DE112009004944T5

DE112009004944T5 - Bremsvorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Reibmaterials

Info

Publication number: DE112009004944T5
Application number: DE112009004944T
Authority: DE
Inventors: Kenji Abe; Hiroshi Isono; Yoshitomo Denou
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-06-15
Filing date: 2009-06-15
Publication date: 2012-11-08
Also published as: CN102265054A; JPWO2010146648A1; WO2010146648A1; JP5141821B2; US20120037465A1

Abstract

Eine Bremsvorrichtung ist mit einem Bremsbelag (100a), der harte Teilchen (102) auf einer wellenartigen Reibfläche (101) aufweist, und mit einer Bremsscheibe (200a), die eine harte Schicht (203) auf einer wellenartigen Reibfläche (201) aufweist, die auf der wellenartigen Reibfläche (101) gleitet, versehen. Die wellenartige Reibfläche (201) weist einen Nutabschnitt in einer Richtung auf, in der die wellenartigen Reibflächen (101, 201) übereinander gleiten, und die wellenartige Reibfläche (101) weist einen vorstehenden Abschnitt auf, der an der Nut anliegt. Daher ist die effektive Kontaktfläche zwischen den Reibflächen mit den harten Elementen vergrößert, und es kann eine höhere Reibkraft erhalten werde, ohne Abstriche bei der Verschleißfestigkeit machen zu müssen.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Reibmaterials, und insbesondere eine Bremsvorrichtung, die mit zwei Reibmaterialien mit einer Reibfläche versehen ist, und ein Verfahren zum Herstellen eines Reibmaterials, das für die Bremsvorrichtung verwendet wird.
Technischer Hintergrund
Eine Bremsvorrichtung aus einem Bremsbelag und einem Rotor (einer Bremsscheibe) einer herkömmlichen Automobilbremse ist eine Kombination aus einer relativ harten Komponente und einer relativ weichen Komponente. Daher ist die herkömmliche Bremsvorrichtung mit dem Problem behaftet, dass die Wirkung der Bremse schlecht ist oder dass entweder die harte oder die weiche Komponente leicht verschleißt. Beispielsweise besteht bei einer Bremsvorrichtung, in der ein nicht aus Stahl bestehendes Bremsbelag, der aus einer Komponente aus weichem Harz besteht, und ein härterer Gusseisenrotor miteinander kombiniert sind und eine Reibkraft durch Haftreibung erzeugt wird, das Problem, dass die Wirkung der Bremse schlecht ist. Außerdem besteht bei einer Bremsvorrichtung, in der ein Bremsbelag aus niedrig legiertem Stahl, der aus harten Stahlfasern besteht, und ein weicherer Gusseisenrotor miteinander kombiniert sind und eine Reibkraft durch Haftreibung erzeugt wird, das Problem, dass die Abnutzung des Rotors stark ist.
Daher offenbart beispielsweise das Patentdokument 1 einen Bremsbelag, der dadurch hergestellt wird, dass ein Verbundmaterialabschnitt, der zumindest aus Siliciumcarbid und Metall/Silicium in einem vorgegebenen Verhältnis besteht und der eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit aufweist, an der Oberfläche eines Basismaterials aus einem C/C-Verbundstoff, bei dem es sich um eine Kohlenstoff-Verbundfaser handelt, angeordnet und ausgebildet wird, sowie eine Bremsscheibe und eine Bremse, die den Bremsbelag beinhaltet, um die Verschleißfestigkeit zu erhöhen.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentdokumente
[Patentdokument 1]

japanische ungeprüfte Patentanmeldungs-Offenlegung Nr. 2002-257168

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In der Bremsvorrichtung, in der harte Materialien sowohl am Bremsbelag als auch an der Bremsscheibe angeordnet sind, wie oben beschrieben, besteht ein Vorteil darin, dass sowohl am Bremsbelag als auch an der Bremsscheibe kaum Verschleiß auftritt. Mit der Bremsvorrichtung, in der harte Materialien sowohl auf dem Bremsbelag als auch auf der Bremsscheibe angeordnet sind, wie oben beschrieben, kann jedoch nicht immer eine hohe Reibkraft (ein hoher Reibungskoeffizient) zwischen dem Bremsbelag und der Bremsscheibe erreicht werden.
Die Erfindung wurde angesichts dieser Umstände durchgeführt, und ihr Ziel ist die Schaffung einer Bremsvorrichtung und eines Verfahrens zum Herstellen eines Reibmaterials, mit denen eine höhere Reibkraft erhalten werden kann, ohne Abstriche bei der Verschleißfestigkeit machen zu müssen.
Lösung des Problems
Die Erfindung besteht in einer Bremsvorrichtung, die ein erstes Reibmaterial mit einem ersten harten Element auf einer ersten Reibfläche und ein zweites Reibmaterial mit einem zweiten harten Element auf einer zweiten Reibfläche, die sich in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, aufweist. Entweder das erste harte Element oder das zweite harte Element weist einen Nutabschnitt entlang einer Richtung, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, auf. Das jeweils andere der beiden harten Elemente weist einen vorstehenden Abschnitt auf, der an dem Nutabschnitt anliegt.
Gemäß diesem Aufbau weist bei einer Bremsvorrichtung, die ein erstes Reibmaterial mit einem ersten harten Element auf einer ersten Reibfläche und ein zweites Reibmaterial mit einem zweiten harten Element auf einer zweiten Reibfläche, die sich in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, aufweist, entweder das erste harte Element oder das zweite harte Element einen Nutabschnitt entlang einer Richtung, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, auf, und das jeweils andere der beiden harten Elemente weist einen vorstehenden Abschnitt auf, der an dem Nutabschnitt anliegt. Daher ist die effektive Kontaktfläche zwischen den Reibflächen, die die harten Elemente aufweisen, vergrößert, und eine größere Reibfläche kann erhalten werden, ohne Abstriche bei der Verschleißfestigkeit machen zu müssen.
In diesem Fall beinhaltet eine Kraft, die auf einen Abschnitt wirkt, wo der Nutabschnitt und der vorstehende Abschnitt aneinander anliegen, vorzugsweise eine Komponente in einer Richtung, die senkrecht ist zur Richtung, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, und die parallel ist zu entweder der ersten Reibfläche oder der zweiten Reibfläche.
Gemäß diesem Aufbau beinhaltet eine Kraft, die auf einen Abschnitt wirkt, wo der Nutabschnitt und der vorstehende Abschnitt aneinander anliegen, eine Komponente in einer Richtung, die senkrecht ist zur Richtung, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, und die parallel ist zu entweder der ersten Reibfläche oder der zweiten Reibfläche. Daher ist die Kraft, die pro Einheitsfläche auf den Abschnitt wirkt, wo der Nutabschnitt und der vorstehende Abschnitt aneinander anliegen, wegen der resultierenden Kraft mit der Kraft der Komponente (einer Kraft, welche das erste Reibmaterial und das zweite Reibmaterial aneinander presst), die senkrecht ist zu der Richtung, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, und senkrecht ist zu entweder der ersten Reibfläche oder der zweiten Reibfläche, derjenigen einer herkömmlichen flachen Reibfläche gleich. Infolgedessen nimmt die Fläche des Anlageabschnitts zu, so dass eine höhere Reibkraft erhalten werden kann.
Außerdem weist vorzugsweise entweder das erste harte Element oder das zweite harte Element eine Vielzahl von Nutenabschnitten auf, und das jeweils andere von den harten Elementen weist vorstehende Abschnitte auf, die jeweils an der Vielzahl von Nuten anliegen.
Gemäß diesem Aufbau weist entweder das erste harte Element oder das zweite harte Element eine Vielzahl von Nutenabschnitten auf, und das jeweils andere von den harten Elementen weist vorstehende Abschnitte auf, die jeweils an der Vielzahl von Nuten anliegen. Daher kann durch die Vielzahl von Nutabschnitten und vorstehenden Abschnitten als Endergebnis eine höhere Reibkraft erhalten werden.
