DE69000986T2

DE69000986T2 - Verbindung von reibmaterial mit beschichtetem grundkoerper.

Info

Publication number: DE69000986T2
Application number: DE9090630074T
Authority: DE
Inventors: Keith Robert Edwards
Original assignee: Abex Corp
Current assignee: Federal Mogul Products US LLC
Priority date: 1989-05-05
Filing date: 1990-04-05
Publication date: 1993-06-09
Anticipated expiration: 2010-04-06
Also published as: DE69000986D1; EP0396493A1; ES2038509T3; US4976800A; CA1312293C; EP0396493B1; JPH02304227A; JPH0668309B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bremsklotzes oder einer Bremsbacke gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 2 sowie einen Fahrzeugbremsklotz oder eine Fahrzeugbremsbacke gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 3 und 4.
Herkömmliche Kraftfahrzeugbremssysteme bewirken, daß ein Fahrzeug gestoppt wird, indem Bremsbacken stählerne Bremstrommeln erfassen oder indem Scheibenbremsklötze Rotoren erfassen, die auf den Achsen oder an den Rädern von Fahrzeugen befestigt sind. Während des Bremsvorganges werden die Bremsbacken und Scheibenbremsklötze hohen Temperaturen und hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt, die bestrebt sind, das Reibmaterial von der Bremsbacken- oder Bremsklotzrückplatte abzuscheren. Damit das Reibmaterial die hohen Scherbeanspruchungen aushält, die während des Bremsvorganges auftreten, ist es an den Bremsbacken- und Bremsklotzrückplatten durch Nieten, durch Klebstoffe und durch Kombinationen von Nieten und Klebstoffen befestigt worden. Ein Hauptnachteil, der mit der Verwendung von Nieten verbunden ist, ist die Tatsache, daß notwendigerweise ein Teil des Niets innerhalb des Reibmaterials verbleiben muß, wodurch die Menge an Reibmaterial, die zum Bremsen verfügbar ist, begrenzt wird. Falls die Bremsbacken oder -klötze nicht ersetzt werden, bevor das Reibmaterial bis zu dem Punkt verschleißt, an dem die Nietköpfe parallel zu der Arbeitsfläche des Reibmaterials sind, werden die Nieten mit der Bremstrommel- oder Rotorarbeitsfläche in Berührung kommen und bewirken, daß darin Rillen gebildet werden. Demgemäß sind genietete Bremsbacken und Bremsklötze im allgemeinen durch geklebte Bremsbacken und Bremsklötze zur Verwendung bei Kraftfahrzeugen ersetzt worden. Eine Ausnahme davon bilden Bremsbacken und Bremsklötze, die in schweren Lastkraftwagen, Bussen oder anderen großen Fahrzeugen benutzt werden.
Die EP-A-0 100 888 beschreibt einen Bremsbelag, der ein Substrat aufweist, auf dessen Oberfläche ein Zinnverbindungsüberzug und ein aus synthetischem Material bestehender Reibüberzug aufgebracht sind.
Bei geklebten Bremsbacken und Bremsklötzen wird ein Klebstoff benutzt, um das Reibmaterial mit der Stahlrückplatte für die Bremsbacke oder den Scheibenbremsklotz zu verbinden. Bei herkömmlichen Verfahren zum Verbinden von Reibmaterial mit Stahlrückplatten muß sorgfältig darauf geachtet werden, daß gewährleistet ist, daß eine ausreichende Festigkeit der Klebverbindung erzielt wird. Von besonderer Wichtigkeit beim Erzielen einer zufriedenstellenden Klebverbindung ist das Entfernen von jedweden Verunreinigungen wie Fett, Korrosion, Schmutz usw. von der Verbindungsoberfläche der Rückplatte. Bei herkömmlichen Verfahren zum Verbinden von Reibmaterial werden die Stahlbremsbacken- oder - bremsklotzrückplatten einem Entfettungsprozeß unterworfen und anschließend einem Strahlputzprozeß, um zu gewährleisten, daß die Verbindungsoberflächen dieser Elemente vollständig frei von irgendwelchen Verunreinigungen sind.
