WO2013132104A1

WO2013132104A1 - Reibbremsbelag

Info

Publication number: WO2013132104A1
Application number: PCT/EP2013/054876
Authority: WO
Inventors: Roland Raab
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2013-09-12
Also published as: US20150096851A1; DE102012203760A1; EP2823195A1

Abstract

Ein Reibbremsbelag (1) mit einem Korrosionsschutzelement (3) aus einem unedleren Metall als Grauguss, insbesondere aus Zink, das mit einer Reibfläche (4) des Reibbremsbelags bündig ist und mit dem Reibbremsbelag (1) verschleißt. Im Bremsstaub enthaltene Partikel aus dem Metall des Korrosionsschutzelements (3) wirken nach Art einer Opferanode und schützen die Bremsscheibe gegen Korrosion. Außerdem wird das Material des Korrosionsschutzelements (3) beim Bremsen mechanisch als Korrosionsschutzschicht auf die Bremsscheibe aufgetragen.

Description

Beschreibung Titel

Reibbremsbelag Die Erfindung betrifft einen Reibbremsbelag für eine Reibungsbremse insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung ist insbesondere für eine Scheibenbremse vorgesehen, allerdings ist sie ebenso für eine Trommelbremse oder einen anderen Bremsentyp verwendbar.

Stand der Technik

Reibbremsbeläge für Reibungsbremsen von Kraftfahrzeugen bestehen beispielsweise aus Kunstharz, in das Metallpartikel eingelagert sind. Bekannt sind Kupfer- oder Messingpartikel. Zur Erhöhung einer Festigkeit kann das Kunstharz Fasern aufweisen, weitere mögliche Zusätze sind Füllstoffe und/oder Grafitpulver.

Die internationale Patentanmeldung WO 93/22 580 A1 schlägt vor, anstatt Messingpartikeln Partikel aus einem unedlen Metall, nämlich aus Calcium, Lithium, Natrium oder Kalium, also den vier unedelsten Metallen, dem Kunstharz beizumischen. Der Begriff „unedel" und auch sein Gegenteil„edel" beziehen sich hier auf die elektrochemische Spannungsreihe. Die unedlen Metallpartikel wirken vergleichbar einer sog. Opferanode, sie verhindern oder zumindest mindern eine Korrosion einer Bremsscheibe, die aus einem edleren Metall besteht, normaler- weise aus Grauguss oder Stahl. Bei Kontakt mit Wasser, beispielsweise Spritzoder Regenwasser oder durch Luftfeuchtigkeit korrodiert das unedlere Metall, also die in den Reibbremsbelag eingelagerten unedlen Metallpartikel und nicht die Bremsscheibe aus Grauguss oder Stahl. Zum Korrosionsschutz einer Bremsscheibe schlägt das Abstract der Japanischen

Patentanmeldung JP 7 109 362 A einen Reibbremsbelag vor, dessen pH-Wert 9 oder größer ist. Dies wird durch Beimischung einer alkalischen Substanz wie Löschkalk, Natriumnitrit oder Alkali-Staub in das Belagmaterial des Reibbremsbelags erreicht.

