Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reibeinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Seit mehreren Jahren sind Leichtbaubremsen mit Bremsscheiben aus keramischen Verbundwerkstoffen bekannt. Sie zeichnen sich durch hohe Reibwerte, niedriges Gewicht, hohe Temperaturbeständigkeit und geringen Verschleiß aus. Nachteilig sind die extrem hohen Herstellungskosten.

Neben vollkeramischen Bremsscheiben sind Bremsscheiben aus Metall (Stahl, Grauguss, Aluminium, usw.) bekannt mit darin integrierten keramischen Belägen, die zur Verbesserung der Verschleißbeständigkeit und des Reibwertes dienen.

Die DE 101 54 333 A1 beschreibt eine Radbremse mit einem sich mit einem Rad mitdrehenden Bremskörper, insbesondere einer Bremsscheibe, und einem nicht mit dem Rad mitdrehenden gegen den Bremskörper pressbaren Bremsklotz mit einem als Klotzkörper bezeichneten Reibkörper. Die Kontaktfläche des Bremskörpers, insbesondere der Bremsscheibe, die zum Bremsklotz hinweist, besteht aus einem keramischen Material. Der Bremskörper weist einen Basiskörper aus Metall auf, der mit einem Belag aus keramischem Material belegt ist. Der Reibkörper besteht aus mehreren Segmenten eines Rings und die Segmente sind, in radialer Richtung gesehen, mit schrägen Seitenflächen ausgestattet. Als keramisches Material für den Bremsbelag wird Siliciumcarbid eingesetzt, das in einer Matrix aus Kohlenstoff, insbesondere in Form von Kohlenstofffasern, aufgenommen ist. Der Bremskörper ist am Tragkör per form- und kraftschlüssig, beispielsweise mittels Schrauben, Nieten, zusammenwirkenden Vorsprüngen und Vertiefungen, befestigt.

Elektrofahrzeuge, die eine zunehmende Verbreitung finden, erfordern ein an den Elektroantrieb angepasstes Bremsenkonzept. Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb nutzen die vorhandenen Elektromotoren zum Abbremsen des Fahrzeugs als Genera- toren und führen die erzeugte Energie in das Batteriesystem zurück. Diese Art des Bremsens wird als rekuperatives Bremsen bezeichnet.

Aufgrund der immer weiter steigenden rekuperativen Bremsleistungen elektrischer Fahrzeuge werden die Friktionsbremsen dieser Fahrzeuge (PKW, LKW, Schienenfahrzeuge, E-bikes, usw.) nur noch selten beansprucht. Dies führt zum Beispiel bei der klassischen Grauguss-Bremsscheibe dazu, dass bei Nicht-Gebrauch mit einer starken Korrosion bzw. Rostbildung zu rechnen ist und dadurch das Friktionsverhalten (Verschleiß, Reibwertaufbau) negativ beeinflusst wird. Es ist abzusehen, dass Friktionsbremsen in elektrischen Fahrzeugen nur noch als Notbremse für Fälle dienen müssen, falls der rekuperative Bremsvorgang versagt oder der rekuperative Bremsvorgang nicht ausreichend sein sollte. Allerdings ist gerade bei Notbremsungen ein schneller Aufbau des notwendigen Reibwerts essentiell wichtig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsscheibe an zugeben, die auch bei sehr langer Nichtbenutzung in Folge einer Korrosionsbeständigkeit der Reibflächen sehr gute tribologische Eigenschaften aufweist, ein geringes Gewicht besitzt, aber dennoch einfach und damit kostengünstig hergestellt werden kann. Insbesondere soll eine derartige Bremsscheibe für elektrisch angetriebene Fahrzeuge und bevorzugt für solche, bei denen der Motor und das Bremssystem im Rad, sogenannte Radnabenmotoren, angeordnet sind, geeignet sein.