Außerdem bilden der Nutabschnitt und der vorstehende Abschnitt vorzugsweise in einer Querschnittsansicht senkrecht zu der Richtung, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, vorzugsweise Wellenformen, die aneinander anliegen.
Gemäß diesem Aufbau bilden der Nutabschnitt und der vorstehende Abschnitt in einer Querschnittsansicht senkrecht zu der Richtung, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, vorzugsweise Wellenformen, die aneinander anliegen. Daher ist die effektive Kontaktfläche zwischen den Reibflächen vergrößert, und eine höhere Reibkraft kann erhalten werden.
In diesem Fall bilden der Nutabschnitt und der vorstehende Abschnitt in einer Querschnittsansicht senkrecht zu der Richtung verläuft, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, vorzugsweise Wellenformen mit voneinander verschiedenen Amplituden.
Gemäß diesem Aufbau bilden der Nutabschnitt und der vorstehende Abschnitt in einer Querschnittsansicht senkrecht zu der Richtung, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, Wellenformen mit voneinander verschiedenen Amplituden. Daher sind Stellen, wo der Nutabschnitt und der vorstehende Abschnitt aneinander anliegen, beschränkt. Daher kann die effektive Kontaktfläche zwischen den Reibflächen stabilisiert werden, und es kann eine stabile Reibkraft erhalten werden.
Außerdem besteht der vorstehende Abschnitt vorzugsweise aus einem kugeligen Körper und einem Teil des kugeligen Körpers.
Gemäß diesem Aufbau besteht der vorstehende Abschnitt aus einem kugeligen Körper und einem Teil des kugeligen Körpers. Daher sind Stellen, an denen der Nutabschnitt und der vorstehende Abschnitt aneinander anliegen, beschränkt. Daher kann die effektive Kontaktfläche zwischen den Reibflächen stabilisiert werden, und es kann eine stabile Reibkraft erhalten werden.
In diesem Fall bildet der Nutabschnitt in einer Querschnittsansicht senkrecht zu der Richtung, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, vorzugsweise eine V-Form, die an zwei Punkten an dem kugeligen Körper des vorstehenden Abschnitts anliegt.
Gemäß diesem Aufbau bildet der Nutabschnitt in einer Querschnittsansicht senkrecht zu der Richtung, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, eine V-Form, die an zwei Punkten an dem kugeligen Körper des vorstehenden Abschnitts anliegt. Daher sind Stellen, wo der Nutabschnitt und der vorstehende Abschnitt aneinander anliegen, noch weiter beschränkt. Daher kann die effektive Kontaktfläche zwischen den Reibflächen noch weiter stabilisiert werden, und es kann eine stabilere Reibkraft erhalten werden.
Außerdem kann sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche drehen, während sich das zweite Reibmaterial dreht.
Gemäß diesem Aufbau kann die Bremsvorrichtung der Erfindung beispielsweise auf ein Automobil angewendet werden, wobei das erste Reibmaterial als Bremsbelag verwendet wird und das zweite Reibmaterial als Bremsscheibe oder Bremstrommel verwendet wird.
Außerdem weist mindestens eines von den beiden harten Elementen einen Schmutz- bzw. Fremdkörper-Entfernungsabschnitt auf, der Fremdkörper, die zwischen den Nutabschnitt und einen Vertiefungsabschnitt gelangen, entfernt.
Gemäß diesem Aufbau weist mindestens eines von den beiden harten Elementen einen Schmutz- bzw. Fremdkörper-Entfernungsabschnitt auf, der Fremdkörper, die zwischen den Nutabschnitt und einen Vertiefungsabschnitt gelangen, entfernt. Daher können selbst nach längerer Nutzung Fremdkörper, die zwischen den Nutabschnitt und einen Vertiefungsabschnitt gelangt sind, ausgetragen werden, und es kann eine stabile Reibkraft erhalten werden.
Außerdem sind das erste harte Element und das zweite harte Element vorzugsweise aus einem Material gefertigt, das so hart ist, dass es zu keinem Verschleiß kommt, wenn sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, und aus einem Material mit einer Mohs-Härte, die mindestens bei 9 liegt.
Gemäß diesem Aufbau sind das erste harte Element und das zweite harte Element aus einem Material gefertigt, das so hart ist, dass es zu keinem Verschleiß kommt, wenn sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, und aus einem Material mit einer Mohs-Härte, die mindestens bei 9 liegt. Daher kann die Verschleißfestigkeit des Reibmaterials verbessert werden.
Außerdem sind das erste harte Element und das zweite harte Element vorzugsweise aus dem gleichen Material oder aus Materialien mit der gleichen Mohs-Härte gefertigt.
Gemäß diesem Aufbau sind das erste harte Element und das zweite harte Element aus dem gleichen Material oder aus Materialien mit der gleichen Mohs-Härte gefertigt. Daher sind das erste harte Element und das zweite harte Element beständig gegen einen gegenseitigen Verschleiß, und die Verschleißfestigkeit des Reibmaterials kann verbessert werden.
Außerdem besteht die Erfindung aus einem Verfahren zum Herstellen eines ersten Reibmaterials in einem Reibmaterial zum Bremsen, das ein erstes Reibmaterial mit einem ersten harten Element auf einer ersten Reibfläche und ein zweites Reibmaterial mit einem zweiten harten Element auf einer zweiten Reibfläche, die sich in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, aufweist. Das zweite harte Element weist einen Nutabschnitt in einer Richtung auf, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, und das erste harte Element weist einen vorstehenden Abschnitt auf, der an dem Nutabschnitt anliegt. Das Verfahren beinhaltet das Anordnen von kugeligen harten Elementen auf der ersten Reibfläche, um Reihen entlang der Richtung zu bilden, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt; und das Fixieren des harten Elements an der erste Reibfläche.
Gemäß dieser Auslegung weist in einem Verfahren zum Herstellen eines ersten Reibmaterials in einem Reibmaterial zum Bremsen, das ein erstes Reibmaterial mit einem ersten harten Element auf einer ersten Reibfläche und ein zweites Reibmaterial mit einem zweiten harten Element auf einer zweiten Reibfläche, die sich in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, aufweist, das zweite harte Element einen Nutabschnitt in einer Richtung auf, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, und das erste harte Element weist einen vorstehenden Abschnitt auf, der an dem Nutabschnitt anliegt. Das Verfahren beinhaltet das Anordnen von kugeligen harten Elementen auf der ersten Reibfläche, um Reihen entlang der Richtung zu bilden, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt; und das Fixieren des harten Elements an der erste Reibfläche. Daher kann ein gewünschtes Reibmaterial mit vergleichsweise niedrigem Arbeits- und Kostenaufwand hergestellt werden.
Außerdem beinhaltet die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines zweiten Reibmaterials in einem Reibmaterial zum Bremsen, das ein erstes Reibmaterial mit einem ersten harten Element auf einer ersten Reibfläche und ein zweites Reibmaterial mit einem zweiten harten Element auf einer zweiten Reibfläche, die sich in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, aufweist. Das zweite harte Element weist einen Nutabschnitt in einer Richtung auf, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, und das erste harte Element weist einen vorstehenden Abschnitt auf, der an dem Nutabschnitt anliegt. Das Verfahren beinhaltet das Anordnen eines Schleifelements, das in der Lage ist, an der gleichen Stelle wie der vorstehende Abschnitt des ersten Reibmaterials anstelle des vorstehenden Abschnitts des ersten Reibmaterials über das zweite harte Element zu schleifen; und das Bewegen der zweiten Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche, wodurch das Schleifelement über das zweite harte Element schleift.
