(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア体（８）上に少なくとも１つの別個の摩擦層（９，１０）が設けられた、ケイ素が溶浸されかつ炭素繊維強化された多孔性カーボンから成る摩擦体を製造する方法において、
以下の段階、すなわち、
摩擦層（９，１０）のための圧粉体（２０）を製造し、
摩擦層（９，１０）のための圧粉体（２０）を、コア体（８）のための一次成形型（３１）に挿入し、
コア体（８）のための材料（３３）を、前記一次成形型（３１）に充てんし、
摩擦体（２）のための圧粉体（２３）を製造し、
摩擦体（２）のための圧粉体（２３）を熱分解し、
摩擦体（２）のための熱分解された圧粉体（２３）にケイ素を溶浸させる段階を有することを特徴とする、摩擦体を製造する方法。
【請求項２】
摩擦層（９，１０）に炭素繊維を含有させ、この場合、摩擦層（９，１０）の炭素繊維の長さが、コア体（８）の炭素繊維の長さよりも短い、請求項１記載の方法。
【請求項３】
摩擦層（９，１０）の炭素繊維の長さが、コア体（８）の炭素繊維の長さの５０％よりも短い、請求項２記載の方法。
【請求項４】
摩擦層（９，１０）の炭素繊維の長さが、１〜５ｍｍの範囲にある、請求項２記載の方法。
【請求項５】
摩擦層（９，１０）とコア体（８）とを炭素短繊維で強化する、請求項２から４までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コア体上に少なくとも１つの別個の摩擦層が設けられた、ケイ素が溶浸されかつ炭素繊維強化された多孔性カーボンから成る摩擦体を製造する方法に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、このように製造された摩擦体の使用法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
炭素繊維強化された炭化ケイ素から成る摩擦体は、例えばドイツ連邦共和国特許第４４３８４５５号明細書により公知である。
【０００４】
また、欧州特許公開第０７９７５５５号明細書により、１つのコア体と少なくとも１つの摩擦体若しくは摩擦層から成る摩擦ユニットが既に公知である。この場合、摩擦体は、まず炭素体（Kohlenstoffkoerper）として製造され、次にこの炭素体にケイ素が溶浸される。摩擦体とコア体との間には、結合層が設けられており、この結合層は主に炭化ケイ素を含有している。この明細書中には、摩擦体及びコア体を別個に形成して、その後互いに結合させることが望ましいと記載されている。コア体は、例えばベンチレーテッド型（内部通風型）のブレーキディスクで使用される場合には、２つの部分に分かれて形成されていてもよく、この場合、冷却通路が結合平面に形成されている。摩擦体とコア体とを結合するために、２つの方法が提案されている。摩擦体とコア体とを炭素材料から製造して、組み合わせて、一緒にケイ素を浸透（siliziert）させる。又は、摩擦体とコア体とに別々にケイ素を浸透させ、続いて摩擦体とコア体との間の分離面にケイ素又は有利には炭化ケイ素を設けることによって互いに結合させる。また、摩擦層の構成に関連して、摩擦層がその摩擦特性に関して最適化されることが望ましいことが開示されている。このために、摩擦係数を大きくする又は小さくする付加部材を用いることが提案されている。窒化ホウ素又はリン酸アルミニウムは摩擦係数を小さく、これに対し粒度０．３〜３．０μｍの炭化ケイ素粉末は摩擦係数を大きくするように作用する。付加的に炭素繊維を熱伝導度を高めるために加えてもよい。この場合、３〜１０％の繊維成分が厚さ方向に延びていることが望ましい。摩擦層の強度に関連した摩擦層の最適化については、開示されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の課題は、摩擦層を破壊による損傷から保護することである。
【０００６】
【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の方法では、摩擦層のための圧粉体を製造し、摩擦層のための圧粉体を、コア体のための一次成形型に挿入し、コア体のための材料を、前記一次成形型に充てんし、摩擦体のための圧粉体を製造し、摩擦体のための圧粉体を熱分解し、摩擦体のための熱分解された圧粉体にケイ素を溶浸させるようにした。
【０００７】
【発明の効果】