Ein Problem, das mit der Anwendung eines Entfettungsprozesses verbunden ist, ist die Tatsache, daß ein solcher Prozeß die Verwendung von Lösungsmitteln erfordert, die umweltschädlich sind. Diese Lösungsmittel müssen mit Sorgfalt gehandhabt und auf sichere Weise beseitigt werden. Einige Lösungsmittel können verbrannt werden, und diese Beseitigung kann ziemlich teuer sein. Bei einem herkömmlichen Strahlputzprozeß wird die gesamte Rückplatte für die Bremsbacken oder die Bremsklötze in eine Maschine eingebracht, welche die Rückplatten in einem Hartstoff scheuert, bis sie sauber sind. Während dieses Scheuerprozesses verziehen sich einige der Rückplatten oder werden verbogen, was sie zum Verbinden mit Reibmaterial ungeeignet macht. Diese Rückplatten müssen ausgemustert werden. Darüber hinaus hat es sich als notwendig erwiesen, die freiliegenden Teile der Metallrückplatten anschließend an den Verbindungsprozeß anzustreichen, um Korrosion zu verhindern. Anschließend muß ein Schmiermittel auf die Rückplatte aufgetragen werden, um kritischen Verschleißpunkten an den Rückplatten einen Grad an Schmierfähigkeit zu geben. Diese Verschleißpunkte sind Stellen, wo die Rückplatten auf einigen anderen Bremsteilen aufliegen, sich darauf verschwenken oder verschieben.
Es hat sich als erwünscht herausgestellt, ein Verfahren zum Verbinden von Reibmaterial mit Rückplatten für Bremsbacken oder Bremsklötze zu schaffen, die keinem herkömmlichen Entfettungsprozeß ausgesetzt werden müssen, keinem scheuernden Stahlstrahlprozeß unterzogen werden müssen und anschließend an den Verbindungsprozeß nicht angestrichen oder geschmiert werden müssen, und das eine überragende Verbindung ergibt, damit die Backen oder der Klotz bei schwererer Ausrüstung eingesetzt werden können, als es bislang möglich ist.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Verb inden von Reibmaterial mit einer Rückplatte für eine Bremsbacke oder einen Bremsklotz, bei dem die Rückplatte verzinkt ist und das Reibmaterial direkt damit verbunden ist.
Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines Bremsklotzes oder einer Bremsbacke ist gemäß den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 2 definiert. Der Fahrzeugbremsklotz oder die Fahrzeugbremsbacke nach der vorliegenden Erfindung ist gemäß den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 3 und 4 definiert.
Fig. 1 zeigt eine Rückplatte, die einem elektrolytischen Prozeß zum Verzinken ihrer Oberfläche ausgesetzt ist;
Fig. 2 zeigt eine Rückplatte, die in eine Dichromatlösung getaucht wird;
Fig. 3 zeigt eine Rückplatte, die in eine Vorrichtung eingesetzt ist, um alles abzudecken, mit Ausnahme des Bereiches, auf den ein Klebstoff aufgetragen werden soll, wobei dieser Bereich einem Strahlputzvorgang unterzogen wird;
Fig. 4 zeigt eine Rückplatte, an der ein Reibmaterial mittels Klebstoff befestigt wird, wobei das Reibmaterial mit einer Kombination aus Wärme und Druck beaufschlagt wird; und
Fig. 5 zeigt einen fertigen Scheibenbremsklotz.
Die folgende Beschreibung beschreibt das Verfahren zum Herstellen eines Scheibenbremsklotzes. Das identische Verfahren kann benutzt werden, um eine Bremsbacke herzustellen. Nur die Form der Rückplatte und die Form des Reibmaterials sind zwischen diesen beiden Elementen unterschiedlich. In Fig. 1, auf die nun Bezug genommen wird, ist eine Rückplatte (10), welche zur Verwendung bei der Herstellung eines Scheibenbremsklotzes geeignet ist, gezeigt, die einem elektrolytischen Zinkauftrag- oder Verzinkungsverfahren unterzogen wird. Ein solches Verfahren kann anodisch oder katodisch sein, je nachdem, ob die Rückplatte direkt mit der Anode oder mit der Katode der Vorrichtung verbunden worden ist. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform befindet sich die Zinküberzugslösung (12) in einem geeigneten Behälter (14), der aus Blei oder irgendeinem anderen geeigneten inerten Material bestehen kann. Die Rückplatte (10) ist in der Lösung aufgehängt worden, indem sie zwischen einem Paar Elektroden (16) und (18) befestigt worden ist, die mit der Katode der Vorrichtung verbunden sind. Anschließend an das Untertauchen in der Zinküberzugslösung und der Durchführung des Elektrolyseprozesses wird die Rückplatte (10) aus dem Tank (14) mit einem gleichmäßigen Überzug von Zink auf seiner gesamten äußeren Oberfläche entnommen. Der Zinküberzug bietet eine saubere, korrosionsbeständige Oberfläche, mit der ein Reibmaterial zufriedenstellend verbunden werden kann. Darüber hinaus wirkt der Zinküberzug als ein Schmiermittel auf Teilen der Rückplatte, die