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JP2002349617A - 炭素繊維強化セラミックスから成るブレーキディスクにおける全負荷表示装置 - Google Patents

炭素繊維強化セラミックスから成るブレーキディスクにおける全負荷表示装置

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JP2002349617A
JP2002349617A JP2002101239A JP2002101239A JP2002349617A JP 2002349617 A JP2002349617 A JP 2002349617A JP 2002101239 A JP2002101239 A JP 2002101239A JP 2002101239 A JP2002101239 A JP 2002101239A JP 2002349617 A JP2002349617 A JP 2002349617A
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JP
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brake
brake disk
fiber reinforced
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JP2002101239A
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Roland Martin
マーティン ローラント
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Dr Ing HCF Porsche AG
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    • F16D2200/0034Materials; Production methods therefor non-metallic
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 炭素繊維強化セラミックスから成るブレーキ
ディスク及び別の摩擦部材に使用可能な全負荷表示装置
を提供する。 【解決手段】 耐酸化性がブレーキディスク材料に比べ
て低下されたインジケータ部材11がブレーキディスク
1の摩擦面を起点として設けられているようにした。ブ
レーキディスクは炭素繊維強化セラミックスからなり、
インジケータ部材11は炭素材料からなっており、イン
ジケータ部材11はブレーキディスクの孔10に挿入さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭素繊維強化セラ
ミックスから成るブレーキディスクにおける全負荷表示
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】このようなブレーキディスクは、ドイツ
連邦共和国特許第4438455号明細書及びドイツ連
邦共和国特許出願公開第19834542号明細書に基
づき既に公知である。ドイツ連邦共和国特許第4438
455号明細書には、多孔質の炭素体に液体ケイ素が浸
透した摩擦ユニットの製作法が示されている。この場
合、ケイ素は炭素と相俟って炭化ケイ素SiCに変化す
る。前記炭素体は、有利には炭素繊維体として構成され
ている。ホイールユニット(ここではブレーキディス
ク)が2つの半割部材から構成されている場合は、セラ
ミック化する前に炭素体に切欠きを設けることができ、
これらの切欠きは炭素体の組成に基づき、例えば冷却通
路等の共通の中空室を形成するように互いに補足し合
う。前掲のドイツ連邦共和国特許出願公開第19843
542号明細書にもやはり、強化繊維を含有するボディ
の製作法が開示されている。前掲のドイツ連邦共和国特
許第4438455号明細書とは異なり、繊維、繊維束
又は繊維凝集物が使用されており、ブレーキディスクに
設けられた切欠きの領域の強化繊維が、前記切欠きの側
縁部に対してほぼ平行に方向付けられているように位置
調整される。
【0003】公知の繊維強化されたセラミック材料で
は、高い負荷に基づき損傷の意味で全負荷が進行する
が、この場合、外部に対して損傷の特徴は可視化されな
い。特に、鉄材料から成る公知のブレーキディスクの場
合のように、全負荷を材料剥離に基づき検出することは
不可能である。材料剥離は、繊維強化セラミックス製の
ブレーキディスクの場合は数グラムにしかならない上
に、ブレーキディスクの損傷に関するインジケータでは
ない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、炭素
繊維強化セラミックスから成るブレーキディスク及び別
の摩擦部材に使用可能な全負荷表示装置を提供すること
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明では、耐酸化性がブレーキディスク材料に比べ
て低下されたインジケータ部材がブレーキディスクの摩
擦面を起点として設けられているようにした。
【0006】
【発明の効果】本発明により、耐酸化性がブレーキディ
スク材料に比べて低下されたインジケータ部材を、ブレ
ーキディスクの摩擦面を起点として設けることが提案さ
れる。この場合、本発明は冒頭で述べたブレーキディス
ク用の材料において、まず第1に炭素繊維の酸化による
損傷が発生するという認識に基づいている。ブレーキデ
ィスク材料に比べて低下された耐酸化性に基づき、イン
ジケータ部材はブレーキディスク材料よりも著しく早く
摩耗するので、インジケータ部材の消滅は明確に認識可
能であり且つブレーキディスクの全負荷に関する判断基
準として利用されている。
【0007】本発明の有利な改良は、従属請求項に記載
されている。
【0008】即ち、インジケータ部材を炭素材料から製
作することが提案される。このような材料は、ブレーキ
ライニングに使用されるような例えばグラファイト、炭
素繊維から成るプレス加工品、炭素焼結材料又は有機結
合剤であってよい。これらの材料に共通なのは炭素から
成っているということなので、その酸化特性は温度に関
連してブレーキディスクの炭素繊維の酸化特性と等し
い。有機的な材料の場合は、まずこれらの材料が純粋な
炭素から成っているのではないという特徴を有してい
る。但し、制動動作に基づく最初の加熱の間に、前記材
料はコルク化によって炭素に変化され、その酸化特性は
やはり炭素繊維の酸化特性に等しい。
【0009】更に、インジケータ部材をピン形に形成し