Gemäß dieser Auslegung weist in einem Verfahren zum Herstellen eines zweiten Reibmaterials in einem Reibmaterial zum Bremsen, das ein erstes Reibmaterial mit einem ersten harten Element auf einer ersten Reibfläche und ein zweites Reibmaterial mit einem zweiten harten Element auf einer zweiten Reibfläche, die sich in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, aufweist, das zweite harte Element einen Nutabschnitt in einer Richtung auf, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, und das erste harte Element weist einen vorstehenden Abschnitt auf, der an dem Nutabschnitt anliegt. Das Verfahren beinhaltet das Anordnen eines Schleifelements, das in der Lage ist, an der gleichen Stelle wie der vorstehende Abschnitt des ersten Reibmaterials anstelle des vorstehenden Abschnitts des ersten Reibmaterials über das zweite harte Element zu schleifen; und das Bewegen der zweiten Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche, wodurch das Schleifelement über das zweite harte Element schleift. Daher kann der Nutabschnitt der zweiten Reibfläche mit größerer Genauigkeit so gefertigt werden, dass der Nutabschnitt dem vorstehenden Abschnitt des ersten Reibmaterials entspricht.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Bremsvorrichtung der Erfindung kann eine hohe Reibkraft erhalten werden, ohne Abstriche bei der Verschleißfestigkeit machen zu müssen, und gemäß dem Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Reibmaterials kann ein Reibmaterial, das eine höhere Reibkraft erreichen kann, gefertigt werden, ohne Abstriche bei der Verschleißfestigkeit machen zu müssen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine perspektivische Darstellung eines Bremsbelags und einer Bremsscheibe gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 zeigt einen Querschnitt entlang einer Linie A-A von 1 durch den Bremsbelag und die Bremsscheibe gemäß der ersten Ausführungsform
3X ist eine Querschnittsdarstellung, die eine Kraft zeigt, die auf die Reibfläche einer herkömmlichen Bremsscheibe wirkt, und 3Y ist eine Querschnittsdarstellung, die eine Kraft zeigt, die auf die Reibfläche einer Bremsscheibe der vorliegenden Ausführungsform wirkt.
4 zeigt einen Querschnitt entlang einer Linie A-A von 1 durch den Bremsbelag und die Bremsscheibe gemäß einer zweiten Ausführungsform.
5 zeigt einen Querschnitt entlang einer Linie A-A von 1 durch den Bremsbelag und die Bremsscheibe gemäß einer dritten Ausführungsform.
6 ist eine perspektivische Darstellung eines Bremsbelags und einer Bremsscheibe gemäß einer vierten Ausführungsform.
7 zeigt einen Querschnitt entlang einer Linie A-A von 1 durch den Bremsbelag und die Bremsscheibe gemäß einer fünften Ausführungsform.
8 ist eine vergrößerte Ansicht von 7.
9X und 9Y sind Darstellungen eines Herstellungsverfahrens für den Bremsbelag der fünften Ausführungsform.
10 ist eine perspektivische Darstellung der Kräfte, die auf einen herkömmlichen Bremsbelag und eine herkömmliche Bremsscheibe wirken.
11 ist eine Darstellung einer Kraft, die an den herkömmlichen Bremsbelag angelegt wird.
13 ist eine Darstellung von Kräften, die an den Bremsbelag und die Bremsscheibe der ersten Ausführungsform angelegt werden.
14 ist eine Darstellung einer Kraft, die an den Bremsbelag der ersten Ausführungsform angelegt wird.
15 ist eine perspektivische Darstellung eines Bremsbelags und einer Bremsscheibe gemäß einer sechsten Ausführungsform.
16 ist eine perspektivische Darstellung eines Bremsbelags und einer Bremsscheibe gemäß einer siebten Ausführungsform.
17 ist eine perspektivische Darstellung eines Herstellungsverfahrens für einen Bremsbelag einer achten Ausführungsform.
18 ist eine perspektivische Darstellung eines Herstellungsverfahrens für den Bremsbelag der achten Ausführungsform.
19 ist eine perspektivische Darstellung eines Herstellungsverfahrens für den Bremsbelag der achten Ausführungsform.
20 ist eine perspektivische Darstellung der Reibfläche des Bremsbelags der achten Ausführungsform.
21 ist ein Ablaufschema eines Herstellungsverfahrens einer Bremsscheibe gemäß einer neunten Ausführungsform.
22 ist eine perspektivische Darstellung eines Schleifinstruments gemäß der neunten Ausführungsform.
23 ist ein Ablaufschema eines Herstellungsverfahrens einer Bremsscheibe gemäß einer zehnten Ausführungsform.
24 ist eine perspektivische Darstellung eines Bremsbelags und einer Bremstrommel gemäß der zehnten Ausführungsform.
Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden eine Bremsvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Reibmaterials gemäß den Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
In der ersten Ausführungsform der Erfindung wird die Bremsvorrichtung gemäß der Erfindung auf eine Scheibenbremse eines Automobils angewendet. Wie in 1 dargestellt, erzeugt die Scheibenbremse eine Reibkraft, wenn zwei Bremsbeläge 100a gegen beide Seiten einer rotierenden Bremsscheibe 200a gepresst werden. Wie in 2 dargestellt, weist der Bremsbelag 100a im Querschnitt (Querschnitt entlang einer Linie A-A in 1) in einer Ebene, die senkrecht ist zur Drehrichtung der Bremsscheibe 200a eine wellenförmige Reibfläche 101 auf. Die Bremsscheibe 200a weist eine wellenartige Reibfläche 201 auf, die der wellenartigen Reibfläche 101 des Bremsbelags 100a entspricht. Daher weist die Bremsscheibe 200a, wie in 1 dargestellt, auf beiden Seiten eine Form auf, in der wellenartige Nuten in konzentrischen Kreisen vorgesehen sind. Außerdem können die wellenartigen Reibflächen 101 und 201, im Querschnitt in einer Ebene senkrecht zur Drehrichtung der Bremsscheibe 200a betrachtet, nach Belieben in Form einer Sinuswelle und einer Sägezahnwelle vorgesehen sein.
Harte Teilchen 102, die aus Keramik, wie Si₃N₄, Al₂O₃ und ZrO₂ bestehen, sind in der wellenförmigen Reibfläche 101 des Bremsbelags 100a eingebettet. Der Durchmesser der harten Teilchen 102 beträgt 0,1 mm bis einige Millimeter. Außerdem weist der Oberflächen-Schichtabschnitt der wellenartigen Reibfläche 201 der Bremsscheibe 200a eine harte Schicht 203 auf, die durch eine Nitrierungsbehandung anhand von thermischem Spritzen oder dergleichen, durch Adhäsion oder dergleichen gebildet wurde. Die Wellenlänge und die Amplitude der wellenartigen Reibflächen 101 und 201 sind so, dass eines oder mehrere harte Partikel 102 hinein gelangen können, und betragen etwa 0,1 mm bis 5, mm. Vorzugsweise weisen die harten Partikel des Bremsbelags 100a und die harte Schicht 203 der Bremsscheibe 200a eine Härte auf, mit der während des Bremsens kein Verschleiß auftritt, oder eine Mohs-Härte von mindestens 9. Außerdem bestehen die harten Partikel 102 des Bremsbelags 100a und die harte Schicht 203 der Bremsscheibe 200a vorzugsweise aus einem gleichartigen Material, oder sie bestehen aus Materialien mit derselben Mohs-Härte.
Im Folgenden werden die Wirkungen der Bremsvorrichtung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Im Allgemeinen weisen zwei verschiedenartige Faktoren, nämlich eine Haftreibung und eine thermische Umwandlung durch Dämpfung, einen großen Einfluss auf ein Trockenreibungsphänomen zwischen harten Elementen mit geringem Härteunterschied auf. Außerdem beruht die oben beschriebene Haftreibung auf dem Prinzip, dass ein hartes Reibmaterial ein anderes, weicheres Reibmaterial abschleift, und hat wenig Einfluss auf das Trockenreibungsphänomen zwischen harten Elementen mit geringen Härteunterschieden.
