DE2535527B2 - Reibbelag, insbesondere für Trommelbremsen in Nutzfahrzeugen - Google Patents
Reibbelag, insbesondere für Trommelbremsen in NutzfahrzeugenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Reibbelag, insbesondere für Trommelbremsen tür Nutzfahrzeuge,
der organisch gebundene Metallwolle als alleiniges Fasermaterial und gebräuchliche Zusatzstoffe als Reib-
und Gleitstüizer enthält.
Bremsbeläge, insbesondere solche für Trommelbremsen in Nutzfahrzeugen, müssen bekanntlich aus
einem gut hitzebeständigen Material hergestellt sein, damit sie bei der infolge der beim Bremsen eintretenden
Umwandlung der Bremsenergie in Wärmeenergie entstehenden starken Erhitzung nicht beeinträchtigt
oder gar zerstört werden. Darüber hinaus wird für die heute relativ schnellen und schweren Automobile ein
relativ hoher und gleichmäßiger Reibwert von etwa 0,4 μ verlangt und eine gute Dauerstandsfestigkeit
gefordert. Diese Eigenschaften werden mit derzeit in der Praxis allgemein eingesetzten Bremsbelägen auf
Basis von organisch gebundenem Asbestfaser-Material zufriedenstellend erreicht. Als nachteilig ist dabei die
gesundheitsgefährdende und umweltschädigende Wirkung von Asbestfasern anzusehen. Daher besteht Bedarf
an asbestfreien Bremsbelägen, die den genannten Materialanforderungen genügen.
Durch die DE-PS 7 67 170 ist bereits die Verwendung von Metallwolle als alleiniges (oder im wesentlichen
alleiniges) Fasermaterial in organisch gebundenen Reibkörpern für Brems- und Kupplungszwecke bekannt,
wobei ein relativ geringer Metallwolle-Anteil (15-20%) vorgesehen ist. Diese bekannten Bremsbeläge
genügen den heutigen Anforderungen jedoch nicht mehr. Die Materialanforderungen für Bremsbeläge
Tür Trommelbremsen sind in den vergangenen 40 Jahren um das mindestens etwa 3fache gestiegen,
da die Autos schwerer und schneller geworden, die Bremsen aber gleich geblieben oder sogar noch verkleinert
worden sind. Nur Stahlwolle als alleiniges Fasermaterial enthaltende Beläge bekannter Rezepturen
haben für heutige Verhältnisse zu niedrige Reibwerte, um etwa 0,25 bis 0,30 μ, und ein zu starkes
Fading. Sie neigen zum Gegenangriff, wenn wie gebräuchlich die Bremstrommel aus Grauguß, z.B.
GG 25, besteht, und können Riefenbildung und Ausrieb verursachen. Darüber hinaus neigt Stahlwolle
sehr häufig zum Rosten, so daß auch die Oberfläche von Stahlwolle enthaltenden Belägen häufig rostet.
lu Es gelingt nur durch besondere Maßnahmen, z.B.
durch geeignete Bindemittel-Kombination, das Rosten, welches durch Eintritt von Feuchtigkeit oder durch
Bildung von Kondenswasser beim Abkühlen von warmen Bremsen im Entstehen begünstigt wird, zu vermeiden
(DT-AS 10 62 005). Die sogenannte »morning sickness« ist bei vielen Bremsen eine bekannte nachteilige
Erscheinung, entstanden durch innerhalb kurzer Zeit angerostete Oberflächen von Bremsbelägen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen asbestfreien Bremsbelag, insbesondere für Trommelbremsen in Nutzfahrzeugen, zu schaffen, der den gewünschten hohen Reibwert und gute Dauerstandsfestigkeit aufweist, rostfrei ist und praktisch keinen Angriff des Gcgenmaterials zeigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen asbestfreien Bremsbelag, insbesondere für Trommelbremsen in Nutzfahrzeugen, zu schaffen, der den gewünschten hohen Reibwert und gute Dauerstandsfestigkeit aufweist, rostfrei ist und praktisch keinen Angriff des Gcgenmaterials zeigt.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Reibbelag der eingangs angegebenen Art, speziell für Trommelbremsen
in Nutzfahrzeugen, der organisch gebundene Metallwol'e als alleiniges Fasermaterial und für diesen
Zweck gebräuchliche und bekannte Zusatzstoffe als
jo Reib- und Gleitstützer enthält, und der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß darin neben
5 bis 15 Gew.-% an organischem Bindemittel und 2 bis 15 Gew.-% an üblichen Reib- und Gleitstützer-Zusatzstoffen
40 bis 70 Gew.-% Stahlwolle, 2 bis 10 Gew.-% einer Chromoxid-Verbindung und/oder 2 bis 12
Gew.-% einer Manganoxid-Verbindung sowie 5 bis 15 Gew.-% Kohlenstoff vorhanden sind.
