用于制动系统中的部件的摩擦衬技术方案

本发明专利技术涉及用于制动系统、特别是机动车辆的制动系统中的结构与功能元件的摩擦衬。该摩擦衬包括一种无机的复合材料，其又包括一种玻璃或玻璃陶瓷基材、无机的增强纤维和一种或更多种填料，该填料包括一种或更多种具有平面六方结构单元的减摩物质。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于制动系统、特别是机动车辆的系统中的部件和功能元件的摩擦衬，其包括一种无机的复合材料，该复合材料包括玻璃或玻璃陶瓷基材、无机的增强纤维和一种或更多种填料。在例如用于陆地车辆(客车、多用途运载车、铁路车辆等)或飞行器的制动系统中的部件或功能元件应该允许能达到尽可能最高的减速。评价制动器、特别是机动车辆制动器的摩擦衬的重要技术准则是-摩擦系数μ，-磨损，-机械强度和断裂韧性，-发生断裂时的转速，-自诱导的摩擦振动(“颤动”或“冲击”)和摩擦噪声的倾向，-耐热载荷的能力。详细地说，这意味着摩擦系数μ应该尽可能的高并且尽可能与工况和环境状况无关。由于能够传递的力正比例于摩擦系数与接触压力的乘积(μ×FA)，当摩擦系数μ增大时可以减小制动器的尺寸，而保持接触力大小。摩擦衬的摩擦系数依赖于配对件材料。在机动车辆制动器中的标准配对件材料是灰铸铁或钢。目前用于客车制动器的摩擦衬在实际操作中对灰铸铁的μ值约为0.2-0.5。在设计制动器时，所用的起点是设计值0.25，其已包含一安全系数。摩擦系数应该相对于温度、湿度、接触压力和角速度方面的变化尽可能为常数。对摩擦衬的磨损应该是很小的。该衬的理想使用寿命在正确操作制动器时可以是车辆的行车寿命，但习惯上在整个的车辆使用期限内更换制动衬。当然，摩擦衬的配对件材料也不应受摩擦衬的过度磨损。一种磨损的量度是磨损率。高的机械强度和断裂韧性特别在摩擦衬用铆接、夹持或粘合配装时是需要的。发生断裂时的转速应该为最大车轮速度的1.7-2倍，即通常约5000/min，因为这样高的制动盘的转速可能发生在客车的高行驶速度时。冲击或噪声是与制动有关的最严重的质量问题之一。冲击被认为是发生在“制动设备”系统的一共振频率时，如果该系统与悬架一起专用，则其被大大地激发以致车辆的振动变得显著的。冲击不可能容易地定量，但对由司机得到的主观感受是非常重要的。冲击发生时的强烈度不仅取决于摩擦衬还取决于整个“制动”系统的设计及其弹簧元件，不过与摩擦衬有关的冲击并不构成重要部分。需要具有很小的或没有冲击倾向的制动器，即其具有舒适性能的良好水平。实际中，制动器的摩擦衬必须耐相当高的热载荷而不被破坏，即也不变形。因此，一个开发的目标是进一步向上提高发生衰减时的温度极限。与离合器摩擦衬相比，在制动器的摩擦衬中载荷的持续时间以及在加载过程中作用在摩擦衬上的压力均是提高的，并因此对耐热载荷能力的要求是特别高的。另一方面，采用的对环境有利的材料可以被认为至少达到了不再需要使用石棉的程度，石棉过去曾通用于制动器衬。目前商业上可得到的用于机动车辆制动器的摩擦衬是具有一种有机的(聚合物)基材的复合材料。它们包括嵌入摩擦水泥中的纱线，该水泥包含树脂、橡胶和如炭黑、石墨和高岭土等填料。该纱线优选包括聚丙烯腈、芳族聚酰胺、纤维素、玻璃和其他的纤维以及黄铜或紫铜丝。这类摩擦衬提供有很好的舒适性，但由于它们的有机组分，特别是它们的有机基材，具有不能令人满意的耐热载荷能力，以致在制动过程中万一超过了某一温度极限，摩擦系数下降，由于“衬的冲击”而导致相当大地降低舒适性和最终衰减(制动器的打滑)。在进一步加载的情况下，摩擦衬实际上将被破坏并且制动功能将完全失效。EP 0 469 464 B1公开了一种用于摩擦衬的复合材料，其中粘结剂基材由SiO2和至少部分地水溶性硅酸盐、例如碱金属硅酸盐(水玻璃)的混合物制成，其可以在有水的情况下运行。这类材料将具有不能令人满意的水解稳定性，这在例如当温度降到露点以下而形成冷凝的情况下是不利的。US 4 341 840公开了用石墨纤维增强的玻璃，用于轴承、密封和制动器。这些复合材料将没有足够的耐热载荷能力并且将提供不能令人满意的舒适性。