且つブレーキディスクの孔に挿入することが提案され
る。インジケータ部材のこの構成により、製作及びブレ
ーキディスク内での配置が著しく簡単になる。それとい
うのも、ピン若しくは孔は簡単且つ廉価に製作できるか
らである。前記配置形式は、既に孔の設けられたブレー
キディスクにおいて特に有利である。このようなブレー
キディスクでは、いずれにしろ存在する複数の孔の内の
1つをインジケータ部材を収容するために使用すること
ができる。
【0010】最後に、インジケータ部材を炭化ケイ素含
有層を介してブレーキディスクに結合することが提案さ
れる。このことは、有利にはブレーキディスクをケイ化
する前にインジケータ部材をブレーキディスクに挿入す
ることによって行われる。この場合、ケイ化過程の間に
インジケータ部材の縁部層が一緒にケイ化されるので、
別の方法ステップ無しでブレーキディスクとインジケー
タ部材との間に結合層が生ぜしめられる。更に、インジ
ケータ部材を炭素成形体に初めて挿入するのではなく、
既にその前段階の未加工品に挿入し、この未加工品と一
緒に炭素化することが可能である。特に有機的な材料か
ら成るインジケータ部材では、この方法は有機的な材料
をも炭素化し延いてはインジケータ部材の規定された状
態を生ぜしめるために使用される。インジケータ部材の
酸化に好適な腐食面を得るためには、ケイ化後のインジ
ケータ部材から、場合によっては存在する、ブレーキデ
ィスクの摩擦面の領域に位置する炭化ケイ素層を除去す
るということが考慮される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。
【0012】図1に示したブレーキディスク1はブレー
キリング2を有しており、このブレーキリング2は固定
部材4を介してポット3に結合されている。ブレーキリ
ング2は、製作過程において互いに分離不能に結合され
る2つの半割部材5,6から製作されている。ブレーキ
リング2は内部通気式で構成されており且つ摩擦ディス
ク8,9間に複数の冷却通路7を有している。前記摩擦
ディスク8,9の外側にはブレーキディスク1の摩擦面
が形成されている。摩擦ディスク8,9の冷却通路7の
領域には、それぞれ摩擦ディスク8,9を完全に貫通し
ている複数の孔10が設けられている。
【0013】図2には、摩擦ディスク8,9の内の一方
の摩擦面の一部が示されている。孔10の内の1つには
ピン形のインジケータ部材11が配置されている。この
インジケータ部材11はピン形に形成されており且つ外
径が孔10の直径と等しくなるように設計されている。
【0014】図3において認識できるように、インジケ
ータ部材11は両摩擦ディスク8,9を貫通しているの
で、当該インジケータ部材11の一部は冷却通路7内で
露出している。
【0015】更に、図4に示したブレーキディスク1の
横断面図には、ブレーキディスク1内部のインジケータ
部材の位置が示されている。このインジケータ部材(こ
こではグラファイトピン)は図3に示した構成に比べ
て、摩擦ディスク8,9以外の材料量を削減するため
に、冷却通路7の領域に位置する中央域12が旋削加工
されているという特徴を有している。
【0016】図5にはインジケータ部材11の損傷経過
延いてはブレーキディスク1の全負荷に関する表示装置
としてのインジケータ部材の機能が示されている。図5
aには、新しい状態の摩擦ディスク8の領域のインジケ
ータ部材11の部分断面図が示されている。図5bで
は、インジケータ部材11が第1の消滅域12を有して
いるということが認識される。これらの消滅域12はブ
レーキディスク1の圧縮空気放出後に良好に認識するこ
とができ、例えば検出ニードルによって測定可能であ
る。図5cには損傷の進行した状態のインジケータ部材
11が示されている。今や消滅域12は孔10の大部分
を占めている。最後に、図5dではインジケータ部材1
1が完全に消滅するまでブレーキディスク1の全負荷が
進行している。
【0017】この実施例では、図5dに示したような完
全な消滅が、ブレーキディスク1が許容し得る全負荷に
到達して交換されるべきであるということのサインであ
るように、インジケータ部材11が設計されている。こ
の場合、許容し得る全負荷は、ブレーキディスクを一時
的に引き続き負荷しても、当該ブレーキディスク1の不
作動は考慮されないように選択される。
【0018】インジケータ部材11は択一的に、消滅部
12の規定された深さが許容し得る全負荷の到達を示す
ように設計することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】炭素繊維強化セラミックスから成るブレーキデ
ィスクを示した図である。
【図2】ブレーキディスクに設けられたインジケータ部
材の詳細図である。
【図3】インジケータ部材を備えたブレーキディスクの
側面図である。
【図4】インジケータ部材を備えたブレーキディスクの
部分横断面図である。
【図5】インジケータ部材の損傷経過を示した図であ
る。
【符号の説明】
1 ブレーキディスク、 2 ブレーキリング、 3
ポット、 4 固定部材、 5,6 半割部材、 7
冷却通路、 8,9 摩擦ディスク、 10孔、 11
インジケータ部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローラント マーティン ドイツ連邦共和国 アーレン シュールシ ュトラーセ 40 Fターム(参考) 3J058 AA48 AA53 AA62 BA60 CB23 CB27 DB29 DD05 EA01 EA14

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐酸化性がブレーキディスク材料に比べ
    て低下されたインジケータ部材(11)がブレーキディ
    スク(1)の摩擦面を起点として設けられていることを
    特徴とする、炭素繊維強化セラミックスから成るブレー
    キディスク(1)における全負荷表示装置。
  2. 【請求項2】 インジケータ部材(11)が炭素材料か
    ら成っている、請求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】 インジケータ部材(11)がピン形に形
    成されており且つブレーキディスクの孔(10)に挿入
    されている、請求項1又は2記載の装置。
  4. 【請求項4】 インジケータ部材(11)が炭化ケイ素
    含有層を介してブレーキディスク(1)に結合されてい
    る、請求項1から3までのいずれか1項記載の装置。
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