verwendbare Temperaturbereich, die Kompressibilität und die Elastizität. Die Tabelle zeigt, daß die thermische Leitfähigkeit des Graphitblatts in der Richtung entlang seiner Oberflächen 120 Kcal/m-h"°C beträgt, was drei- oder viermal größer ist als die von Kupfer, und die thermische Leitfähigkeit in der Richtung senkrecht zu der Oberfläche ist hur 4 Kcal/m*h· C was 1/30 der von Kupfer ist. Da das flexible Graphitblatt keine organischen Verbindungen enthält, sind seine Eigenschaften in Luft stabil durch den Temperaturbereich von -200° bis 4 5O°C. Eine graphische Darstellung der Kompressibilität als eine Funktion der Druckbelastung eines Graphitblatts
-li
mit einer anfänglichen Dichte von 1,5 g/cm ist in der Fig.
gezeigt. Die Kompressibilität ist hier definiert als
Atx 1OO/t, wobei /^t die Abnahme in der Dicke t des Graphitblatts bedeutet, wenn ein Oberflächendruck (Druckbelastung)
2
von 300 kg/cm darauf angewendet wird.
TABELLE 1
Einheit Werte Bemerkungen
verwendbarer Temperatur
bereich		 °C -200 bis
3 600		 nicht-oxidie-
rende Atmosphäre
thermische Leitfähig
keit		 Kcal/
m·h·0C		 120
Wärmeleitfähigkeit
senkrecht dazu		 Kcal/
m·h■0C		 4
Kompressiblität % 28
Elastizität % 23
Zugfestigkeit 2
kg/cm		 90
I 		Die Festigkeit
wächst mit stei
gender Schütt
dichte
Die Wirkungen von Variationen in der Dichte des flexiblen Graphitblatts, das in der'vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, werden jetzt erklärt.
Wenn die Bremse betätigt wird, so daß der Tasterkolben die Bremsbacke gegen die Scheibe drückt, ist es hinsichtlich des flexiblen Graphitblatts unerwünscht, daß es all den resultierenden Druck absorbiert. D.h. es ist vom Standpunkt der Funktion der Bremse nicht erwünscht, daß das flexible Graphitblatt in
COF/
größerem Ausmaß komprimiert und deformiert wird mit der Folge, daß die Entfernung, durch welche sich der Reibungsbestandteil gegen die Scheibe bewegt, herabgesetzt werden muß. Dies kann anhand des erhaltenen Belastungsgrades beurteilt werden, wenn ein Oberflächendruck (Druckbelastung) von 300 kg/cm angewendet wird. Es ist erforderlich, daß die maximale Druckdeformation 50 -u oder weniger beträgt, vorzugsweise 3 5 .u oder weniger. Die Beziehung zwischen der Kompressibilität und der Dichte des flexiblen Graphitblatts, das einer Druckbelastung von
2
.300 kg/cm unterworfen wird, ist in der Tabelle 2 gezeigt.
TABELLE 2
Dichte (g/cm ) Kompressibilität (%)
1,0 etwa 50
1,2 etwa 30
1,5 etwa 20
1,6 etwa 10
1,7 etwa 5
1,8 etwa 2
1,9 1
Die Tabelle 3 zeigt die Dicke von Blättern bei verschiedenen Dichten, was Verformungen von 50 ,u und 35 ,u unter einem
Druck von 300 kg/cm zeigt. Wenn die Dicke des Blattes größer als die Werte in der Tabelle ist, wird die Verformung des Blattes größer sein als 50 ,u oder 35 ,u. Wie vorstehend erwähnt sind Blätter, die größere Verformungen zeigen, für den praktischen Gebrauch nicht brauchbar.