この場合、本発明は、強度に基づきコア体の領域で必要である繊維長さが原因となって、摩擦層において大きな破壊が起こるという認識に基づいている。その原因は、摩擦体の表面から突出している粒子が、束ねられた炭素繊維を介して、周辺領域を連行しようとするからである。これに対し、摩擦層がファインセラミックスから成っている場合、つまり炭素繊維が摩擦層に含まれていない場合には、必要な摩擦層の強度が得られないため、同様に広範囲に破壊が起こる。本発明では短い炭素繊維を使用することにより、これに対し、有利にも、一方で摩擦体の強度は大きくなり、他方では同時に破壊が小さな領域に制限される。というのは、炭素繊維の長さを短くすることによって、摩擦面の破壊を起こす領域は、周辺領域の小さな範囲しか共に引き込むことができないからである。
【０００８】
有利な別の構成によれば、摩擦層の炭素繊維の長さはコア体の炭素繊維の長さの５０％より小さくなっている。また、摩擦層の炭素繊維の長さが、１〜５ｍｍになっていると、同様に有利である。
【０００９】
本発明の方法の手段においては、摩擦層内に短い繊維を有する摩擦体の製造のための様々な手段が提案されている。第１の方法では、摩擦層及びコア体の圧粉体を別々に製造して、摩擦体が形成されるように接着し、続いて自体公知の形式で、熱分解し（pyrolisiert）、ケイ素を溶浸させる。第２の方法では、摩擦層をコア体の一次成形（Urformen）時に設ける。つまり摩擦層のための圧粉体を、コア体のための一次成形型（Urform）に挿入し、続いてコア体のための材料をこの一次成形型に充てんする。その先の摩擦体の製造は、自体公知の形式で行われる。この方法は、摩擦層とコア体との間に付加的な結合層が必要でないので、特に有利である。
【００１０】
第３の方法によれば、コア体のための一次成形型に、まず摩擦層のための材料を、続いてコア体のための材料を充てんする。プロセスの形態により、摩擦層のための材料を充てんした後に予圧縮を行うことも可能である。その先の摩擦体の製造は自体公知の形式で行われる。この方法の特別な利点は、摩擦層の製造をコア体の製造と共に行うことができるので、摩擦層のために成形プロセスがもはや必要でないということに基づく。さらにこのように製造されたブレーキディスクでは、摩擦層とコア体との間に分離箇所は見えない。
【００１１】
このような摩擦体若しくはこのように製造された摩擦体を要求の高い自動車部品、特にブレーキディスク、摩擦ライニング又はクラッチディスクとして使用すると、特に有利である。２つに分割された例えばベンチレーテッド型のコア体と関連しての使用は、上記の方法で特に簡単に実施可能であるが、本発明の方法を実施するための前提条件ではない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１３】
図１に示されたブレーキディスク１は、摩擦体、つまりここでは摩擦リング２と、ポット状部材３とから成っている。摩擦リング２とポット状部材３とを結合させるために、結合エレメント４が設けられており、この結合エレメント４は、それぞれスリーブ５とねじ６とから成っている。スリーブ５は、脚部側でスリット７内に案内されており、このスリット７は、外側にポット状部材３に半径方向に延びて設けられている。スリーブ５は、摩擦リング２を完全に貫通しているので、ねじ６は、摩擦リング２をさらに軸方向に固定するためだけに用いられている。
【００１４】
摩擦リング２は、コア体８と、外側に配置された摩擦層９，１０とから成る。コア体８は、それ自体が２つの半部８ａ，８ｂから形成されている。また、このコア体８は、空気通路１１を有しており、この空気通路１１は、半部８ａと半部８ｂとの間に設けられている。孔１２は、摩擦リング２内に軸方向に配置されており、コア体８及び摩擦層９，１０を貫通している。
【００１５】
コア体８は、炭素繊維強化された炭化ケイ素から成っている。コア体８の炭素繊維の長さは、５〜９ｍｍの範囲にある。摩擦層９，１０は、同種の材料から形成されているが、この場合、炭素繊維の長さは、１〜５ｍｍの範囲にあり、有利には１ｍｍである。
【００１６】
図２には、コア体８の半部８ａ，８ｂが分離されて分解図として示されている。この図では、インボリュート曲線状に形成され、かつコア体８の半部８ａ，８ｂのそれぞれ片側に加工成形された空気通路１１が明確に確認できる。孔１２は、この図では示されていない。摩擦層９，１０は、摩擦リング２の両端面、少なくとも例えばブレーキライニングのような摩擦する対抗体と協働する面領域を覆っている。摩擦層９，１０の厚さｄは、１〜４ｍｍの範囲にある。