Überraschend wuide gefunden, daß ein Reibbelag auf Basis von organisch gebundener Stahlwolle, wenn
er als Zusatz Oxid-Verbindungen des Chroms und/oder Mangans in Verbindung mit Kohlenstoff enthält, einen
wesentlich höheren Reibwert besitzt als ein von solchen Oxidverbindungen freier Stahlwolle enthaltender Belag
und daß der gefürchtete Angriff des Gegenmaterials bei Anwesenheit von Chromoxid- und/oder Manganoxid-Verbindungen
in Verbindung mit Kohlenstoff in Stahlwolle als alleiniges Fasermaterial enthaltenden Belägen
nicht mehr auftritt.
Ohne daß die Anmelderin dies bisher im einzelnen theoretisch untersucht hat, nimmt sie an, daß sich bei den erfindungsgemäßen Bremsbelägen während des Reibvorganges aufgrund der Belagzusammensetzung durch Reduktionsvorgänge Ferrochrom, Ferromangan u.a. bildet, welches veredelnd auf die Stahlwolle des Belages und auf das Trommelmaterial einwirkt. Die so »veredelte« Stahlwolle ist praktisch nicht rostend. Riefenbildung und Ausrieb des Gegenmaterials treten nicht mehr auf.
Diese Eigenschaften werden wahrscheinlich in erster Linie durch Redox-Vorgänge zwischen Chromoxid, Chromeisenerz bzw. Manganoxid-Verbindungen und der Stahlwolle sowie dem Kohlenstoff während der Bremsung hervorgerufen.
Ohne daß die Anmelderin dies bisher im einzelnen theoretisch untersucht hat, nimmt sie an, daß sich bei den erfindungsgemäßen Bremsbelägen während des Reibvorganges aufgrund der Belagzusammensetzung durch Reduktionsvorgänge Ferrochrom, Ferromangan u.a. bildet, welches veredelnd auf die Stahlwolle des Belages und auf das Trommelmaterial einwirkt. Die so »veredelte« Stahlwolle ist praktisch nicht rostend. Riefenbildung und Ausrieb des Gegenmaterials treten nicht mehr auf.
Diese Eigenschaften werden wahrscheinlich in erster Linie durch Redox-Vorgänge zwischen Chromoxid, Chromeisenerz bzw. Manganoxid-Verbindungen und der Stahlwolle sowie dem Kohlenstoff während der Bremsung hervorgerufen.