TABELLE 3
Graphitschicht
dichte (g/cm^)		 Dicke (mm),
die eine Ver
formung von 50 ,u
ergibt		 Dicke (mm),
die eine Ver
formung von 35 η
ergibt '
1,0 0, 10 0,07 -
1,2 0,17 0,12
1,5 0,25 0,18
1,6 0,50 0,36
1,7 1,0 0,72
1,8 2,5 1,8
1,9 5 3,6
Da ein Blatt mit einer Dichte vo- 1,0 g/cm eine Zugfestigkeit
2
von nur 40 kg/cm zeigt, wird ein Blatt mit einer Dicke von 0,1 mm extrem schwach sein. Darüber hinaus kann nicht erwartet werden, daß eine Dicke von 0,1 mm eine ausreichende hitzeisolierende Wirkung haben würde. Dementsprechend ist ein Blatt mit einer Dichte von 1,0 g/cm und einer Dicke von 0,1 mm zum Gebrauch bei der vorliegenden Erfindung nicht geeignet. Blätter mit Dichten größer als 1,9 g/cm sind gegenwärtig sehr schwer herzustellen. Aus diesen Gründen ist es im Sinne der vorliegenden Erfindung sehr erwünscht, flexible Graphitblätter mit einer Dichte von 1,2 bis 1,9 g/cm , besonders bevorzugt 1,4 bis 1,7 g/cm , und einer Dicke von 0,08 bis 0,8 mm zu verwenden. Weiter ist es am meisten bevorzugt, Blätter mit einer Dichte von 1,5 bis 1,7 g/cm und einer Dicke von 0,2 bis 0,5 mm zu verwenden.
- 14 -
Bei der vorliegenden Erfindung können Klebstoffe verwendet werden, um das flexible Graphitblatt an der Backe fest anzubringen. Hitzehärtbare Harzklebstoffe sind allgemein brauchbar, da solche Klebstoffe eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit zeigen. Eine geeignete Technik ist, die zu bindenden Oberflächen gleichförmig mit flüssigem Phenolharzklebstoff zu beschichten und anschließend die Oberflächen zusammenzupressen, während sie in geeigneter Weise erhitzt werden.
Die Bremsbacke gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Reibungsbestandteil (friction member), einen Belag und ein flexibles Graphitblatt, das an die äußere Oberfläche des Belages fest angebracht ist. In der Ausführungsform der Erfindung, die in der Fig. 2 dargestellt ist, wird eine Schutzschicht 12 in der äußeren Oberfläche des Blatts 11 vorgesehen. Die Schutzschicht kann aus rostfreiem Stahl, einer chromplattierten Stahlplatte oder einer faserverstärkten Synthetikharzplatte sein. Es gibt keine Probleme hinsichtlich der Hitzebeständigkeit und Stärke, wenn die Schutzschicht eine Platte aus rostfreiem Stahl oder aus chrom-plattiertem Stahl zusammengesetzt ist. Jedoch sollte, wenn die Schutzschicht eine glasfaserverstärkte Synthetikharzplatte ist, genügend Sorgfalt darauf verwendet werden, eine adäquate Hitzebeständigkeit und Stärke der Harzplatte sicherzustellen. Demgemäß ist es bevorzugt, eine hitzehärtbare Harzplatte zu verwenden, die verstärkt ist mit Glasfasern, Kohlenstoffasern, Metallfasern, Aluminiumoxidfa'sern, Siliciumkarbidfasern, aromatischen Polyamidfasern oder Borfasern. Es ist besonders bevorzugt, ein Phenolharz als das hitzehärtbare Harz aus Grünwegen den der Hitzebeständigkeit, der Kosten und der festen Haftung/
einzusetzen.
- 15 -
Klebstoffe können verwendet werden, um die Schutzschicht an dem flexiblen Graphitblatt anzubringen. Der zu verwendende Klebstoff wird in derselben Weise ausgewählt wie der Klebstoff, der bei der Anbringung der flexiblen Graphitblattschicht auf dem Belag verwendet wird. Alternativ kann die Schutzschichtplatte auf der Bremsbacke mit Hilfe von mechanischen Befestigungsmitteln, wie z.B. Schrauben oder Nieten, befestigt
nicht
werden. In solch einem Fall ist es/notwendig, die flexible Graphitschicht an den Belag zu binden. Statt dessen kann die flexible Graphitschicht wie ein Sandwhich zwischen den Belag' und die Schutzschichtplatte zu liegen kommen, und anschließend kann die Schutzschichtplatte an dem Belag befestigt werden.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in der Fig. 4 dargestellt ist, wird ein thermisch isolierender, aus drei Lagen bestehender Bestandteil, der ein flexibles Graphitblatt und Schutzschichten auf jeder Seite des flexiblen Graphitblatts umfaßt, zwischen jeden Belag 4 und Tasterkolben 5 (caliper piston 5) oder schwimmenden Tasterjoch 10 (floating caliper yoke 10) angeordnet. Der isolierende Bestandteil, der dem Tasterkolben 5 gegenüberliegt, kann oder kann nicht an den Belag gebunden sein. Im letzteren Fall kann der beschichtete Bestandteil bzw. Vorrichtungsteil mehr Vibrationsenergie, die auf ihn auf der Scheibe übertragen wird, absorbieren als im ersteren Fall.
