專利名稱：具耐磨層和一體化磨損指示結(jié)構(gòu)的摩擦盤和耐磨層的成分的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特別是盤式制動器制動盤的摩擦盤，其具有耐磨層和一體化的磨損指示結(jié)構(gòu)。本發(fā)明此外涉及摩擦盤耐磨層的成分。
背景技術(shù)：
公知摩擦系統(tǒng)宜裝備一種裝置，利用該裝置可以識別何時會由于磨損而超過摩擦盤的使用壽命并需要將其更換。為此DE 101 18 920 Cl介紹了一種由利用碳纖維增強(qiáng)的陶瓷復(fù)合材料組成的摩擦盤,其中一部分摩擦面由其他材料、特別是含碳的材料組成,這種材料的耐磨強(qiáng)度和耐氧化強(qiáng)度低于摩擦面的其余部分。由此在運(yùn)行期間造成的較高磨損改變摩擦盤的平衡品質(zhì)并在超過摩擦盤使用壽命的情況下產(chǎn)生光、聲或機(jī)械信號。EP O 411 284 A2公開了一種用于顯示汽車閘瓦/制動襯帶磨損極限的磨損顯示器，據(jù)稱其在功能可靠的同時結(jié)構(gòu)簡單和制造成本低廉。為此目的在一個裝入制動蹄支承板的孔內(nèi)的堵頭內(nèi)設(shè)置U形線匝。在達(dá)到磨損極限和線匝與制動盤接觸的情況下觸發(fā)一電信號。為可以目測檢查制動盤，以便可以確定剩余的使用壽命或不規(guī)則的磨損，US4，457，566B1公開了一種具有光學(xué)/視覺的磨損指示器的制動盤。為此制動盤在至少一個摩擦面的表面中具有基本上與摩擦面平行的空隙，該空隙的深度這樣設(shè)計，使得處于其下面的制動盤還有最小厚度。

發(fā)明內(nèi)容
從這種現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，目的是提供一種摩擦盤，特別是制動盤，其一方面裝備有用于減少制動粉塵形成的耐磨層，以減少微塵放散到環(huán)境中，另一方面具有磨損指示器，借助其能以簡單方式視覺上識別在裝備有耐磨層的摩擦盤上何時出現(xiàn)摩擦值改變并因此需將其更換，以避免增加磨損和粉塵放散增多。該目的通過具有權(quán)利要求1所述特征的摩擦盤得以實現(xiàn)。該主題的擴(kuò)展方案在從屬權(quán)利要求中詳細(xì)說明。此外的目的在于提供耐磨層的成分，其適合于應(yīng)用在由任意材料和任意設(shè)計制成的制動盤的摩擦面上以減少粉塵放散。該目的通過具有權(quán)利要求7所述特征的成分得以實現(xiàn)。本發(fā)明的第一實施形式涉及一種如作為盤式制動器的制動盤或作為離合器從動盤使用的那樣的摩擦盤，該摩擦盤為減少磨損進(jìn)而粉塵形成而在摩擦盤的摩擦面上裝備有耐磨層。因為摩擦片襯面和摩擦盤的共同作用是一種專用的摩擦系統(tǒng)，所以顯示耐磨層的使用壽命或顯示出超過了摩擦面上的保護(hù)層的使用壽命具有特別重要的意義。在整面覆蓋摩擦面的耐磨層與摩擦盤之間設(shè)有一個或多個指示面單元，它們占據(jù)一部分摩擦面并在顏色和/或結(jié)構(gòu)方面與摩擦面和/或耐磨層明顯不同。如果設(shè)有多于一個的指示面單元，那么這些指示面單元可以設(shè)置成彼此間隔開地分布在摩擦面上，但也可以設(shè)想指示面單元被設(shè)計成環(huán)形環(huán)繞的結(jié)構(gòu)。