Offenbarung der Erfindung

Der erfindungsgemäße Reibbremsbelag mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erzielt einen Korrosionsschutz einer Bremsscheibe oder auch einer Bremstrommel oder eines sonstigen Bremskörpers aus Grauguss oder Stahl ebenfalls durch ein unedleres Material als Grauguss, insbesondere durch ein unedleres Metall (Anspruch 2) und vorzugsweise durch Zink (Anspruch 3). Im Unterschied zum Stand der Technik ist das unedlere Material jedoch nicht in Form von Partikeln in eine Kunstharz-Matrix verteilt eingebetet, sondern der Reibbremsbelag weist mindestens ein Korrosionsschutzelement aus dem unedleren Material als Grauguss auf, das mit einer Reibfläche des Reibbremsbelags bündig ist und zusammen mit dem Reibbremsbelag verschleißt, d. h. während der gesamten Nutzungsdauer bis zum vollständigen Verschleiß bündig mit der Reibfläche des Reibbremsbelags bleibt. Die Reibfläche ist die der Bremsscheibe oder einem sonstigen Bremskörper zugewandte Oberfläche des Reibbremsbelags, die beim Bremsen in Kontakt mit der Bremsscheibe kommt und gegen die Bremsscheibe gedrückt wird. Anders als die Metallpartikel im Stand der Technik, die typischerweise einen maximalen Durchmesser von einigen 10 μηι aufweisen, normalerweise mit bloßem Auge nicht sichtbar sind und deswegen auch als mikroskopisch klein bezeichnet werden können, ist das mindestens eine Korrosionsschutzelement des erfindungsgemäßen Reibbremsbelags makroskopisch, d. h. mit bloßem Auge sichtbar, seine kleinste Abmessung ist mindestens wenige bis einige 1/10 mm, vorzugsweise etwa 1 mm oder größer. Anders als im Stand der Technik weist der erfindungsgemäße Reibbremsbelag keinen (Teilchen-) Verbundwerkstoff mit in eine Matrix eingebeteten Metallpartikeln auf, sondern das mindestens eine Korrosionsschutzelement befindet sich innerhalb oder neben dem Reibbremsbelag mit eindeutiger Grenze zwischen Korrosionsschutzelement und Reibbremsbelag. Der Reibbremsbelag als solcher außerhalb des oder der Korrosionsschutzelemente kann ein Verbundwerkstoff sein. Vorzugsweise ist das mindestens eine Korrosionsschutzelement so hoch wie der

Reibbremsbelag dick ist, reicht also von der Reibfläche durchgehend bis zu einer Rückseite des Reibbremsbelags, die der Bremsscheibe abgewandt und beispielsweise auf einer Belagträgerplatte angebracht ist.

Beim Bremsen entsteht Bremsstaub, d. h. Partikel als Abrieb, die sich vom Reib- bremsbelag lösen. Der Bremsstaub des erfindungsgemäßen Reibbremsbelags enthält Partikel des Korrosionsschutzelements, die aus dem unedleren Material als Grauguss bestehen. Die Partikel gelangen auf die Bremsscheibe, auf eine Bremse und auf weitere Teile in naher Umgebung der Bremsscheibe. Sie wirken vergleichbar einer Opferanode, d. h. bei Kontakt mit Wasser oder Feuchtigkeit korrodieren die Partikel aus dem unedleren Material des Korrosionsschutzelements des Reibbremsbelags im Bremsstaub und nicht die Bremsscheibe. Auch das Korrosionsschutzelement wirkt nach Art einer Opferanode, und schützt die Bremsscheibe vor Korrosion. Weist das Korrosionsschutzelement gemäß Anspruch 3 Zink auf, entsteht ein

Korrosionsschutz durch mechanisches Verzinken einer Bremsscheibe durch Auftrag einer Zinkschicht beim Bremsen. Auch bei anderen Materialien des Korrosionsschutzelements ist eine mechanische Beschichtung einer Bremsscheibe als Korrosionsschutz durch Auftrag einer Schicht aus dem Material des Korrosions- schutzelements auf eine Bremsscheibe beim Bremsen möglich. Weitere möglichen Metalle sind Chrom, Titan, Aluminium oder Magnesium. Die Aufzählung ist nicht abschließend und das Material nicht auf Metalle beschränkt.

Die Erfindung ist zwar für Scheibenbremsen vorgesehen, nicht jedoch auf solche beschränkt, sondern auch für andere Bremsentypen wie beispielsweise Trommelbremsen verwendbar.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die beiden Figuren zeigen zwei erfindungsgemäße Reibbremsbeläge in perspektivischer Darstellung. Ausführungsform der Erfindung