【００１７】
このような摩擦リング２を製造する３つの方法を以下に示す。
【００１８】
図３に示された第１の方法によれば、第１段階で、まず互いに独立に、摩擦層９，１０のための圧粉体２０と、コア体８の半部８ａ，８ｂのための圧粉体２１とを自体公知の形式で製造する。続いて第２段階で、これらの圧粉体を、グラファイト接着剤（Graphit-Kleber）２２の使用によって、コア体８のための圧粉体２３が形成されるように接合する。この第２段階では同様に、圧粉体２０が、カーボンを含有した接着剤、ここではグラファイト接着剤２２によって、コア体８のための圧粉体２３上に設けられる。
【００１９】
このようにして形成された、摩擦リング２のための圧粉体２３を、続いて第３段階で自体公知の形式で、炉２４内で熱分解して、最後に第４段階で、その圧粉体２３に、別の炉２５内でケイ素を浸透させる。このようにして得られた摩擦体２に、この後さらに精密加工を施す。
【００２０】
図４には、摩擦リング２を製造する第２の方法が示されている。この方法では、第１段階で、始めの型３０で摩擦層９，１０のための圧粉体２０を製造する。この圧粉体２０のそれぞれ１つを第２段階で、コア体８の半部８ａ，８ｂのための圧粉体３２を製造するために型３１に入れる。この型３１には、第２段階で、コア体８のための材料３３を充てんし、この材料を第３段階で、成形スタンプ（Formstempel）を用いて成形する。このようにして、コア体８の半部８ａ，８ｂの一方と、摩擦層９，１０の一方とがそれぞれ既に一体的な結合体を形成している圧粉体３２が得られる。第４段階で圧粉体３２を、グラファイト接着剤２２によって、摩擦リング２のための圧粉体２３が形成されるように互いに結合させる。この圧粉体２３を、最終的には第５段階及び第６段階で、既に第１の方法の第３段階及び第４段階で述べたように、炉２３内で熱分解して、炉２４内でその圧粉体２３にケイ素を浸透させる。
【００２１】
図５には、第３の製造方法が示されている。この方法の第１段階では、コア体８の半部８ａ，８ｂのための型３１に、摩擦層９，１０のための原材料３４を充てんする。この原材料３４は、型３１内で層３５を形成する。第２段階でこの層３５の上に、コア体８のための材料３３を充てんし、続いて第３段階でこの材料３３を、コア体８の半部８ａ，８ｂのための圧粉体３２が形成されるように圧縮する。第４段階で圧粉体３２を、グラファイト接着剤２２によって、摩擦リング２のための圧粉体２３が形成されるように接合する。最終的には第５段階及び第６段階で、第１の方法の第３段階及び第４段階で既に述べたように、圧粉体２３を炉２３内で熱分解し、その後この圧粉体２３に炉２４内でケイ素を浸透させる。
【００２２】
第３の方法を変化させて、層３５を第１段階の後に圧縮することも可能であり、これにより予圧縮が行われる。
【００２３】
コア体８は、以上の記述内では常に２つに分割されて構成して示されているが、全ての上記装置及び上記方法段階は、１つの一体的なコア体８の場合でも使用可能である。これらの方法段階は、相応に変化させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるブレーキディスクの主要部分である。
【図２】本発明によるブレーキディスクの摩擦体を斜めから見た分解図である。
【図３】第１の製造方法を示す図である。
【図４】第２の製造方法を示す図である。
【図５】第３の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
１  ブレーキディスク、  ２  摩擦リング、  ３  ポット状部材、  ４  結合エレメント、  ５  スリーブ、  ６  ねじ、  ７  スリット、  ８  コア体、  ８ａ，８ｂ  半部、  ９，１０  摩擦層、  １１  空気通路、  １２  孔、  ２０，２１  圧粉体、  ２２  グラファイト接着剤、  ２３  圧粉体、  ２４，２５  炉、  ３０  第１の型、  ３１  型、  ３２  圧粉体、  ３３  材料、  ３４  原材料、  ３５  層
【図１】
0004065377.tif 000002
【図２】
0004065377.tif 000003
【図３】
0004065377.tif 000004
【図４】
0004065377.tif 000005
【図５】
0004065377.tif 000006