Die Haftreibung basiert auf einer Anziehungskraft, die zwischen den Stoffen harter Elemente wirkt, beispielsweise einer intermolekularen Kraft. Die Reibkraft aufgrund einer Haftreibung hängt in großem Umfang ab von (1) der Höhe einer molekularen Kraft, die unter anderem von der Kristallstruktur eines Stoffs an sich abhängt, (2) dem Abstand (je kürzer der Abstand, desto größer die Reibkraft) zwischen Stoffen (beispielsweise Molekülen) und (3) der effektiven Kontaktfläche zwischen harten Elementen. Was die effektive Kontaktfläche unter (3) betrifft, so bedeutet ein kurzer Abstand zwischen Stoffen (beispielsweise Molekülen) harter Elemente in vielen Abschnitten, dass die effektive Kontaktfläche groß ist und die Reibkraft erhöht ist.
Falls jedoch einfach die Fläche eines Bremsbelags in einer Scheibenbremse vergrößert wird, nimmt die Presskraft (der Druck) pro Einheitsfläche ab, falls die Kraft von einem Kolben, der den Bremsbelag gegen eine Bremsscheibe drückt, gleich bleibt, und daher nimmt die Reibkraft nicht zu. Somit sind in der vorliegenden Ausführungsform die Reibflächen des Bremsbelags 100a und der Bremsscheiben 200a zu den wellenartigen Reibflächen 101 bzw. 201 gebildet. Dadurch ist selbst dann, wenn die Kraft vom Kolben die gleiche bleibt, die effektive Kontaktfläche vergrößert, so dass die Druckkraft pro Einheitsfläche sich nicht ändert.
Wie in 3X dargestellt, ist in einem Bremsbelag 10 und einer Bremsscheibe 20, die herkömmliche flache Reibflächen 104 bzw. 204 aufweisen, die Kraft, mit der der Bremsbelag 10 in einer Richtung V, die senkrecht ist zu den Reibflächen F, auf die Bremsscheibe 20 drückt, F pro Einheitsfläche A. Dagegen ist, wie in 3Y dargestellt, bei dem Bremsbelag 100a und der Bremsscheibe 200a der vorliegenden Ausführungsform die Fläche der Einheitsfläche A, die auf den wellenartigen Reibflächen 101 und 201 vorsteht, A/cosα. Hierbei ist α der Winkel, den die Normale der wellenartigen Reibflächen 101 und 201 mit der senkrechten Richtung V bildet.
Falls die Kraft (die Schubkraft des Kolbens), mit der der Bremsbelag 100a als Ganzes in der senkrechten Richtung V auf die Bremsscheibe 200a drückt, sich nicht von der Kraft unterscheidet, mit der der Bremsbelag 10 als Ganzes in der senkrechten Richtung V auf die Bremsscheibe 20 drückt, ist auch die Komponente einer in der senkrechten Richtung V wirkenden Kraft eines Abschnitts, dessen Fläche A/cosα ist, ähnlich wie F. Dabei bewirkt in den wellenartigen Reibflächen 101 und 201 die Komponente einer Kraft, die in einer Richtung H wirkt, die parallel ist zu den Reibflächen, eine Reaktionskraft f zwischen den wellenartigen Reibflächen 101 und 201, wodurch ein Ausgleich hergestellt wird. Somit ist die Kraft bzw. Last, die in einer Richtung, die zu den wellenartigen Oberflächen 101 und 201 wahrhaft senkrecht ist, auf den Abschnitt wirkt, dessen Fläche A/cosα ist, eine Resultante von F und f und ist F/cosα.
Da die Kraft, die auf die Fläche A/cosα wirkt, F/cosα ist, ist die Kraft pro Einheitsfläche A gleich F und ist bei dem Bremsbelag 10 und der Bremsscheibe 20, die die herkömmlichen flachen Reibflächen 104 bzw. 204 aufweisen, jeweils gleich. Dadurch kann im Bremsbelag 100a und in der Bremsscheibe 200a der vorliegenden Ausführungsform die Reibkraft erhöht werden, da die effektive Kontaktfläche durch die wellenartigen Reibflächen 101 und 201 vergrößert ist, und zwar unabhängig davon, ob die Druckkraft pro Einheitsfläche unverändert bleibt.
In der vorliegenden Ausführungsform weist in der Bremsvorrichtung, die den Bremsbelag 100a mit den harten Teilchen 102 auf der wellenartigen Reibfläche 101 und die Bremsscheibe 200a mit der harten Schicht 203 auf der wellenartigen Reibfläche 201, die über die wellenartige Reibfläche 101 gleitet, aufweist, die wellenartige Reibfläche 201 Nutabschnitte entlang einer Richtung, in der die wellenartigen Reibflächen 101 und 201 übereinander gleiten, auf, und die wellenartige Oberfläche 101 weist vorstehende Abschnitte auf, die an den Nuten anliegen. Daher ist die effektive Kontaktfläche zwischen den Reibflächen mit den harten Elementen vergrößert, und eine höhere Reibkraft kann erhalten werden, ohne Abstriche bei der Verschleißfestigkeit zu machen.
Außerdem nimmt in der vorliegenden Ausführungsform die Anlagefläche zwischen den wellenartigen Reibflächen 101 und 201 im Vergleich zur herkömmlichen flachen Reibfläche 104 und 204 zu. Da die Kraft f der Komponente in der Richtung H, die parallel ist zu den wellenartigen Reibflächen 101 und 201, in der Kraft enthalten ist, die auf den Abschnitt wirkt, wo die wellenartigen Reibflächen 101 und 201 aneinander anliegen, ist außerdem die Kraft, die pro Einheitsfläche auf den Abschnitt wirkt, wo die wellenartigen Reibflächen 101 und 201 aneinander anliegen, wegen der resultierenden Kraft mit der Kraft F der Komponente in der V-Richtung, die senkrecht ist zu den wellenartigen Reibflächen 101 und 201, gleich. Infolgedessen kann eine höhere Reibkraft erhalten werden.
Außerdem weisen in der vorliegenden Ausführungsform die wellenartigen Reibflächen 101 und 201 eine Vielzahl von Nutabschnitten und vorstehenden Abschnitten auf und liegen aneinander an, und daher kann eine höhere Reibkraft erhalten werden. Genauer bilden in der vorliegenden Ausführungsform die wellenartigen Reibflächen 101 und 201 in einer Querschnittsansicht durch einen Querschnitt, der senkrecht ist zur Richtung, in der die wellenartigen Reibflächen 101 und 201 übereinander gleiten, wellenartige Formen, die aneinander anliegen. Daher ist die effektive Kontaktfläche zwischen den wellenartigen Reibflächen 101 und 201 vergrößert, und eine höhere Reibkraft kann erhalten werden. Außerdem kann in der vorliegenden Ausführungsform eine Bremsvorrichtung für ein Automobil, die den Bremsbelag 100a und die Bremsscheibe 200a aufweist, geschaffen werden.
Außerdem sind in der vorliegenden Ausführungsform die harten Teilchen 102 und die harte Schicht 203 aus irgendeinem Material gefertigt, das so hart ist, dass beim Bremsen kein Verschleiß auftritt, und aus einem Material mit einer Mohs-Härte, die mindestens 9 beträgt. Daher kann die Verschleißfestigkeit des Reibmaterials verbessert werden. Außerdem bestehen in der vorliegenden Ausführungsform die harten Teilchen 102 und die harte Schicht 203 aus dem gleichen Material oder aus Materialien mit der gleichen Mohs-Härte. Daher sind die harten Teilchen und die bade Schicht gegen einen gegenseitigen Verschleiß beständig, und die Verschleißfestigkeit des Reibmaterials kann verbessert werden.