Bei diesem dreischichtigen, isolierenden Bestandteil, wird die Schutzschicht auf der dem Belag 4 zugewandten Seite mit 13 bezeichnet, und die andere auf der Seite, die dem Tasterkolben 5 oder dem Joch 10 zugewandt ist, wird mit 14 bezeichnet, wie in der Fig. 4 dargestellt. Die Schutzschicht 13, das flexible Graphitblatt 11 und die Schutzschicht 14 sind aneinander gebunden. In dem in der Fig. 4 gezeigten Beispiel ist die Schutzschicht 13 nicht an den Belag 4 gebunden. Der Zusammenbau der Bestandteile 11, 13 und 14 kann verschieb-
bar getragen werden durch nichtgezeigte Bolzen, die sich vom Belag 4 erstrecken. Alternativ kann der Zusammenbau verschiebbar gestaltet werden innerhalb des Tasterjochs 10, so daß es nicht möglich ist, sich über den gewünschten Bewegungsbereich hinaus zu bewegen.
Die Bremsbacke der vorliegenden Erfindung ist mit einer flexiblen Graphitblattschicht zwischen dem Belag und dem Tasterkolben versehen, so daß die zwischen dem Reibungsbestandteil und der Scheäbe erzeugte Reibungshitze auf die flexible Graphitblattschicht übertragen wird. Da die thermische Leitfähigkeit des flexiblen Graphitblatts entlang seiner Oberfläche ungefähr dreimal größer ist als die thermische Leitfähigkeit von Stahl, und fast so groß ist als die von Aluminium, wird die Wärme gleichmäßig über seine Oberfläche verteilt und an die Luft abgestrahlt. Auf der anderen Seite hat, da die thermische Leitfähigkeit des flexiblen Graphitblatts in seiner Dickenrichtung 1/30 von der entlang seiner Oberfläche ist und ungefähr 1/10 von der von Stahl ist, das Blatt eine thermisch isolierende Wirkung zwischen dem Reibungsbestandteil und dem Bremszylinder. Weiter ist, da das flexible Graphitblatt kein organisches Material enthält, das Blatt stabil in einer oxidierenden Atmosphäre bei Temperaturen von -200 bis 450 C und wird seine erwünschte Charakteristik bei Bremsbetätigungstemperaturen von höher als 300 C beständig aufweisen. Somit verhindert die Bremsbacke der vorliegenden Erfindung in ausreichender Weise die Leitung von Reibungswärme zu der Beilegescheibe (shim) und dem Tasterkolben, wodurch Temperaturanstiege des elastischen Bestandteils der Beilegescheibe (shim), des Tasterkolbens und der Bremsflüssigkeit unterdrückt werden.
- 17 -
Beispiel 1
Eine Platte, hergestellt aus glasfaserverstärktem Phenolharz (nachfolgend als FRP bezeichnet), die als Schutzschicht verwendet werden soll, wurde wie nachfolgend beschrieben hergestellt. Zur Verstärkung wurden Glasfasern, Glaszerhacktes, dessen Oberfläche mit einem Silanharz behandelt worden ist (CS6E 401 hergestellt durch Nitto Boseki Co., Ltd.) ausgewählt. Das Phenolharz war ein Novolakphenolharz (PLYOPHEN J-375, hergestellt durch Dainippon Ink and Chemicals Inc.). Calciumstearat wurde als Form-freigebendes Mittel eingesetzt. 14 kg von Glaszerhacktem wurden in einen Henschel-Mischer eingebracht und gerührt, während 200 g Methanol hinzugefügt wurden, um die Oberfläche des Glaszerhacktem zu befeuchten. 10 kg Phenolharz und 200 g Calciumstearat wurden in dem Mischer gerührt, während die Temperatur des Mischers auf 90°C erhöht wurde. 18 g des erhaltenen Gemisches wurden aus dem Mischer entfernt und in eine ebene Metallform mit den Dimensionen 100 mm χ 100 mm eingebracht. Dann wurde das Gemisch in der Form in die Gestalt der Form bei 180 C unter einem
2
Druck von 400 kg/cm gepreßt. Eine dünne Platte mit einer Dicke von 1 mm und einer Dichte von 1,8 g/cm wurde erhalten. Diese dünne Platte wurde 2 bis 3 Stunden lang bei 180°C nachgehärtet. Schließlich wurde die dünne Platte in die vorbestimmte Form der gewünschten Schutzschicht geschnitten.