Als Stahlwolle kann beliebige im Handel erhältliche
b5 oder nach gebräuchlichen Verfahren gefertigte zerkleinerte
Stahlfaser verwendet werden. Die in langen Strähnen von Draht oder Band durch Zerspanen
hergestellte und in den meisten Fällen zunächst bis
auf Langen von 0,5-12 mm zerkleinerte Stahllaser
ist relativ zerklüftet und spratzig und läßt sich mit den übrigen Zusatzstoffen in der Mischung relativ
gleichmäßig verteilt halten. Besonders zweckmäßig hat sich für die erfindungsgemäßen Zwecks Stahlwolle
der Graduierung 0 bis 2 erwiesen. Es handelt sich dabei um gehäckselte Stahlwolle in Faserlängen von
0,5 bis 5 mm, Faserstärken von 0,01 bis 0,1 mm und Faserbreiten von 0,05 bis 0,15 mm. Man kann auch
sonstige Stahlwolle-Qualitäten einsetzen, insbesondere feinste Stahlfasern, wie sie aus dem Schleifstaub bei
der Stahlblech-Fabrikation anfallen, wenn die Oberflächen von Stahlblechen mittels Schleifbändein abgeschliffen
werden. Dazu trennt man, z. B. durch Zentrifugieren und Ultraschall-Reinigung das im Schleifgut
enthaltene Öl vom Metall, und durch einen geeigneten Sichtvorgang das Metall von dem Anteil an Korund
vom Abrieb der Schleifbänder und sonstigen Verunreinigungen, und es bleiben feinste, meist gekrümmte
Stahlfasern mit aufgerauhter Oberfläche, die die zuvor angegebenen Abmessungen haben, zurück, die sich
ausgezeichnet zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Reibbelägen eignen.
Als Bindemittel können die für Reibbelag-Zwecke bekannten Materialien, in der Regel organische Polymere
oder Polymer-Gemische verwendet werden. Es eignen sich insbesondere Duroplaste, wie Phenol-Formaldehyd-Harze,
Harnstoff-Harze, Melamin-Harze, Epoxid-Harze, Polyurethane, Polyester oder Polyfluorcarbone.
Als Chromoxid-Verbindungen setzt man Chromerz und/oder Chromoxid in feinster Verteilung ein. Es
wurde gefunden, daß sich die Reibwerthöhe eines erfindungsgemäßen Belags in einem gewissen Ausmaß
durch Variation der Zusatzmengen von Chromoxid J5 und Chromeisenerz einstellen läßt in der Weise, daß
unter sonst gleichen Bedingungen Beigabe von Chromerz (Chromeisenstein) als alleinige Chromoxid-Verbindung
die relativ höchsten Reibwerte, Beigabe von Chromoxid die relativ niedrigsten Reibwerte und Zugäbe
von Chromoxid und Chromerz in unterschiedlichen Verhältnismengen relativ mittlere Reibwerte
ergeben.
Ein erfindungsgemäßer Reibbelag mit Manganoxid, als Braunstein eingesetzt, ohne zusätzlichen Gehalt
an einer Chromoxid-Verbindung, weist ein noch etwas tieferes Reibwertniveau auf. Auch die Manganoxid-Verbindung
wird fein pulverisiert zugegeben und zusammen mit den sonstigen Zusätzen eingemischt.
Kohlenstoff kann in beliebiger Form als Naturgrafit, synthetischer Grafit, Ruß handelsüblicher Sorten oder
auch als Koks eingesetzt werden. Man kann auch unreine Grafite verwenden, möglichst jedoch solche
Grafite, die nicht mehr als 1 bis 2% an Mineralstoff enthalten. Naturgrafite lassen sich in amorpher
Form oder in Lamellar-Struktur benutzen. Besonders lamellarer Naturgrafit wird in möglichst feinteiliger
Form, mit Korngrößen von 60 bis 400 μπι eingesetzt. Kunstgrafite, die im Wege einer geeigneten
Wärmebehandlung von Kohlenstoff bei Temperaturen, die oberhalb 10000C liegen, erzeugt werden, sind ebenfalls
verwendbar. In jedem Fall sollte die Teilchengröße des eingesetzten Kohlenstoff-Pulvers nicht wesentlich
größer sein als diejenige der übrigen Gemisch-Bestandteile. Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen,
wenn der Gewichtsanteil an Kohlenstoff in einem erfindungsgemäßen Reibbelag-Gemisch mindestens
gleich groß oder größer ist als der Gewichtsanteil der darin vorhandenen Chromoxid- und/oder Manganoxid-Verbindungen.
Als sonstige Zusätze zur gewünschten Beeinflussung der Reib-, Gleit-, Festigkeits- und thermischen Eigenschaften
können beliebige der für diese Zwecke dem Fachmann bekannten Substanzen, wie beispielsweise
Kaolin, Talkum, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Calciumhydroxid, Bariumhydroxid oder -sulfat, Zinkoxid,
IBleipulver, Molybdändisulfid und dergleichen einschlägig bekannte Verbindungen mitverwendet
werden.