Dadurch, dass die Tiefe der wellenartigen Reibflächen 101 und 201, die in 3Y dargestellt sind, auf 0,5 mm bis 1,5 mm eingestellt ist, und dadurch dass α = 60° erfüllt ist, wird im Ganzen eine doppelte Reibkraft im Vergleich zur flachen Reibfläche 104 und 204, die in 3X dargestellt ist, erhalten. Wie an einem Bremsbelag 100b und einer Bremsscheibe 200b einer zweiten Ausführungsform von 4 dargestellt ist, ist im Fall von α = 60° die Druckkraft pro Einheitsfläche A gleich F, und der Reibungskoeffizient μ ist der gleiche wie im herkömmlichen Fall. Was die Reibkraft in der Längsrichtung L betrifft, die senkrecht ist zur Drehrichtung der Bremsscheibe, so wird in diesem Fall die Reibkraft in der flachen Reibfläche 104 und 204 = μF/A × L = μFL/A erhalten, während die Reibkraft in den wellenartigen Reibflächen 101 und 201 μF/A × L/cos60° = 2 μFL/A. Infolgedessen kann eine doppelte Reibkraft erhalten werden.
Um zu verhindern, dass die wellenartigen Reibflächen 101 und 201 sich nicht voneinander trennen, weil sie ineinander beißen, werden außerdem vorzugsweise R-Abschnitte 105 und 205 in angewinkelten Abschnitten der wellenartigen Reibflächen 101 bzw. 201 vorgesehen, wie in 4 dargestellt. Da die Reibkraft an den R-Abschnitten 105 und 205 abnimmt, ist die Größe der R-Abschnitte 105 und 205 vorzugsweise auf ein notwendiges Mindestmaß beschränkt. Genauer ist der Krümmungsradius der R-Abschnitte 105 und 205 vorzugsweise größer als der Radius der harten Teilchen 102. Stärker bevorzugt ist der Krümmungsradius der R-Abschnitte 105 und 205 das 1,5-fache des Radius der harten Teilchen 102 oder liegt noch darüber.
Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Wie in 5 dargestellt, sind in der vorliegenden Ausführungsform kugelige harte Teilchen 112, die so groß sind, dass die harten Teilchen exakt in Nutabschnitte einer wellenartigen Reibfläche 201 einer Bremsscheibe 200c hineingelangen bzw. an dieser anliegen können, in einer flachen Reibfläche 104 eines Bremsbelags 100c angeordnet. Die kugeligen harten Teilchen 112 sind so angeordnet, dass sie entlang der Nuten der wellenartigen Reibfläche 201 der Bremsscheibe 200c ausgerichtet sind. Vorzugsweise weist die wellenartige Reibfläche der Bremsscheibe 200c in einer Querschnittsansicht in einer Ebene, die senkrecht ist zur Drehrichtung der Bremsscheibe 200c eine Sägezahn-Wellenform auf. Ebenso wie in der ersten Ausführungsform kann dadurch, dass der Winkel α der wellenartigen Reibfläche 201 auf 60° eingestellt ist, eine Reibkraft erhalten werden, die im Vergleich zu einem Fall, wo die harten Teilchen 112 in gleicher Zahl in der herkömmlichen flachen Reibfläche 104 angeordnet sind und an der Bremsscheibe 20 mit der flachen Reibfläche 204 zum Anliegen gebracht werden, eine doppelt so hohe Reibkraft erhalten werden.
In der vorliegenden Ausführungsform berührt jedes der harten Teilchen 112, die in der flachen Reibfläche 104 des Bremsbelags 100c angeordnet sind, notwendigerweise die wellenartige Reibfläche 201l mit der Sägezahn-Wellenform (V-Form) der Bremsscheibe 200c an zwei Stellen. Daher berührt der Bremsbelag 100c insgesamt die Bremsscheibe 200c stabil an Punkten in einer Zahl, die doppelt so hoch ist wie die Zahl der harten Teilchen 112. Daher kann eine Reibkraft stabilisiert werden.
Genauer bildet in der vorliegenden Ausführungsform die wellenartige Reibfläche 201 der Bremsscheibe 200c eine V-Form, die, in einer Querschnittsansicht senkrecht zu der Richtung, in der die flache Reibfläche 104 und die wellenartige Reibfläche 201 übereinander gleiten, an zwei Punkten an den kugeligen harten Teilchen 112 anliegt. Daher sind Stellen, wo die harten Teilchen 112 und die wellenartige Reibfläche 201 aneinander anliegen, noch weiter beschränkt. Daher kann die effektive Kontaktfläche zwischen den Reibflächen noch weiter stabilisiert werden, und eine stabilere Reibkraft kann erhalten werden.
Außerdem sind in einem Bremsbelag 100d und einer Bremsscheibe 200d einer vierten Ausführungsform, die in 6 dargestellt ist, die harten Teichen 112 nicht auf Seiten des Bremsbelags 100d angebracht. In der vorliegenden Ausführungsform sind halbkugelige oder konische Lochabschnitte 106, die etwas größer oder etwas kleiner sind als die harten Teilchen 112 auf Seiten des Bremsbelags 100d vorgesehen. Die harten Teilchen sind zwischen den Lochabschnitten 106 des Bremsbelags 100d und der wellenartigen Reibfläche 201 der Bremsscheibe 200d angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform besteht der Vorteil, dass man sich keine Gedanken um eine Anbringung der harten Teilchen 112 am Bremsbelag 100d oder eine Trennung der harten Teilchen 112 vom Bremsbelag 100d machen muss.
Im Folgenden wird eine fünfte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Wie in 7 dargestellt, bilden eine wellenartige Reibfläche 101 eines Bremsbelags 100e und eine wellenartige Reibfläche 201 einer Bremsscheibe 200e in einer Querschnittsansicht senkrecht zu der Richtung, in der die wellenartigen Reibflächen 101 und 201 übereinander gleiten, wellenartige Formen mit voneinander verschiedenen Amplituden. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform ist die konkav-konvexe Struktur der wellenartigen Reibflächen 101 und 201 zwischen dem Bremsbelag einerseits 100e und der Bremsscheibe 200e andererseits leicht verändert. Die Krümmung der Scheitelabschnitte 107 der wellenartigen Reibfläche 101 des Bremsbelags 100e ist kleiner gestaltet als diejenige von Nutabschnitten der wellenartigen Reibfläche 201 der Bremsscheibe 200e. Harte Schichten 103 und 203, die durch eine Nitrierungsbehandlung anhand von thermischem Spritzen, Adhäsion oder dergleichen gebildet werden, sind in den oberflächlichen Schichtabschnitten der wellenartigen Reibflächen 101 und 201 vorgesehen.
Wie in 8 dargestellt, kommen in einer Querschnittsansicht senkrecht zu der Richtung, in der die wellenartigen Reibflächen 101 und 201 übereinander gleiten, die wellenartigen Reibflächen 101 und 201 pro Unregelmäßigkeit an zwei Reibkraft-Erzeugungsstellen F1 miteinander in Kontakt. Mindestens eine der wellenartigen Reibflächen 101 und 201 weist eine Struktur auf, in der die harten Schichten 103 oder 203, die so dick sind, dass mindestens ein Abschnitt von ihnen elastisch verformt werden kann, auf der Oberfläche eines elastischen Körpers ausgebildet sind. Ein Gleitmittel 300 ist zwischen den wellenartigen Reibflächen 101 und 201 angeordnet.