Beispiel 2
Zwei Typen von Reibungsbestandteilen, ein Asbesttyp (nachstehend als Reibungsbestandteil "A" bezeichnet) und ein Stahlwolletyp (nachfolgend als Reibungsbestandteil "B" bezeichnet) wurden hergestellt unter Verwendung der in der folgenden Tabelle 4 aufgeführten Inhaltsmaterialien:
TABELLE 4
Reibungskörperzusammensetzungen
Reibungskörper-
inhaltsstoffe
(Gewichtsteile)		 Reibungs
körper
A		 Reibungs-
körper
B
Asbest 35 -
Stahlwolle - 65
Phenolharz 12 10
Staub 10 8
Bariumsulfat 10 7
Graphit 13 10
Kupferpulver 10 -
Gummipulver 10 -
Jede der zwei Gruppen von in der Tabelle aufgeführten Inhaltsstoffen wurde individuell sorgfältig in einem Henschel-Mischer gemischt und anschließend 10 Minuten bei 180°C unter einem
2
Druck von 500 kg/cm druckverformt. Die geformten Produkte wurden 10 Stunden lang bei 180C nachgehärtet. Die Dicke jeder der erhaltenen Bestandteile war 10 mm. Die physikalischen Eigenschaften der Reibungsbestandteile sind in der nachfolgenden Tabelle 5 dargestellt.
·. * · mm 0
TABELLE 5
Physikalische Eigenschaften der Reibungskörper
Reibungskörper Reibungskörper
A B
HMrf_ ,Rockwell-
Harte (Skala)		 70 60
Schüttdichte 3,5 2,0
wahre Dichte 4,3 2,0
Porosität (%) 23 0
Wärmeleitfähigkeit
(Kcal/m-h-°C)		 5,8 0,8
Reibungskoeffizient 0,4 0,35
Beispiel 3
Bremsbacken wurden unter Verwendung der in Tabelle 6 aufgeführten Materialien hergestellt. Die Referenznummern R1 bis R10 bezeichnen Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung, und die Referenzzahlen C1 und C2 bezeichnen Vergleichsbeispiele, die kein Graphitblatt und keine Schutzschicht haben. Die Reibungsbestandteile A und B wurden wie oben beschrieben erhalten. Die Beläge wurden aus rostfreiem Stahl hergestellt. Die.flexiblen Graphitblätter wurden durch direkte Druckverformung von NIKAFILM, hergestellt von Nippon Carbon Co., Ltd., in der Weise hergestellt, daß sie die in der Tabelle 6 aufgeführten Dicken und Dichten hatten. Die Schutzschichten wurden aus rostfreiem Stahl oder dem vorstehend beschriebenen FRP-Material ausgewählt.
TABELLE 6
Cl C2 Rl R2 R3 R4 R5 R 6 R7 RB R9 RIO
Reibungsbestandteil Material A B A B A B A B A B A B
Belag (4) Dicke
(mm)		 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0
Dicke
flexibles Graphit- (mrn)		 - - 0,2 0,2 0,3 0,3 0,5 0,5 0,3 0,3 0,3 0,3
biatt(ll) Dichte
(q/cm )		 - - 1/5 1,5 1,6 1,6 V 1,7 1,6 1,6 1,6 1,6
Material
Schutzschicht		 - - * St-St St-St FRP FRP St-St St-St - - - -
(12) DiCke
UZ) (mm)		 - - 0,3 0,3 1 1 0,3 0,3 - - - -
Material - - - - - - - - St-St St-St St-St St-St
(13) Dicke
(mm)		 - - - - - - - - 0;3 0,3 0,3 0,3
Schutzschicht Material - - - - - - - FRP FRP St-St St-St
<14> Dicke
(mm)		 - - - - - - - - 1 1 0,3 0,3
Temperatur (0C) 1 Zyklus
an der oberen		 .170 21.0 IAO 1B5 125 160 120 150 110 140 125 155
Backenoberfläche 10 klen
.nach J 		220 290 1B5 240 160 210 155 200 140 185 160 200
Dicke (mm) 1V 14,5 14,5 15,3 15,3 14,0 14,8 15,1 15,1 14,4 14,4
Verformung" (μ) 7 7 50 50 50 50 25 25 30 3Ö 25 25
CO CO NO
* St-St bedeutet rostfreier Stahl
Die erhaltenen Bremsbacken (C1 und C2, R1 bis R10) wurden einein Erhitzungszyklus unterworfen, in welchem die Backen mit den Reibungsbestandteilen nach unten auf eine Stahlplatte, die auf 450 C erhitzt war, plaziert wurden und dort