Verschleiß ausgesetzt sind, wenn sich der Bremsklotz in einem Bremssattel bewegt oder wenn sich eine Bremsbacke innerhalb einer Bremstrommel bewegt. Wegen seines überlegenen Korrosionswiderstands beseitigt der Zinküberzug die Notwendigkeit, die Rückplatte anschließend an ihr Verbinden mit dem Reibmaterial anzustreichen. Darüber hinaus hat der Zinküberzug eine überlegene Wärmebeständigkeit gegenüber einem herkömmlichen Anstrich auf der Rückplatte, so daß der Überzug intakt bleibt, auch wenn er den erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird, die während des Bremsvorgangs auftreten.
Trotz der überlegenen Korrosionsbeständigkeit der Rückplatte (10), die durch den Zinküberzug erzielt wird, wird es in einigen Fällen, in denen die Bremsklötze oder -backen einer extrem korrodierenden Atmosphäre ausgesetzt werden, vorteilhaft sein, die Rückplatte mit einem zusätzlichen Korrosionsschutz zu versehen. Gemäß Fig. 2, auf die nun Bezug genommen wird, kann ein zusätzlicher Korrosionswiderstand für die Rückplatte (10) erzielt werden, indem die Rückplatte in eine flüssige Dichromatlösung (20) eingetaucht wird, die sich bei Raumtemperatur in einem Behälter (22) befindet. Es hat sich gezeigt, daß der zusätzliche Dichromatüberzug ungefähr zehn bis fünfzehn Prozent zusätzlichen Korrosionswiderstand gegenüber dem galvanischen Zinküberzug allein bei sehr geringen zusätzlichen Kosten ergibt. Üblicherweise würden lediglich Rückplatten in eine Dichromatlösung getaucht werden, die zur Verwendung in Fahrzeugen bestimmt sind, welche in einer korrodierenden Atmosphäre betrieben werden, wie z.B. Fahrzeuge, die auf Straßen benutzt werden, welche mit Chloridsalzen behandelt werden, um Eis und Schnee aufzulösen. Die Dichromatlösung dient auch als Schmiermittel auf den Teilen der Rückplatte, die andere Bremsvorrichtungsteile während des Bremsvorganges berühren oder auf denselben gleiten.
Es hat sich gezeigt, daß Reibmaterial direkt mit verzinkten Rückplatten verbunden werden kann, ohne diese Platten zusätzlichen Entfettungs-, Strahlputz- oder Reinigungsoperationen zu unterziehen. Daher wird anschließend an das Überziehen mit Zink die Rückplatte (10) in das untere Teil (24) einer Form eingeführt, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Anschließend wird ein oberes Teil (26) der Form, das einen Hohlraum (28) hat, welcher die Form eines Reibmaterialvorformlings aufweist, der mit der Rückplatte verbunden werden soll, auf das untere Teil (24) abgesenkt, um die Rückplatte (10) zwischen dem unteren und dem oberen Teil (24 und 26) einzuschließen. Anschließend wird ein Klebstoff auf die obere Oberfläche (30) der Rückplatte (10) und/oder auf die untere Oberfläche eines Reibmaterialvorformlings (34) aufgebracht, und dieser Vorformling wird in dem Hohlraum (28) des oberen Teils (26) plaziert. Schließlich wird die obere Oberfläche (36) des Vorformlings (34) mit einer Kombination aus Hitze und Druck beaufschlagt, um den Vorformling zu verdichten und den zwischen dem Vorformling und der Rückplatte angeordneten Klebstoff auszuhärten und eine vollständige Verbindung des Vorformlings (34) mit der Rückplatte (10) herzustellen.
Daran anschließend wird die Bremsbacke oder der Bremsklotz, mit dessen Rückplatte (10) ein Reibmaterialvorformling (34) verbunden worden ist, aus der Form als ein fertiges Produkt entnommen, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Es sei beachtet, daß der Begriff Vorformling für Reibmaterial gilt, das bei Scheibenbremsklötzen benutzt wird, und für Reibmaterial, das üblicherweise bei Trommelbremsbacken als Segmente bezeichnet wird.