Die erfindungsgemäßen Reibbeläge zeichnen sich durch hervorragende Reibwertstabilität und einen gegenüber
bekannten astbestfreien Belägen bei gleicher Reibarbeit um die Hälfte reduzierten Verschleiß aus.
Sie haben gegenüber herkömmlichen asbesthaltigen Belägen eine 2,5- bis 3mal größere Wärmeleitzahl
und besitzen gegenüber metallisch gebundenen Belägen (Sintermaterial) den Vorteil, daß sie mit relativ
billigen Rohstoffen und nach den üblichen Verarbeitungsniethoden für organische Reibbeläge herstellbar
sind. Der weitere und grundsätzliche Vorteil besteht darin, daß aufgrund der Zusammensetzung der erfindungsgemäßen
Reibbeläge kein asbesthaltiger Abriebstaub an die Umgebung abgegeben wird.
Mit einer Stahlwolle der Graduierung 0 mit durchschnittlicher
Stärke der Stahlfasern van 0,05 mm, durchschnittlicher Breite von 0,10 mm und durchschnittlicher
Länge von 3,0 mm, die in Form von feinen grauen Spänen von einem Stahldraht mit den
folgenden Analysendaten abgespant war:
| Eisengehalt | über99Gew.-% |
| Kohlenstoffgehalt | 0,09-0,15 Gew.-% |
| Mangangehalt | 0,70-1,00 Gew.-% |
| Phosphorgehalt | max. 0,08 Gew.-% |
| Schwefelgehalt | max. 0,04 Gew.-% |
| Kupfergehalt | max. 0,15 Gew.-% |
| Drahthärte | 270-300 HB |
| Drahtzugfestigkeit | 100-110 kg/mm2 |
wurden die in der nachstehenden Tabelle angegebenen Belag-Gemisch-Rezepturen formuliert.
Die Bestandteile wurden für jeden Rezeptur-Ansatz 15 Minuten lang innig vermischt, anschließend unter
einem Preßdruck von 2 Mp/cm2 verpreßt und bei 2000C ausgehärtet.
Die so gewonnenen Beläge zeigen bei hohem Reibungskoeffizienten von etwa 0,4 bis 0,45 μ geringen
Eigen- und Gegenmaterialverschleiß und können mit gutem Effekt als asbestfreie Hochleistungsbeläge speziell
für Trommelbremsen in Nutzfahrzeugen eingesetzt werden.
In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßer Bremsbelag beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt:
Fig. 1 perspektivisch einen Belagzuschnitt, mit einem darin angebrachten Ausschnitt, und
Fig. 2 vergrößert einen Teil des Ausschnittes aus der Pig. I.
Der Bremsbelag 10, aus dem der Zuschnitt besieht, enthält, wie insbesondere deutlich aus Fig. 2 zu sehen
ist, darin verteilt angeordnete Stahlwolle 11 und Kohlenstoff 12. Die Metalloxidteilchen aus der Chrom-
oxid- und/oder Mangaiiuxid-Verbindung in dem erfindungsgemäßen
Bremsbelag sind so an den Oberflächen der Stahlwolle-Fasern ansitzend angeordnet, daß sie
auch bei der Vergrößerung in Fig. 2 nicht als Einzel
partikel erkennbar werden.
| Rezeptur | Bestandteile | in Gew.-% | Chromoxid-Verbindung Chromoxid Chromerz |
_ | Manganoxid- Verbindung Braunstein |
Phenol- oder Kresolharz Bindemittel |
Magnesiun oxid Reibstütze |
| Nr. | Stahlwolle | Naturgrafit | 8 | 8 | _ | 12 | 10 |
| 1 | 60 | 10 | - | 6 | - | 12 | 10 |
| 2 | 60 | 10 | 2 | 4 | - | 12 | 10 |
| 3 | 60 | 10 | 4 | - | - | 12 | 10 |
| 4 | 60 | 10 | - | 10 | 10 | 10 | |
| 5 | 60 | 10 | 2 | 8 | 10 | 10 | |
| 6 | 60 | 10 | |||||
Rezeptur 1 ergab einen relativ niedrigen Reibwert.