Wenn der oben genannte Bremsbelag 100e hergestellt wird, wird, wie in 9x dargestellt, die wellenartige Oberfläche 101, die der wellenartigen Oberfläche 201 der Bremsscheibe 200e gleich ist, auf dem Bremsbelag 100e ausgebildet. Die harte Schicht 103 wird anhand eines Verfahrens wie einer Nitrierungsbehandlung durch thermisches Spritzen, Adhäsion oder dergleichen, in gleichmäßiger Dicke auf der wellenartigen Reibfläche 101 gebildet. Dann kann, wie in 9Y dargestellt, durch Beschleifen der harten Schicht 103 an den Scheitelabschnitten 107 anhand eines Schleifinstruments 400 der Bremsbelag 100e hergestellt werden, der die wellenartige Reibfläche 101 mit einer konkav-konvexen Form aufweist, die sich von der wellenartigen Reibfläche 201 der Bremsscheibe 200e unterscheidet.
In der vorliegenden Ausführungsform bilden die wellenartige Reibfläche 101 des Bremsbelags 100e und die wellenartige Reibfläche der Bremsscheibe 200e wellenartige Formen mit voneinander verschiedenen Amplituden, wenn man sie im Querschnitt senkrecht zu der Richtung, in der die wellenartigen Reibflächen 101 und 201 übereinander gleiten, betrachtet. Daher sind Stellen, an denen die wellenartigen Reibflächen 101 und 201 aneinander anliegen, beschränkt. Daher kann die effektive Kontaktfläche zwischen den wellenartigen Reibflächen 101 und 201 stabilisiert werden, und es kann eine stabile Reibkraft erhalten werden. Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform der Abstand zwischen den wellenartigen Reibflächen stabil, und daher kann eine stabile Reibkraft erhalten werden. Darüber hinaus weisen der Bremsbelag 101 und die Bremsscheibe 200e der vorliegenden Ausführungsform den Vorteil auf, dass sie leicht herzustellen sind.
Die Bremsvorrichtungen der obigen ersten bis fünften Ausführungsformen zeigen ferner Nebeneffekte. Wie in 10 dargestellt, wirkt im Bremsbelag 10 und in der Bremsscheibe 20, die die herkömmliche flache Reibfläche 104 und 204 aufweisen, während des Bremsens eine Drehkraft R, die den Bremsbelag 10 in der radialen Richtung der Bremsscheibe 20 dreht, aufgrund einer Wirkung zwischen einer Bremskraft B und einer Reaktionskraft f an einem Reaktionskraft-Aufnahmeabschnitt einer Felge. Beispielsweise wirkt selbst in einem Fall, wo die Anzahl der Reaktionskraft-Aufnahmeabschnitte 501 einer Felge 500a eins ist, wie in 11 dargestellt, und selbst in einem Fall, wo die Anzahl der Reaktionskraft-Aufnahmeabschnitte 501 einer Felge 500b zwei ist, wie in 12 dargestellt, die Drehkraft R genauso auf den Bremsbelag 10.
Diese Drehkraft R ist eine instabile Kraft, die beispielsweise bei einem Richtungswechsel des Fahrzeugs oder wegen eines Teilverschleißes oder dergleichen, der auf zurückliegende Fahrereignisse zurückzuführen ist, schwankt. Daher ändert sich der Kontaktzustand eines Abschnitts zwischen den Felgen 500a und 500b und dem Bremsbelag 10, der die Drehung des Bremsbelags 10 unterdrückt, auf instabile Weise. Wenn sich der Kontaktzustand zwischen den Felgen 500a und 500b und dem Bremsbelag 10 auf diese Weise ändert, kann sich die Resonanzfrequenz, die auf eine Herabsetzung des Quietschens (Key-Sound: Squeal) abgestimmt ist, ändern, und es kann zu einem Quietschen kommen.
Dagegen weisen in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, wie in 13 dargestellt, der Bremsbelag 100a und die Bremsscheibe 200a die wellenartigen Reibflächen 101 und 201 auf, die nur wenig Verschleiß zeigen, und die Drehkraft R wirkt nicht auf den Bremsbelag 100a wie im herkömmlichen Bremsbelag. Daher fehlt in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, wie in 14 dargestellt, der Reaktionskraft-Aufnahmeabschnitt 501 an einer Felge 500c, und es wird ein Gleitbewegungs-Aufnahmeabschnitt 502 verwendet, der den Bremsbelag 100a in der radialen Richtung der Bremsscheibe 200a nicht behindert.
Obwohl der Gleitbewegungs-Aufnahmeabschnitt 502 ein eingetiefter Abschnitt mit einem großen Abstand zum Bremsbelag 100a ist, der verhindern soll, dass der Bremsbelag 100a sich von der Felge 500c löst, kommt es im normalen Betrieb nie vor, dass der Bremsbelag 100a sich in der radialen Richtung der Bremsscheibe 200a bewegt und mit den Seitenflächen des eingetieften Abschnitts des Gleitbewegungs-Aufnahmeabschnitts 502 in Kontakt kommt. Das heißt, die Seitenflächen des eingetieften Abschnitts des Gleitbewegungs-Aufnahmeabschnitts 502 haben während eines normalen Betriebs keine Funktion, sondern sie dienen ausschließlich dazu, zu verhindern, dass der Bremsbelag 100a sich in einem Ausnahme- bzw. Pannenfall löst, beispielsweise wenn der Bremsbelag 100a sich lösen kann.
Wie oben beschrieben, kann sich die Kraft, die auf den Gleitbewegungs-Aufnahmeabschnitt 502 wirkt, in den Bremsvorrichtungen der ersten bis fünften Ausführungsformen aufgrund der Bremskräfte B ändern. Da eine Stelle fehlt, wo der Kontaktzustand zwischen der Felge 500c und dem Bremsbelag 100a sich situationsabhängig ändert, ändert sich jedoch ein Zustand, auf den die Leistung einer Quietschgeräuschunterdrückung abgestimmt wurde, nicht. Infolgedessen wird in den Bremsvorrichtungen der ersten bis fünften Ausführungsformen kaum Quietschen erzeugt.
Im Folgenden werden sechste und siebte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Wenn zum Beispiel die wellenartige Reibfläche 201 der Bremsscheibe 200a mit Fremdkörpern, wie beispielsweise Staub, verstopft ist, gleiten zum Beispiel die wellenartigen Reibflächen 101 des Bremsbelags 100a über die Fremdkörper. Daher kann eine Verkleinerung der effektiven Kontaktfläche stattfinden, oder der Abstand zwischen dem Bremsbelag 100a und der Bremsscheibe 200a kann größer werden. Infolgedessen besteht die Gefahr, dass eine gewünschte Bremskraft nicht erreicht wird.
Somit ist, wie in 15 dargestellt, in der vorliegenden Ausführungsform das Ende eines Bremsbelags 100f in der Gleitrichtung mit einem Schaber 108a versehen, der über den Umriss der wellenartigen Reibfläche 201 hervorsteht und der die Fremdkörper, die an der wellenartigen Reibfläche 201 haften, von der wellenartigen Reibfläche 201 abschaben bzw. abkratzen kann. In der vorliegenden Ausführungsform können die Fremdkörper, die die wellenartige Reibfläche 201 der Bremsscheibe 201 verstopfen, vom Schaber 108a während der Drehung der Bremsscheibe 200f über der wellenartigen Reibfläche 201 der Bremsscheibe 200f entfernt werden.
Außerdem ist in einem Bremsbelag 100g einer siebten Ausführungsform, die in 16 dargestellt ist, das Ende des Bremsbelags 100g in der Gleitrichtung mit einem Schaber 108b versehen, der entlang der Form der wellenartigen Reibfläche 201 vorsteht und der die Fremdkörper, die die wellenartige Reibfläche 201 verstopfen, in paralleler Richtung zur wellenartigen Reibfläche abschaben bzw. abkratzen kann. Bei den vorliegenden Ausführungsformen können die Fremdkörper, welche die wellenartige Reibfläche 201 der Bremsscheibe 200f verstopfen während einer Drehung der Bremsscheibe vom Schaber 108b über die wellenartige Reibfläche 201 der Bremsscheibe 200f entfernt werden.