利用設(shè)置在耐磨層與摩擦盤的摩擦面之間的指示面單元可以準(zhǔn)確識別，何時出現(xiàn)保護(hù)層的臨界磨損并因此必須更換摩擦盤。如果保護(hù)層磨損，那么出現(xiàn)摩擦值改變，這種改變影響摩擦片襯面和摩擦盤的共同作用，從而導(dǎo)致摩擦盤磨損增加和粉塵形成增多。只要耐磨層磨蝕達(dá)到規(guī)定深度，設(shè)置在耐磨層下面的指示面單元就會露出。因為指示面單元在此也可以伸入耐磨層內(nèi)，所以臨界磨損的指示特別是通過可視覺識別的指示面單元進(jìn)行。這些指示面單元在一種實施形式中僅由摩擦盤的摩擦面內(nèi)的凹處組成，當(dāng)耐磨層磨蝕時,所述凹處通過其輪廓突顯出來。在其他實施形式中，凹處也可以利用指示材料填充，該指示材料具有不同于周圍摩擦面的顏色和/或結(jié)構(gòu)。作為選擇，但特別是作為對視覺指示效果的補(bǔ)充，指示面單元也可以配備有觸覺效果。為此例如適用非常粗糙和多孔的指示材料，其與光滑制動盤表面的結(jié)構(gòu)區(qū)別可以很容易感覺到。在本發(fā)明的另一種實施形式中，作為指示面單元的指示器材料層不是設(shè)置在摩擦面內(nèi)，而是設(shè)置在摩擦面上，然后由耐磨層包圍并因此至少與耐磨層在顏色或結(jié)構(gòu)上有所不同。摩擦盤摩擦面上的耐磨層具有10 - 200 μ m、優(yōu)選10 - 50 μ m的厚度，因此對于在金屬材料的摩擦盤上的使用來說非常薄并是初次?？梢匝b備有耐磨層的摩擦盤因此可以由灰口鑄鐵、鋼或鋁合金組成。指示面單元處于耐磨層下面并在臨界磨損后才能看到。指示面單元例如由彩色、黑色或白色的陶瓷、礦物顏料和/或纖維紡織物或纖維編織物組成。金屬泡沫材料或陶瓷泡沫材料同樣適用。耐磨層本身要么由——特別是基于碳化物或氧化物陶瓷的——陶瓷組成，由——優(yōu)選是一包括金屬基質(zhì)中的碳化物或氧化物陶瓷的復(fù)合材料的——金屬陶瓷組成，要么可以由硬合金組成。此外，耐磨層內(nèi)可以埋入有陶瓷硬材料顆粒，所述陶瓷硬材料顆粒特別是由氧化鋁(剛玉)和/或氧化鈦組成。本發(fā)明的其他實施形式涉及依據(jù)本發(fā)明的摩擦盤耐磨層的成分，其取決于是合金、是金屬陶瓷還是陶瓷。在將合金用于形成耐磨層的情況下，所述成分例如可以包括含鉻和/或鎳的鎢基合金或鉻/鎳鋼。鎢基合金是這樣一種成分，其含有優(yōu)選20 - 35%重量百分比的鉻和5 - 15%重量百分比的鎳、特別優(yōu)選27%重量百分比的鉻和10%重量百分比的鎳，以及補(bǔ)足100%重量百分比的剩余份額的鎢和合金中常見的微量夾雜物?？蛇x擇的鉻/鎳鋼在一種優(yōu)選的實施形式中具有至少16%重量百分比的鉻和至少10%重量百分比的鎳，特別優(yōu)選16.5 - 20%重量百分比的鉻含量和10 - 26%重量百分比的鎳含量。如果金屬陶瓷被用于耐磨層，那么該金屬陶瓷可以由鎢合金組成，在該金屬陶瓷中含有A1203、TiO2和/或SiC的陶瓷顆粒。一可選擇的金屬陶瓷中含有在N1、Co和/或Cr金屬基質(zhì)中的WC和/或CrC，其中，特別優(yōu)選60 - 85%重量百分比的WC。特別適用具有70 - 85%重量百分比的WC和7 - 12%重量百分比的Co的金屬陶瓷。摩擦盤耐磨層的依據(jù)本發(fā)明的成分的另一種實施形式涉及一種陶瓷，其由WC、CrC、SiC、Al2O3' TiO2或其組合組成。優(yōu)選的陶瓷由WC和Al2O3或由Al2O3和TiO2組成，后者優(yōu)選含有60 - 97%重量百分比的Al2O3和3 - 40%重量百分比的TiO2。所述的和另外的優(yōu)點(diǎn)通過下面參照附圖的說明進(jìn)行介紹。