Die beiden Figuren zeigen zwei Reibbremsbeläge 1 für nicht dargestellte Scheibenbremsen von Kraftfahrzeugen. Die Reibbremsbeläge 1 sind wie üblich unlösbar auf einer biege- und verwindungssteifen Trägerplatte 2 beispielsweise aus Stahl angeordnet. Die Reibbremsbeläge 1 bestehen aus einem üblichen Belagmaterial, beispielsweise einem Teilchenverbundwerkstoff mit einer Matrix aus einem Kunstharz, in die Kupferpartikel und eventuell weitere Zuschlagstoffe eingebetet sind. In Figur 1 ist der erfindungsgemäße Reibbremsbelag 1 quer von einem leistenförmigen Korrosionsschutzelement 3 aus Zink durchsetzt, also einem unedleren Metall als Grauguss oder Stahl, aus dem Bremsscheiben typischerweise bestehen, wenn sie aus Metall bestehen. Eine Verwendung des Reibbremsbelags 1 mit Bremsscheiben aus einem nicht rostenden Metall oder einem anderen nicht rostenden Material ist zwar nicht vorgesehen, aber auch nicht ausgeschlossen. Das Korrosionsschutzelement 3 ist so hoch wie der Reibbremsbelag 1 dick ist, es reicht also von der Trägerplatte 2 bis zu einer Reibfläche 4 des Reibbremsbelags 1 , mit der das Korrosionsschutzelement 3 bündig ist. Die Reibfläche 4 ist die Oberfläche des Reibbremsbelags 1 , die beim Bremsen gegen eine nicht dargestellte Bremsscheibe gedrückt wird. Das Korrosionsschutzelement 3 verschleißt zusammen mit dem Reibbremsbelag 4, es ist und bleibt während einer gesamten Nutzungsdauer des Reibbremsbelags 1 bündig mit der Reibfläche 4. Das Korrosionsschutzelement 3 ist einige Millimeter breit und erstreckt sich quer zu einer Drehrichtung einer nicht dargestellten Bremsscheibe von einem radial inneren zu einem radial äußeren Rand des Reibbremsbelags 1. Die Angaben„radial innen" und„radial außen" beziehen sich ebenfalls auf die nicht dargestellte Bremsscheibe bzw. auf die Anordnung des Reibbremsbelags 1 in einer Scheibenbremse in Bezug auf eine zugeordnete Drehachse der nicht dargestellten Bremsscheibe bzw. eines zugeordneten Fahrzeugsrads. Die Drehrichtung der Bremsscheibe ist in der Zeichnung mit einem Doppelpfeil dargestellt und wird hier als Reibrichtung 5 bezeichnet. Dadurch dass sich das Korrosionsschutzelement 3 über die gesamte Breite des Reibbremsbelags 1 quer zur Reibrichtung 5 erstreckt, überstreicht es beim Bremsen eine gesamte Reibfläche der zugeordneten Bremsscheibe, also die kreislochscheibenförmige Oberfläche der Bremsscheibe, die der Reibbremsbelag 1 beim Bremsen überstreicht. Beim Bremsen entsteht durch Abrieb Bremsstaub, d. h. Partikel, die beim erfindungsgemäßen Reibbremsbelag 1 auch Partikel aus dem Material des Korrosionsschutzelements 3, d. h. Zinkpartikel aufweist. Der Bremsstaub einschließlich der in ihm enthaltenen Zinkpartikel gelangt auf die Bremsscheibe und auf Teile wie beispielsweise einen Bremssattel in unmittelbarer Umgebung der Bremsscheibe. Zink ist ein unedleres Metall als der Grauguss oder Stahl einer Bremsscheibe. Die Zinkpartikel wirken vergleichbar einer sog. Opferanode, d. h. bei Kontakt mit Wasser oder Luftfeuchtigkeit korrodiert nicht die Bremsscheibe, sondern die unedleren Zinkpartikel im Bremsstaub des Reibbremsbelags 1. Die Bremsscheibe wird gegen Korrosion geschützt.

Außerdem wird Zink aus dem Korrosionsschutzelement 3 beim Bremsen mechanisch als Korrosionsschutzschicht auf die Reibflächen der Bremsscheibe aufgetragen.