2 30 Sekunden lang unter einem Druck von 50 kg/cm , der von oben ausgeübt wurde, gehalten wurden. Die Temperatur der oberen Oberfläche jeder der Bremsbacken wurde nach einem Zyklus gemessen. Die obere Oberflächentemperatur der Bremsbacken wurde wieder nach 10 Zyklen bei Intervallen von 2 Minuten gemessen. Die Ergebnisse der Temperaturmessungen sind in Tabelle 6 aufgeführt. Die Gesamtdicken in Millimeter der Bremsbacken und die Verformungen ( ,u) , welche eintreten, wenn
2 die Backen einem Oberflächendruck von 300 kg/cm unterworfen
werden, sind auch in der Tabelle 6 gezeigt.
Beispiel 4
Praktische Versuche bei Fahrzeugen wurden unter Verwendung der Bremsbacken C1, C2, R5, R9 und R10 aus dem Beispiel 3 durchgeführt. Die Versuchsbedingungen sind in der Tabelle 7 aufgeführt:
TABELLE 7
Fahrzeugtestbedingungen
Fahrzeuggeschwindigkeit (km/h) 70
Verzögerung (m/sec2) 0,5 G
Weg (m) ' 150
Bremsungen (Zeiten) 12
Haltedauer (Minuten) 2
Wiederholungen (Zyklen) 12
Sofort nach dem Versuch wurden die Temperaturen der Scheibe, des Reibungsbestandteils, der oberen Oberfläche der Backe, des Tasterkolbens, des Tasters und der Bremsflüssigkeit gemessen. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 8 aufgeführt:
TABELLE 8
Temperaturen in C der Bremssystemkomponenten nach den Fahrzeugtests
Bremsbackenteil Cl C2 R5 R6 R9 RIO
Scheibe 516 505 521 513 524 515
Reibungsbestandteil 440 420 443 423 450 427
obere Oberfläche der Backe 330 390 272 332 251 302
Tasterkolben 165 190 132 163 124 151
Taster 131 152 98 124 92 121
Bremsflüssigkeit 118 129 82 110 80 109
Es ist ersichtlich, daß die Bremsbacke der vorliegenden Erfindung, die mit einem flexiblen Graphitblatt versehen ist, eine bessere Wärmeverteilung und thermische Isolierung aufweist. Somit kann eine Erhöhung der Temperatur des Tasterkolbens und der Bremsflüssigkeit über die diesbezüglichen Sicherheitsgrenzen hinaus verhindert werden.
-53-Leerseite

Claims (17)

Patentansprüche
1.)Bremsbacke für ein Bremssystem, gekenn
a) einen Bremskörper mit einer Reibungsoberflache, wobei der Bremskörper beweglich ist, um an einem Bremsbestandteil entlang der Reibungsoberfläche anzugreifen, und
b) einen thermisch isolierenden Bestandteil, der auf der von der Reibungsoberfläche entfernten Seite des Bremskörpers angeordnet ist, zum Vermindern der Überleitung der Reibungswärme von dem Bremskörper zu einem Trägerelement für diesen Bremskörper.
2. Bremsbacke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der thermisch isolierende Bestandteil eine flexible Graphitschicht umfaßt.
3. Bremsbacke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die flexible Graphitschicht eine Dichte von 1,2]
bis 0,8 mm hat.
Dichte von 1,2 bis 1,9 g/cm und eine Dicke von 0,08
4. Bremsbacke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die flexible Graphitschicht eine Dichte von
0,5 mm hat.
Dichte von 1,4 bis 1,7 g/cm und eine Dicke von 0,2 bis
5. Bremsbacke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die flexible Graphitschicht - an
einer benachbarten Oberfläche des Bremskörpers mit Hilfe eines hitzehärtbaren Harzklebstoffs angebracht ist.