本专利技术的一个目的是找到一种制动系统、特别是机动车辆制动器的摩擦衬，其具有改进的性能特性，特别是提高了耐热载荷能力，并且与其相结合对一预定的摩擦衬区域提高了传递较高制动力矩的能力。该目的通过权利要求1所述的无机的复合材料来达到。意外地，已发现包括一种玻璃或玻璃陶瓷基材、无机的增强纤维和一种或更多种填料的纯无机的复合材料，由于其特别的性能，如果包含一种或更多种具有平面六方结构单元的增滑剂作为填料，其特别适合于用作制动系统的摩擦衬。纤维增强的玻璃或纤维增强的玻璃陶瓷的制造是众所周知的并且描述于许多的公开文本中，包括单纯作为实例的US 4 610 917、US 4626 515和US 5 079 196中。以下简称为填料的填料和功能物质作为添加剂加到粘结剂基材中也是已知的，例如由EP 0 469 464 B1中得知。在生产过程中掺进填料，例如加到料浆中。原则上，任何玻璃均可用陶瓷纤维来增强。为了避免或减小内应力，适当的目标在于使各个热膨胀系数相符到某种程度。由于常常用作增强纤维的碳化硅纤维和碳纤维具有低的热膨胀，优选具有的热膨胀系数α20/300小于10×10-6/K的玻璃作为基材。对于这类增强的复合材料的最大许用温度取决于其具体的组分和其微观结构。用作基材的玻璃的玻璃转变温度Tg代表最高的长期使用温度的一个指标。然而，纤维增强可以提高耐热载荷能力，从而纤维增强的玻璃甚至能够成功地经受住高于玻璃基材的Tg的温度。已证明含三氧化二硼的玻璃是特别适合的基材玻璃。硼硅酸盐玻璃，其在市场上已知的最著名的代表名叫Duran和Pyrex，其具有低的热膨胀系数α20/300，具体地说在从约3至5×10-6/K的范围内，并且Tg在从约500℃至600℃的范围内。这些玻璃一般具有大约的组成(按基于氧化物的重量％)为70-80的SiO2，7-14的B2O3，4-8的碱金属氧化物和2-8的Al2O3。铝硅酸盐玻璃，特别是具有大约的组成(按基于氧化物的重量％)为50-55的SiO2，8-12的B2O3，10-20的碱土金属氧化物和20-25的Al2O3的玻璃也是特别适合的基材玻璃，因为它们具有高的耐热载荷能力。它们的Tg在从约650℃至750℃的范围内。然而，具有约540℃的Tg和约9×10-6/K的α20/3000的碱金属-碱土金属硅酸盐玻璃(例如大约组成为按重量的％计74的SiO2，16的Na2O，10的CaO)也可以成功地用作根据本专利技术的复合材料的玻璃基材。用于岩棉的玄武岩玻璃和原料玻璃也适合用作玻璃基材。此外，各如用于电视显象管，具体地说用于漏斗部和荧光屏的管部件的那些玻璃也适合用作玻璃基材。荧光屏玻璃一般是具有高含量的SrO和/或BaO的碱金属-碱土金属硅酸盐玻璃。漏斗玻璃一般是同一类的玻璃外加少量的PbO。相反，用于电视显象管的颈部的玻璃，即所谓颈部玻璃具有高的PbO含量并且由于对材料要有利于环境的要求因此在本文中是不大适合的。作为基材的玻璃陶瓷具有更高的耐热载荷能力。玻璃陶瓷及其通过受控的结晶过程的制造几十年来是已知的。适用于玻璃陶瓷基材的材料体系是例如Li2O-Al2O3-SiO2、MgO-Al2O3-SiO2、CaO-Al2O3-SiO2或MgO-CaO-BaO-Al2O3-SiO2，其可以通过添加剂以不同的已知方式予以改变。玻璃陶瓷基材还可以包括含有Li2O-Al2O3-SiO2晶体的硼酸盐玻璃或其他的结晶焊接玻璃。这类的复合材料的优点是它们可以在较低的温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制动系统、特别是机动车辆的制动系统中的部件和功能元件的摩擦衬，其包括无机复合材料，该复合材料包括玻璃或玻璃陶瓷基材、无机增强纤维和一种或更多种填料，其特征在于，至少一种填料是增滑剂，其具有平面六方结构单元。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：W贝尔，R利巴尔德，J海恩茨，
申请(专利权)人：肖特玻璃制造厂，
类型：发明
国别省市：DE[]