在說明中對附圖的參照用于輔助說明和便于理解主題。基本相同或相似的主題或主題部分具有同一附圖標(biāo)記。附圖僅是本發(fā)明一種實施方式的示意性圖示。其中:圖1示出具有耐磨層和磨損指示結(jié)構(gòu)的制動盤的側(cè)視橫截面圖；圖2a示出具有兩個不同磨損指示器的摩擦面部分的俯視圖；圖2b示出與圖2a的視圖相對應(yīng)的側(cè)視剖面圖。
具體實施例方式依據(jù)本發(fā)明的摩擦盤主要涉及制動盤，但也包括其他摩擦盤例如像離合器從動盤。制動盤可以是復(fù)合制動盤或?qū)嵭牟牧系闹苿颖P，所述制動盤依據(jù)本發(fā)明在摩擦盤摩擦環(huán)旁邊的摩擦面上裝備有耐磨層并包括一體化的磨損指示結(jié)構(gòu)。圖1示出內(nèi)部通氣的制動盤2，其例如可由灰口鑄鐵、鋼或鋁合金制造。在摩擦盤2的兩個彼此背離的摩擦面2’上分別涂覆有各自一個耐磨層1，耐磨層的厚度不足200 μ m,優(yōu)選不足50 μ m。在圖1中可看到由耐磨層I包圍的且由指示器材料構(gòu)成的局部涂覆的層作為指示面單元3。這種指示面單元3在耐磨層I相應(yīng)磨掉或磨損時可以視覺識別。沒有示出但可以設(shè)想的是，在第二摩擦面上設(shè)置有至少另一個指示面單元，但其在將制動盤安裝在汽車上的情況下不能從外面直接看到。圖2a和2b示出指示面單元3的兩種不同實施形式，其中二者首先是在摩擦盤2的摩擦面2’上加工出的凹處3。右側(cè)上所示的指示面單元3僅通過擴(kuò)孔實現(xiàn)，從而保護(hù)層I磨損后如圖2a所示僅可以看到例如作為盲孔的輪廓，而左側(cè)上的凹處則利用指示材料3填充，該指示材料在顏色和/或結(jié)構(gòu)方面與摩擦面2’有所區(qū)別。顏色上的區(qū)別一方面可以這樣實現(xiàn)，即作為指示材料使用白色、黑色或彩色的材料，但也可以通過由于摩擦系統(tǒng)的熱作用產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)特別是氧化反應(yīng)引起變色。作為指示材料通常例如考慮陶瓷,其可以由Al2O3或TiO2而具有白色或由SiC具有黑色。其他顏色可以通過礦物顏料例如像金屬氧化物而實現(xiàn)。陶瓷可以在涂覆耐磨層之前作為鑲嵌物裝入凹處內(nèi)或裝在摩擦面上。所述固定可以通過適當(dāng)?shù)恼辰踊蛐枰獣r焊接或釬焊來進(jìn)行。優(yōu)選指示器元件在鑄造摩擦盤時鑄入。在一種耐磨層由金屬-陶瓷復(fù)合材料組成的優(yōu)選實施形式中，使用白色陶瓷作為指示器材料，其在制造時例如在噴涂涂層時首先將其注入指示器空隙內(nèi)，然后通過將噴涂裝置移到金屬/陶瓷-涂層上來進(jìn)行耐磨層的涂覆。用于視覺上識別指示面單元的、結(jié)構(gòu)上的區(qū)別例如可以通過由金屬纖維或金屬紡織物或金屬編織物組成的澆鑄件來實現(xiàn)，例如通過將小的鋼絲織物鑄入鋁制動盤中。以這種方式也能有利地通過金屬泡沫材料或陶瓷泡沫材料來實現(xiàn)。