Es hat sich gezeigt, daß zwar der Reibmaterialvorformling direkt mit der mit Zink überzogenen Oberfläche der Rückplatte (10) verbunden werden kann, daß jedoch der Vorformling nicht erfolgreich mit der Rückplatte (10) verbunden werden kann, wenn diese mit dem zusätzlichen Dichromatüberzug versehen worden ist. Wenn eine Rückplatte (10) mit Dichromat überzogen worden ist, ist ein zusätzlicher Schritt bei dem Verfahren des Verbindens des Reibmaterialvorformlings mit der Rückplatte erforderlich. Demgemäß, nachdem die Rückplatte (10) in die Form eingeführt und das obere Teil (26) auf das untere Teil (24) abgesenkt worden ist, um die Rückplatte (10) dazwischen einzuschließen, wird die obere Oberfläche (30) der Rückplatte (10), mit der der Reibmaterialvorformling (34) verbunden werden soll, einem Strahlputzvorgang ausgesetzt, um den Dichromatüberzug (aber nicht den Zinküberzug) von diesem Teil der Rückplatte (10) zu entfernen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Es ist zu erkennen, daß dieses Strahlputzen über einem kleinen kontrollierten Bereich bei in die Form eingeschlossener Rückplatte (10) erfolgt. Während Rückplatten früher strahlgeputzt wurden, indem die gesamte Platte einem Scheuervorgang ausgesetzt wurde, erfordert das vorliegende Verfahren nur, daß ein kontrollierter Bereich (die obere Oberfläche (30)) der Rückplatte einem Spritzstrahlputzvorgang ausgesetzt wird. Das Spritzstrahlputzen bewirkt keinerlei Verziehen oder Verbiegen der Rückplatte (10) und macht die Rückplatte sehr schnell zur Verbindung mit dem Reibmaterialvorformling (34) geeignet.
Anschließend an den Strahlputzvorgang wird die Rückplatte (10), die mit Dichromat überzogen worden ist, mit einem Reibmaterialvorformling (34) auf dieselbe Weise wie eine Rückplatte verbunden, die mit Zink, nicht aber mit Dichromat überzogen worden ist. Daher wird anschließend an das Strahlputzen ein Klebstoff auf die obere Oberfläche (30) der Rückplatte (10) und/oder auf die untere Oberfläche (32) eines Reibmaterialvorformlings (34) aufgetragen, und der Vorformling wird in den Hohlraum (28) des oberen Formteils (26) eingebracht. Anschließend wird die obere Oberfläche (36) des Reibmaterialvorformlings mit einer geeigneten Kombination aus Wärme und Druck beaufschlagt, um die geeignete endgültige Konfiguration für den Vorformling (34) zu erzielen und den Klebstoff auszuhärten, damit eine ausreichende Verbindung zwischen dem Vorformling und der Rückplatte geschaffen wird.
Aus obigen Darlegungen ist zu erkennen, daß das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung, bei dem eine Rückplatte mit Zink überzogen wird, ermöglicht, einen Reibmaterialvorformling direkt mit der mit Zink überzogenen Oberfläche der Rückplatte ohne weitere Entfettung, Reinigung oder Bearbeitung zu verbinden, und eine Bremsbacke oder einen Bremsklotz schafft, der eine verbesserte Verbindung mit einem Reibmaterialvorformling und eine überlegene Korrosionsbeständigkeit bei geringeren Fertigungskosten hat, als sie bei der Herstellung einer herkömmlichen Bremsbacke oder eines herkömmlichen Bremsklotzes auftreten, bei denen keine mit Zink überzogene Rückplatte vorhanden ist.
Da gewisse Änderungen an dem oben beschriebenen Aufbau und Verfahren vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, ist beabsichtigt, daß der gesamte Inhalt der Beschreibung oder alles, was in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, lediglich als zur Veranschaulichung dienend und nicht in einschränkendem Sinn interpretiert wird.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Bremsklotzes oder einer Bremsbacke mit einer Rückplatte (10), einem metallischen Überzug auf der Rückplatte (10) und einem Reibmaterialvorformling (34), der mit der Rückplatte (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß als metallischer Überzug ein Zinküberzug (12) durch elektrolytisches Überziehen auf die Rückplatte (10) aufgebracht wird; die Rückplatte (10) in eine Form eingebracht wird, ein Klebstoff auf die obere Oberfläche (30) der Rückplatte (10), welche den Reibmaterialvorformling (34) berührt, oder auf die untere Oberfläche (32) des Reibmaterialvorformlings (34), welche die Rückplatte (10) berührt, aufgetragen wird; der Reibmaterialvorformling (34) und die Rückplatte (10) mit einer Kombination aus Wärme und Druck beaufschlagt werden, so daß der Klebstoff richtig ausgehärtet wird, damit eine geeignete Verbindung zwischen dem Reibmaterialvorformling und der Rückplatte erzielt wird.