6. Bremsbacke nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Klebstoff ein flüssiger Phenolharzklebstoff ist.
7. Bremsbacke nach Anspruch 5f dadurch g e k e ή η -
zusätzlich
zeichnet , daß sie/eine Schutzschicht für die
Graphitschicht auf der Seite der Graphitschicht, die dem Bremskörper gegenüberliegt, umfaßt.
8. Bremsbacke nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht ein Material
umfaßt, das aus rostfreiem Stahl, chromplattierten Stahl und einem faserverstärktem synthetischen Harz ausgewählt ist.
9. Bremsbacke nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das faserverstärkte synthetische Harz ein hitzehärtbares Harz ist, das mit einem Fasermaterial aus Glasfasern, Kohlenstoffasern, Metallfasern, Aluminiumoxidfasern, Siliziumkarbidfasern, aromatischen Polyamidfasern und/oder Borfasern verstärkt ist.
10. Bremsbacke nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß das hitzehärtbare Harz ein Phenolharz ist.
11. Bremsbacke nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Schutzschicht an der Graphitschicht mit Hilfe eines hitzehärtbaren Harzklebstoffs angebracht ist.
12. Bremsbacke nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Schutzschicht an der Graphitschicht mit Hilfe einer mechanischen Befestigung angebracht ist.
13. Bremsbacke nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η -
zusätzlich
zeichnet , daß sie/eine zweite Schutzschicht, die zwischen dem Bremskörper und der Graphitschicht angeordnet ist, umfaßt.
14. Bremsbacke nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Schutzschicht aus demselben Material wie die ersterwähnte Schutzschicht besteht.
15. Bremsbacke nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß das hitzehärtbare Harz, das mit Glasfasern verstärkt ist, erhalten wird durch Zusammenrühren von 14 Gewichtsteilen zerhacktem Glas (glas chop),
-A-
dessen Oberfläche vorher mit einem Silanharz behandelt
worden ist, 10 Gewichtsteilen Novolakphenolharz und
0,2 Gewichtsteilen Calciumstearat, Erhitzen des erhaltenen Gemisches auf etwa 90°C, durch Formen des zweiten erhalte-
2 nen Gemisches unter einem Druck von 400 kg/cm bei einer Temperatur von 180 C in eine Platte mit einer Dichte von 1,8 g/cm und Härten der Platte 2 bis 3 Stunden lang bei einer Temperatur von 180 C.
16. Bremsbacke nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet , daß der Bremskörper einen Reibungsbestandteil, der an das besagte Bremsbestandteil ankoppelbar ist, und worin der Reibungsbestandteil erhalten wird durch Zusammenmischen von 3 5 Gewichtsteilen Asbest, 12 Gewichtsteilen Phenolharz, 10 Gewichtsteilen Staub, 10 Gewichtsteilen Bariumsulfat, 13 Gewichtsteilen Graphit, 10 Gewichtsteilen Kupferpulver und 10 Gewichtsteilen Gummipulver, durch Formen des erhaltenen Gemisches 10 Minuten
lang unter einem Druck von 500 kg/cm und bei einer Temperatur von 180 C und durch Härten des geformten Produkts 10 Stunden lang bei einer Temperatur von 180°C.
17. Bremsbacke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Bremskörper einen Reibungsbestandteil einschließt, der an das Bremsbestandteil ankoppelbar ist, und wobei der' besagte Reibungsbestandteil erhalten wird durch Zusammenmischen von 65 Gewichtsteilen Stahlwolle, 10 Gewichtsteilen Phenolharz, 8 Gewichtsteilen Staub, 7 Gewichtsteilen Bariumsulfat und 10 Gewichtsteilen Graphit, durch Formen des erhaltenen Gemisches 10 Minuten
lang unter einem Druck von 500 kg/cm und bei einer Temperatur von 180°C und durch Härten des geformten Produkts 10 Stunden lang bei 180°C.
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DE-Z.: GAK 11/1973, S.924-930 u. 948, (12) 1973 S.1063-1072, (1) 1974, S.34-38, (3) 1974, S.183-185, (5) 1974, S.370-372, (7) 1974, S.524-528, (9) 1974, S.738-742, (11) 1974, S.926-934 *

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JPS599326A (ja) 1984-01-18
GB2125126A (en) 1984-02-29
GB8317900D0 (en) 1983-08-03

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