在超過耐磨層的使用壽命或耐磨層磨掉或磨損后，織物或泡沫材料露出，從而視覺上或還有觸覺上可以識別在顏色和/或結(jié)構(gòu)上與摩擦面不同的纖維或泡沫材料。依據(jù)本發(fā)明的摩擦盤耐磨層的成分與摩擦片襯面、例如像閘瓦/制動襯帶共同形成專用的摩擦系統(tǒng)，其特征在于低磨損和少粉塵形成。借助一體化的磨損指示器可以準(zhǔn)確識別何時必須更換摩擦盤，以避免隨著磨損的增加和制動粉塵形成的增多而摩擦值改變。指示面單元在此可以通過一個或多個局部的面積單元形成。從圖2a可以看出一個圓形單元，造型不言而喻可與所示圖案不同?？梢栽O(shè)想所有的幾何圖案和設(shè)計元素，指示面單元也可以是三角形、星形或字母的形狀。如果面積單元構(gòu)造成環(huán)狀環(huán)繞的結(jié)構(gòu)，那么它也可以是圓圈或是波浪形或鋸齒形的帶。環(huán)繞的結(jié)構(gòu)識別特別簡單，因為它們不會像局部涂覆的單元那樣可能被安裝在制動盤前面的輪輞遮蓋住。這樣在環(huán)繞的指示面單元中，在已安裝的車輪情況下一眼就能看出是否需要更換制動盤。耐磨層的優(yōu)選成分由WC和Al2O3或Al2O3和TiO2作為陶瓷組成。后者優(yōu)選含有60 - 97%重量百分比的Al2O3和3 - 40%重量百分比的TiO2。作為選擇，耐磨層的成分能以W(鎢)為基礎(chǔ)，它是一種含有Cr和/或Ni的鎢基合金，其優(yōu)選含有20 - 35%重量百分比的Cr和5 - 15%重量百分比的Ni以及其余成分W和合金上常見的夾雜物。優(yōu)選的鎢基合金含有27%重量百分比的Cr和10%重量百分比的Ni。這種鎢基合金內(nèi)可以加入有特別是Al2O3和/或TiO2的陶瓷硬材料顆粒。如果為耐磨層使用Cr/Ni鋼，那么這種鋼具有至少16%重量百分比的Cr和至少10%重量百分比的Ni。一例如通過Cr/Ni鋼的陶瓷壓鑄層構(gòu)成的耐磨層優(yōu)選也可以具有
16.5 - 20%重量百分比的Cr含量和10 - 26%重量百分比的Ni含量。由在金屬基質(zhì)中的碳化物(氧化物)陶瓷組成的金屬陶瓷為作為耐磨層使用由在N、Co和/或Cr的金屬基質(zhì)中的CrC和/或WC形成。碳化鎢的含量在此處于60 - 85%重量百分比的范圍內(nèi)，一種優(yōu)選的成分包括70 - 85%重量百分比的WC和7 - 12%重量百分比的Co。也可以設(shè)想，作為耐磨層的成分使用在鎢基質(zhì)中的A1203、TiO2和/或SiC。
權(quán)利要求
1.一種摩擦盤(2)，具有耐磨層(I)和一體化的磨損指示結(jié)構(gòu)，其中，摩擦盤(2)具有摩擦面(2’)，耐磨層(I)整面覆蓋摩擦面(2’)，其特征在于，耐磨層(I)與摩擦盤(2)之間設(shè)有至少一個指示面單元(3)，該指示面單元占據(jù)一部分摩擦面(2’ )并且通過色彩和結(jié)構(gòu)這兩個特征中的至少一個特征至少與摩擦盤(2)的摩擦面(2’ )和耐磨層(I)這兩個部件之一有所不同。
2.按權(quán)利要求1所述的摩擦盤(2)，其特征在于，多個指示面單元(3)以彼此間隔開地分布在摩擦面(2’ )上的方式設(shè)置，或該指示面單元(3)構(gòu)造成環(huán)形環(huán)繞的結(jié)構(gòu)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的摩擦盤(2)，其特征在于，指示面單元(3)是摩擦盤(2)摩擦面(2’ )中的凹處或通過一指示器材料層提供，該層設(shè)置在凹處內(nèi)或摩擦面(2’ )上。