Im Unterschied zu Figur 1 weist der Reibbremsbelag 1 aus Figur 2 nicht ein leis- tenförmiges Korrosionsschutzelement 3, sondern eine Anzahl zylinder- stiftförmiger Korrosionsschutzelemente 3 auf, die gleich- oder ungleichmäßig über die Reibfläche 4 verteilt in kongruenten Löchern im Reibbremsbelag 1 angeordnet sind. Die Korrosionsschutzelemente 3 sind so hoch wie der Reibbremsbelag 1 dick ist, sie reichen von der Belagträgerplatte 2 bis zur Reibfläche 4, mit der sie bündig sind. Vorzugsweise sind die Korrosionsschutzelemente 3 so über die Reibfläche 4 verteilt angeordnet, dass sie quer zur Reibrichtung 5, d. h. quer zur Drehrichtung der nicht dargestellten Bremsscheibe, die Reibfläche 4 des Reibbremsbelags 1 über seine gesamte Breite vom radial inneren- zum radial äußeren Rand vorzugsweise lückenlos abdecken, damit beim Bremsen ein Überstreichen der gesamten Reibfläche der nicht dargestellten Bremsscheibe erreicht wird. Allerdings beeinträchtigen Lücken zwischen den Korrosionsschutzelementen 3 über die Breite des Reibbremsbelags 1 betrachtet nicht den Korrosionsschutz der vergleichbar einer Opferanode wirkenden Zinkpartikel im Bremsstaub des Reibbremsbelags 1.

Mit Ausnahme der Form und der Verteilung der Korrosionsschutzelemente 3 ist der Reibbremsbelag 1 aus Figur 2 übereinstimmend mit dem Reibbremsbelag 1 aus Figur 1 ausgebildet und funktioniert in gleicher weise. Zur Erläuterung der

Figur 2 werden ergänzend die Erläuterungen der Figur 1 in Bezug genommen. Die Erfindung ist nicht auf die gezeichnete und erläuterte Anzahl, Form und Verteilung der Korrosionsschutzelemente 3 beschränkt.

Außer für unbeschichtete Bremsscheiben aus Grauguss oder Stahl ist der erfindungsgemäße Reibbremsbelag 1 auch für Bremsscheiben vorgesehen, die eine Verschleißschutzbeschichtung aufweisen. Solche Oberflächenbeschichtungen werden thermisch beispielsweise durch Flammspritzen auf Bremsscheiben, zumindest auf deren Reibflächen, aufgebracht. Sie weisen beispielsweise metallartige Karbide, beispielsweise Chromkarbid und/oder Wolframkarbid auf, das in eine metallische Matrix beispielsweise aus Nickel oder Kobalt eingelagert ist. Solche Bremsscheiben werden vereinfachend auch als beschichtete Bremsscheiben bezeichnet. Bei ihnen besteht die Gefahr einer Delamination, also einer Ablösung der Oberflächenbeschichtung, wenn durch feinste Risse in der Oberflächen- beschichtung Feuchtigkeit eindringt und die Bremsscheibe unter der Oberflächenbeschichtung von Korrosion unterwandert wird. Der erfindungsgemäße Reibbremsbelag 1 wirkt auch hier einer Korrosion der Bremsscheibe und damit der Delamination entgegen.

Claims

Ansprüche

1. Reibbremsbelag für eine Reibungsbremse insbesondere eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbremsbelag (1) innerhalb einer Reibfläche (4) mindestens ein Korrosionsschutzelement (3) aus einem unedleren Material als Grauguss aufweist, das mit der Reibfläche (4) bündig ist und mit dem Reibbremsbelag (1) verschleißt.

2. Reibbremsbelag nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Korrosionsschutzelement (3) ein unedleres Metall als Grauguss aufweist.

3. Reibbremsbelag nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrosionsschutzelement (3) Zink aufweist.

4. Reibbremsbelag nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Korrosionsschutzelement (3) so hoch wie der Reibbremsbelag (1) dick ist.

5. Reibbremsbelag nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich das Korrosionsschutzelement (3) quer zu einer Reibrichtung (5) über eine Breite des Reibbremsbelags (1) erstreckt.

6. Reibbremsbelag nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbremsbelag (1) über die Reibfläche (4) verteilt angeordnete Korrosionsschutzelemente (3) aufweist.