Zusätzlich ist bei einem Bremsbelag 100g einer in 16 gezeigten, siebten Ausführungsform das Ende des Bremsbelags in Gleitrichtung mit einem Schaber 108b versehen, der über den Umrisse der wellenartige Reibfläche 201 hervorsteht, und der die Fremdkörper welche die wellenartige Reibfläche 201 verstopfen in eine Richtung parallel zur wellenartige Reibfläche abschaben kann. In der vorliegenden Ausführungsform können die Fremdkörper, die die wellenartige Reibfläche 201 der Bremsscheibe 200g verstopfen, von dem Schaber 108b während einer Drehung der Bremsscheibe 200g in paralleler Richtung zur wellenartigen Reibfläche 201 der Bremsscheibe 200g abgeschabt und entfernt werden.
Gemäß den oben beschriebenen sechsten und siebten Ausführungsformen ist der Schaber 108a oder 108b zum Austragen der Fremdkörper, die zwischen die wellenartigen Reibflächen 101 und 201 gelangt sind, in den Bremsbelägen 100f oder 100g enthalten, und daher können selbst nach längerer Nutzung die Fremdkörper, die zwischen die wellenartigen Reibflächen 101 und 201 gelangt sind, ausgetragen werden, und eine stabile Reibkraft kann erhalten werden.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen eines Bremsbelags 100c der oben beschriebenen dritten Ausführungsform in einer achten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Wie in 17 dargestellt ist, wird zunächst eine Basis 109, in der die Nutabschnitte der wellenartigen Reibfläche 201 auf Seiten der Bremsscheibe 200c die Nutabschnitte 110 werden, gemäß der konzentrischen wellenartigen Oberfläche 201 auf Seiten der Bremsscheibe 200c hergestellt. Dann werden, wie in 18 dargestellt, die harten Teilchen 112 nebeneinander in den Nutabschnitten 110 der Basis 109 angeordnet. Dann lässt man, wie in 19 dargestellt, ein Harz (ein Mischung mit einem Inhaltsstoff auf Basis eines organischen Harzes in einem Anteil von 50% oder mehr) 111 in die Nutabschnitte 110 fließen. Eine Spannvorrichtung 600 für die Verbesserung der Maßgenauigkeit wird gegen die harten Teilchen 112 gepresst und dort fixiert.
In der Praxis werden die harten Teilchen 112 in der flachen Reibfläche 104 des Bremsbelags 100c so angeordnet, dass sie auf Kreisen mit der gleichen Krümmung wie die konzentrischen Kreise der wellenartigen Reibfläche 201 auf Seiten der Bremsscheibe 200c ausgerichtet werden. Außerdem kann in dem Verfahren von 19 der Abstand zwischen der Basis 109 und den harten Teilchen 112 durch Steuern des Abstands zwischen der Spannvorrichtung 600 und der Basis 109 und durch Anpressen des Harzes 11 in einem halbgehärteten Zustand gesteuert werden. Außerdem können die Eigenschaften des Abschnitts des Harzes 111, der als elastischer Körper verwendet wird, durch Steuern des Abstands zwischen der Spannvorrichtung 600 und der Basis 109 und Aufpressen des Harzes im halbgehärteten Zustand gesteuert werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die harten Teilchen 112 so in der flachen Reibfläche 104 angeordnet, dass sie Reihen in der Richtung bilden, in der die flache Reibfläche 104 und die wellenartige Reibfläche 201 übereinander gleiten, und die harten Teilchen 112 sind an der flachen Reibfläche befestigt, und daher kann ein gewünschtes Reibmaterial zu vergleichsweise niedrigen Kosten hergestellt werden.
Im Folgenden wird ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen der Bremsscheiben 200a bis 200g der oben beschriebenen ersten bis siebten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Wenn beispielsweise die Abweichung zwischen der konkav-konvexen Form der wellenartigen Reibfläche 101 auf Seiten des Bremsbelags 100a und der konkav-konvexen Form der wellenartigen Reibfläche auf Seiten der Bremsscheibe 200a zu groß ist, kann die Abweichung zwischen der elastischen Verformung des Bremsbelags 100a und der Bremsscheibe 200a nicht bewältigt werden, die Kontaktpunkte zwischen den wellenartigen Reibflächen 101 und 201 können weniger werden, und die Reibkraft reicht möglicherweise nicht aus.
Somit werden in der vorliegenden Ausführungsform die Bremsscheiben 200a bis 200g anhand des folgenden Verfahrens hergestellt. Wie in 21 dargestellt, werden die Felge 500c, ein Achsschenkel, eine Nabe und die Bremsscheibe 200a ohne den Bremsbelag 100a an eine Automobil-Radaufhängung montiert (S11).
Dann wird ein Schleifinstrument 700, das der Form der wellenartigen Oberfläche 101 des Bremsbelags 100a angepasst ist, wie in 22 dargestellt, anstelle des Bremsbelags 100a an die Automobil-Radaufhängung montiert (S12). Was das Schleifinstrument 700 betrifft, so wird genauer Diamantschleifpulver oder dergleichen auf der Oberfläche der wellenartigen Reibfläche 101 des Bremsbelags 100a angeordnet. Wenn ein Bremsdruck angelegt wird, um das Schleifinstrument 700 gegen die Bremsscheibe 200a schleifen zu lassen, und die Bremsscheibe 200a sich dreht, wird dann das abschließende Schleifen der Bremsscheibe 200a durchgeführt (S13). Das Schleifinstrument 700 wird abgenommen, und der reguläre Bremsbelag 100a wird montiert (S14). Der Versand erfolgt, nachdem die Felge 500, ein Achsschenkel, eine Nabe und die Bremsscheibe 200a zusammengebaut wurden (S15).
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird das Schleifinstrument 700, das in der Lage ist, die wellenartige Reibfläche 201 der Bremsscheibe 200a zu schleifen, an der gleichen Stelle wie der Bremsbelag 100a anstelle des Bremsbelags 100a montiert, und es wird bewirkt, dass die Bremsscheibe 200a in der Richtung, in der die wellenartigen Reibflächen 101 und 201 übereinander gleiten, auf der Bremsscheibe 100a gleitet, wodurch die Bremsscheibe 200a mit dem Schleifinstrument 700 beschliffen wird. Daher können die Nutabschnitte der wellenartigen Reibfläche 201 der Bremsscheibe 200a mit größerer Genauigkeit so hergestellt werden, dass die Nutabschnitte den vorstehenden Abschnitten des Bremsbelags entsprechen. Außerdem kann die wellenartige Reibfläche 201 der Bremsscheibe 200a im Automobil eines Kunden mittels des Schleifinstruments 700 in einer Automobilwerkstatt erneuert werden.
Ein Verfahren zum Herstellen der Bremsscheibe 200a einer zehnten Ausführungsform weist außerdem das folgende Verfahren auf. Wie in 23 dargestellt, werden die Felge 500c, an der der Bremsbelag 100a befestigt ist, ein Achsschenkel, eine Nabe und die Bremsscheibe 200a an einer Radaufhängung eines Automobils montiert (S21). In diesem Fall werden sowohl die Felge 500c, der Achsschenkel, die Nabe und die Bremsscheibe 200a in einer Automobilwerkstatt bereits fertig montiert.