2. Verfahren zum Herstellen eines Bremsklotzes oder einer Bremsbacke mit einer Rückplatte (10), einem metallischen Überzug auf der Rückplatte (10) und einem Reibmaterialvorformling (34), der mit der Rückplatte (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß als metallischer Überzug ein Zinküberzug (12) elektrolytisch auf die Rückplatte (10) aufgebracht wird;

die mit Zink überzogene Rückplatte (10) in eine Dichromatlösung getaucht wird;

die obere Oberfläche (30) der Rückplatte (10) strahlgeputzt wird, um den Dichromatüberzug von dem Teil der Rückplatte (10) zu entfernen, welcher mit dem Reibmaterialvorformling (34) in Berührung kommt;

die Rückplatte (10) in eine Form eingebracht wird;

ein Klebstoff auf die obere, mit Zink überzogene Oberfläche (30) der Rückplatte (10) aufgetragen wird, welche mit dem Reibmaterialvorformling (34) in Berührung kommt, und/oder auf die untere Oberfläche (32) des Reibmaterialvorformlings (34), die mit der oberen Oberfläche der Rückplatte in Beruhrung kommen wird; und

der Reibmaterialvorformling (34) und die Rückplatte (10) mit einer geeigneten Kombination aus Wärme und Druck beaufschlagt werden, um den Klebstoff richtig auszuhärten, so daß eine Verbindung mit ausreichender Festigkeit zwischen der Rückplatte und dem Reibmaterialvorformling erzielt wird.

3. Fahrzeugbremsklotz oder -bremsbacke mit einer Rückplatte (10) mit einer metallischen Schicht und einem Reibmaterialvorformling (34), wobei die untere Oberfläche (32) des Vorformlings (34) die obere Oberfläche (30) der Rückplatte (10) berührt, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Schicht ein elektrolytisch aufgebrachter Zinküberzug ist und daß ein Klebstoff zwischen der unteren Oberfläche (32) des Reibmaterialvorformlings (34) und der oberen, überzogenen Oberfläche (30) der Rückplatte (10) angeordnet ist, welcher durch eine Kombination aus Wärme und Druck ausgehärtet worden ist, um eine Verbindung mit ausreichender Festigkeit des Vorformlings (34) mit der Rückplatte (10) zu erzielen.

4. Fahrzeugbremsklotz oder -bremsbacke mit einer Rückplatte (10), die eine metallische Schicht und einen Reibmaterialvorformling (34) hat, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Schicht ein elektrolytisch aufgebrachter Zinküberzug (12) ist und daß eine Dichromatschicht dem Zinküberzug (12) überlagert ist, ausgenommen auf dem Teil der oberen Oberfläche (30) der Rückplatte (10), welcher den Reibmaterialvorformling (34) berührt, der eine untere Oberfläche (32) hat, die mit der mit Zink überzogenen oberen Oberfläche (30) der Rückplatte (10) durch einen Klebstoff verbunden ist, welcher durch Beaufschlagung der Bremsbacke oder des Bremsklotzes mit Wärme und Druck ausgehärtet worden ist, um eine Verbindung mit ausreichender Festigkeit zwischen der Rückplatte (10) und dem Reibmaterialvorformling (34) zu schaffen.