Rezeptur 2 ergab einen relativ sehr hohen Reibwert.
Rezeptur 3 ergab einen mittleren Reibwert in fur viele Zwecke brauchbarer Höhe.
Rezeptur 4 ergab einen mittleren Reibwert zwischen den Reibwerten der Rezepturen 2 und 3.
Rezeptur 5 ergab einen relativ niedrigen Reibwert, etwa entsprechend Rezeptur 1.
Rezeptur 6 ergab einen relativ niedrigen Reibwert, etwa entsprechend Rezeptur 1.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Reibbelag, insbesondere für Trommelbremsen, mit organisch gebundener Metallwolle als alleiniges
Fasermaterial und gebräuchlichen Zusatzstoffen als Reib- und Gleitstützern, dadurch gekennzeichnet,
daß darin neben 5 bis 15 Gew.-% an organischem Bindemittel und 2 bis 15 Gew.-% an
Reib- und Gleitstützer-Zusatzstoffen 40 bis 70 Gew.-% Stahlwolle, 2 bis 10 Gew.-% einer Chromoxid-Verbindung
und/oder 2 bis 12 Gew.-% einer Mangannxid-Verbindung sowie 5 bis 15 Gew.-% Kohlenstoff vorhanden sind.
2. Reibbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Stahlwolle unlegierte Stahlwolle
der Graduierung 0, 1 oder 2 vorhanden, ist.
3. Reibbelag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Chromoxid-Verbindung
Chromeisenerz vorhanden ist.
4. Reibbelag nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Manganoxid-Verbindung
Braunstein vorhanden ist.
5. Reibbelag nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsanteil an Kohlenstoff
mindestens gleich groß ist wie der Gewichtsanteil an Chromoxid- und/oder Manganoxid-Verbindung(en).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19752535527 DE2535527B2 (de) | 1975-08-08 | 1975-08-08 | Reibbelag, insbesondere für Trommelbremsen in Nutzfahrzeugen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19752535527 DE2535527B2 (de) | 1975-08-08 | 1975-08-08 | Reibbelag, insbesondere für Trommelbremsen in Nutzfahrzeugen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2535527A1 DE2535527A1 (de) | 1977-02-10 |
| DE2535527B2 true DE2535527B2 (de) | 1978-03-09 |
Family
ID=5953617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19752535527 Withdrawn DE2535527B2 (de) | 1975-08-08 | 1975-08-08 | Reibbelag, insbesondere für Trommelbremsen in Nutzfahrzeugen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2535527B2 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3035100A1 (de) * | 1979-09-17 | 1981-03-19 | Aisin Seiki K.K., Kariya, Aichi | Reibungselement |
| US4273699A (en) | 1977-08-10 | 1981-06-16 | Ferodo Limited | Friction materials |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5466951A (en) * | 1977-10-21 | 1979-05-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Friction damping material |
| JP3421364B2 (ja) * | 1992-07-14 | 2003-06-30 | 曙ブレーキ工業株式会社 | 摩擦材 |
| US5447035A (en) * | 1993-04-19 | 1995-09-05 | Leading Edge, Incorporated | Method of treating brake pads |
| JP4071434B2 (ja) * | 2000-10-31 | 2008-04-02 | 株式会社曙ブレーキ中央技術研究所 | ブレーキ用摩擦材 |
-
1975
- 1975-08-08 DE DE19752535527 patent/DE2535527B2/de not_active Withdrawn
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| US4273699A (en) | 1977-08-10 | 1981-06-16 | Ferodo Limited | Friction materials |
| US4310452A (en) | 1977-08-10 | 1982-01-12 | Feroda Limited | Friction materials |
| DE3035100A1 (de) * | 1979-09-17 | 1981-03-19 | Aisin Seiki K.K., Kariya, Aichi | Reibungselement |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2535527A1 (de) | 1977-02-10 |
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|---|---|---|---|
| BHN | Withdrawal |