Ein Schleifmittel wird auf die wellenartige Reibfläche 201 der Bremsscheibe 200a aufgetragen (S22). Ein Bremsdruck wird angelegt, um den Bremsbelag 100a gegen die Bremsscheibe 200a zu drücken, und die Bremsscheibe 200a dreht sich, wodurch ein Beschleifen der Bremsscheibe 200a durchgeführt wird (S23). Das Schleifmittel wird abgewaschen, oder das Schleifmittel wird zerstreut und verschwindet während mehrerer Bremsvorgänge während des Fahrens (S24). Falls ein Automobil noch nicht an seinen Verkaufsort geliefert wurde, werden die Felge 500c, an der der Bremsbelag 100a befestigt ist, der Achsschenkel, die Nabe und die Bremsscheibe montiert an einer Radaufhängung des Automobils verschickt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können etwaige Abweichungen der Unregelmäßigkeiten zwischen den wellenartigen Reibflächen 101 und 201 eliminiert werden, wenn ein abschließendes Schleifen durchgeführt wird, während die Felge 500c, an der die Bremsscheibe 100a befestigt ist, der Achsschenkel, die Nabe und die Bremsscheibe 200a an der Radaufhängung des Automobils montiert sind. Außerdem kann die wellenartige Reibfläche 201 der Bremsscheibe 200a eines Automobils eines Kunden in einer Automobilwerkstätte erneuert werden.
Im Folgenden wird eine elfte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Erfindung kann nicht nur auf die Scheibenbremsen angewendet werden, die in den obigen ersten bis zehnten Ausführungsformen beschrieben sind, sondern auch auf eine Trommelbremse, wie sie in 24 dargestellt ist. In diesem Fall wird eine Bremskraft erzeugt, wenn ein Bremsbelag 100h gegen die Innenfläche einer Trommel 800 gedrückt wird. Der Bremsbelag 100h und die Trommel 800 können eine Form aufweisen, die in 2 bis 8, 15 und 16 und in einer Querschnittsansicht durch die Linie A-A von 1 gezeigt ist.
Obwohl oben die Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf die genannten Ausführungsformen beschränkt, und es können verschiedene Modifikationen daran vorgenommen werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Erfindung kann eine Bremsvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Reibmaterials schaffen, mit denen eine höhere Reibkraft erhalten werden kann, ohne Abstriche bei der Verschleißfestigkeit machen zu müssen.
Bezugszeichenliste

10: BREMSBELAG
20: BREMSSCHEIBE
100a bis 100h: BREMSBELAG
101: WELLENARTIGE REIBFLÄCHE
102: HARTES TEILCHEN
103: HARTE SCHICHT
104: FLACHE REIBFLÄCHE
105: R-ABSCHNITT
106: LOCH
107: SCHEITELABSCHNITT
108a, 108b: SCHABER
109: BASIS
110: NUTABSCHNITT
111: HARZ
112: HARTES TEILCHEN
200a bis 200g: BREMSBELAG
201: WELLENARTIGE REIBFLÄCHE
203: HARTE SCHICHT
204: FLACHE REIBFLÄCHE
205: R-ABSCHNITT
300: GLEITMITTEL
400: SCHLEIFINSTRUMENT
500a, 500b, 500c: FELGE
501: REAKTIONSKRAFT-AUFNAHMEABSCHNITT
502: GLEITBEWEGUNGS-AUFNAHMEABSCHNITT
600: SPANNVORRICHTUNG
700: SCHLEIFINSTRUMENT
800: TROMMEL

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2002-257168 [0003]

Claims

Bremsvorrichtung, aufweisend: ein erstes Reibmaterial mit einem ersten harten Element auf einer ersten Reibfläche; und ein zweites Reibmaterial mit einem zweiten harten Element auf einer zweiten Reibfläche, die sich in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, wobei das erste harte Element oder das zweite harte Element einen Nutabschnitt entlang einer Richtung aufweist, in der die zweite Reibfläche sich in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, und wobei das jeweils andere der beiden harten Elemente einen vorstehenden Abschnitt aufweist, der an dem Nutabschnitt anliegt.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Kraft, die auf einen Abschnitt wirkt, wo der Nutabschnitt und der vorstehende Abschnitt aneinander anliegen, eine Komponente in einer Richtung beinhaltet, die senkrecht ist zu der Richtung, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, und die parallel ist zu entweder der ersten Reibfläche oder der zweiten Reibfläche.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei entweder das erste harte Element oder das zweite harte Element eine Vielzahl von Nutabschnitten aufweist, und das jeweils andere von den harten Elementen vorstehende Abschnitte aufweist, die jeweils an der Vielzahl von Nutabschnitten anliegen.
Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Nutabschnitt und der vorstehende Abschnitt in einer Querschnittsansicht senkrecht zu der Richtung, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, wellenartige Formen bilden, die aneinander anliegen.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Nutabschnitt und der vorstehende Abschnitt in einer Querschnittsansicht senkrecht zu der Richtung, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, wellenartige Formen mit voneinander verschiedenen Amplituden bilden.
Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der vorstehende Abschnitt aus einem kugeligen Körper und einem Abschnitt des kugeligen Körpers besteht.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Nutabschnitt eine V-Form bildet, die sich in einer Querschnittsansicht senkrecht zu der Richtung, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, an zwei Punkten an dem kugeligen Körper des vorstehenden Abschnitts anliegt.
Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich bei einer Drehung des zweiten Reibmaterials die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche dreht.
Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das erste harte Element und/oder das zweite harte Element einen Fremdstoffe entfernenden Abschnitt aufweist/aufweisen, der Fremdstoffe, die zwischen den Nutabschnitt und einen eingetieften Abschnitt gelangt sind, entfernt.
Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das erste harte Element und das zweite harte Element aus einem beliebigen Material bestehen, das so hart ist, dass es zu keinem Verschleiß kommt, wenn die zweite Reibfläche sich in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, und aus einem Material mit einer Mohs-Härte von mindestens 9.
Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das erste harte Element und das zweite harte Element aus dem gleichen Material oder aus Materialien mit der gleichen Mohs-Härte hergestellt sind.
Verfahren zum Herstellen eines ersten Reibmaterials in einem Reibmaterial zum Bremsen, welches das erste Reibmaterial, das ein erstes hartes Element auf einer ersten Reibfläche aufweist, und ein zweites Reibmaterial, das ein zweites hartes Element auf einer zweiten Reibfläche, die sich in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, aufweist, aufweist, wobei das zweite harte Element einen Nutabschnitt entlang einer Richtung aufweist, in der sich das zweite Reibelement in Bezug auf das erste Reibelement bewegt, und wobei das erste harte Element einen vorstehenden Abschnitt aufweist, der an dem Nutabschnitt anliegt, wobei das Verfahren umfasst: Anordnen von kugeligen harten Elementen auf der ersten Reibfläche, um Reihen entlang der Richtung, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, zu bilden; und Befestigen des harten Elements an der ersten Reibfläche.
Verfahren zum Herstellen eines zweiten Reibmaterials in einem Reibmaterial zum Bremsen, welches ein erstes Reibmaterial, das ein erstes hartes Element auf einer ersten Reibfläche aufweist, und das zweite Reibmaterial, das ein zweites hartes Element auf einer zweiten Reibfläche, die sich in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, aufweist, aufweist, wobei das zweite harte Element einen Nutabschnitt entlang einer Richtung aufweist, in der sich das zweite Reibelement in Bezug auf das erste Reibelement bewegt, und wobei das erste harte Element einen vorstehenden Abschnitt aufweist, der an dem Nutabschnitt anliegt, wobei das Verfahren umfasst: Anordnen eines Schleifelements, das in der Lage ist, das zweite harte Element zu beschleifen, an der gleichen Stelle wie der vorstehende Abschnitt des ersten Reibmaterials anstelle des vorstehenden Abschnitts des ersten Reibmaterials; und Bewegen der zweiten Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche entlang einer Richtung, in der sich die zweite Reibfläche in Bezug auf die erste Reibfläche bewegt, wodurch das zweite harte Element mit dem Schleifelement beschliffen wird.