4.按權(quán)利要求1至3至少之一所述的摩擦盤(2)，其特征在于，耐磨層(I)具有10-200 μ m、優(yōu)選10 - 50 μ m的厚度。
5.按權(quán)利要求3或4所述的摩擦盤(2)，其特征在于， -指示器材料是彩色、黑色或白色的陶瓷、礦物顏料和/或纖維紡織物/纖維編織物， -耐磨層(I)由特別是碳化物或氧化物陶瓷的陶瓷、由特別是一在金屬基質(zhì)中的碳化物或氧化物陶瓷的金屬陶瓷、或由合金組成，以及 -摩擦盤(2)由灰口鑄鐵、鋼、鋁合金組成。
6.按權(quán)利要求5所述的摩擦盤(2)，其特征在于，耐磨層(I)內(nèi)埋入有由陶瓷、特別是由Al2O3和/或TiO2組成的硬材料顆粒。
7.按權(quán)利要求1至6至少之一所述的摩擦盤(2)的耐磨層(I)的成分，其特征在于，耐磨層由合金、金屬陶瓷或陶瓷組成。
8.按權(quán)利要求7所述的成分，其特征在于，所述合金 -具有含Cr和/或Ni的鎢基合金、特別是含有20 - 35%重量百分比的Cr和5 - 15%重量百分比的N1、特別優(yōu)選27%重量百分比的Cr和10%重量百分比的Ni的鎢基合金，該鎢基合金還具有補(bǔ)足100%重量百分比的剩余份額的W和合金中常見的微量夾雜物，或 -由Cr/Ni鋼組成，特別是由具有至少16%重量百分比的Cr和至少10%重量百分比的N1、特別優(yōu)選16.5 - 20%重量百分比的Cr和10 - 26%重量百分比的Ni的Cr/Ni鋼組成。
9.按權(quán)利要求7所述的成分，其特征在于，所述金屬陶瓷 -具有包括A1203、TiO2, SiC至少之一的鎢合金或 -由在N1、Co和/或Cr的金屬基質(zhì)中的WC和/或CrC組成，特別是由具有60 - 85%重量百分比的WC、特別優(yōu)選70 - 85%重量百分比的WC和7 - 12%重量百分比的Co的金屬陶瓷組成。
10.按權(quán)利要求7所述的成分，其特征在于，陶瓷由WC、CrC,SiC, Al2O3或TiO2或它們的組合組成，特別是由 -WC和Al2O3的組合組成或由 -Al2O3和TiO2的組合組成，優(yōu)選由成分為60 - 97%重量百分比的Al2O3和3 - 40%重量百分比的TiO2的Al2O3和TiO2組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種摩擦盤(2)，具有耐磨層(1)和一體化的磨損指示結(jié)構(gòu)，其中，摩擦盤(2)具有由耐磨層(1)整面覆蓋的摩擦面(2')。耐磨層(1)與摩擦盤(2)之間具有至少一個指示面單元(3)，該指示面單元占據(jù)一部分摩擦面(2')并且通過色彩和結(jié)構(gòu)這兩個特征中的至少一個特征至少與摩擦盤(2)的摩擦面(2')和耐磨層(1)這兩個部件之一有所不同。本發(fā)明此外公開摩擦盤(2)耐磨層(1)的成分。
文檔編號F16D65/12GK103119317SQ201180017633
公開日2013年5月22日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者O·倫巴赫, R·邁爾 申請人:戴姆勒股份公司