Diese Aufgabe wird durch eine Reibeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Reibeinheit sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Reibeinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass der Reibkörper aus mindestens einer Lage (Schicht) eines mit einer textilen Verarbeitungstechnik erzeugten Flächengebildes aus Kohlenstofffasern, die in Silicium, Kohlenstoff und Siliciumcarbid eingebettet sind, besteht. Als Flächengebilde, das auch als Faser- Matte bezeichnet werden kann, wird bevorzugt ein 0/90° Gewebe, d.h. ein solches, bei dem die Fasern oder Faserbündel orthogonal zueinander (unter 0° und 90°) verlaufen, oder ein Vlies (eine sogenannte non-woven Struktur) oder auch ein Spiralge- webe, bei dem die Faserbündel in radialer und tangentialer Richtung orientiert sind, eingesetzt.

Die Erfindung sieht vor, den Reibkörper sehr dünn zu gestalten, indem bevorzugt nur ein bis drei Gewebe- oder Vliesschicht(en) aus Kohlenstofffasern, die in einer Matrix aus Kohlenstoff, Silicium und Siliciumcarbid eingebettet sind, eingesetzt wird (wer den), die dann, als Reibkörper, mit dem Tragkörper verbunden wird. Eine solche Schicht oder Lage, auch als Fasermatte (eine Matte ist ein faserhaltiges Flächengebilde zur Verstärkung von keramischen, duro- und thermoplastischen Werkstoffen) bezeichnet, ist so dünn, dass sie, vor dem Aufbringen auf den Tragköper, eine ge wisse Flexibilität aufweist. Ihre Formstabilität erreicht diese Matte dann, wenn sie mit dem Tragkörper verbunden ist, der die mechanischen Lasten beim Bremsvorgang aufnimmt. Falls der Tragkörper aus Leichtmetall oder CFK oder GFK aufgebaut ist, ergibt sich ein besonders geringes Gewicht der gesamten Reibeinheit, beispielsweise einer Bremsscheibe. Es kann ausreichend sein, eine solche Matte flächig mit dem Tragkörperzu verbinden. Der Reibkörper, d.h. das mattenförmige Element, kann aus mehreren Teilen oder Segmenten bestehen, die, über den Tragkörper verteilt, mit diesem verbunden werden. In einer solchen Ausgestaltung wird vorzugsweise der Reibkörper oder der jeweilige Teil des Reibkörpers mit dem Tragkörper verklebt.

Für eine Leichtbauweise ist es von Vorteil, den Tragkörper der Bremsscheibe aus einem Aluminium-Grundkörper aufzubauen, der eine niedrige Dichte und eine hohe Wärmeleitfähigkeit bei kostengünstiger Herstellung besitzt und sich folglich besonders für Bremsscheiben von Elektrofahrzeugen eignet.

Der keramische Reibkörper oder die keramischen Reibsegmente, falls der Reibkörper in mehrere Abschnitte unterteilt ist, besteht aus einem Kohlenstofffaserverstärkten Siliciumcarbid (C/SiC). Dieses Material besitzt hervorragende tribologische Eigenschaften und ist nahezu verschleißfrei. Durch den sehr niedrigen Verschleiß fällt ein deutlich geringer Anteil von Feinstaub als Bremsabrieb an, verglichen mit metal lisch basierten, konventionellen Reibpaarungen. Das verwendete C/SiC wird vorzugsweise nach dem LSI-Verfahren (Liquid Silicion Infiltration - Flüssigsilicierung) hergestellt. Hierbei erfolgt die Herstellung der Grünkörper beispielsweise durch einen Warmpressvorgang. Gewebe und Vliese (non-woven) werden hierzu unter Temperatur mit einem kohlenstoffreichen Polymer verpresst. Dabei kann der Reibkörper, je nach erforderlicher Dicke, aus 2 bis 10 Lagen, bevorzugt aus 2 bis 5 Lagen, noch bevorzugter aus zwei oder drei Lagen, eines Flächengebildes aus Kohlenstofffasern, die übereinander laminiert bzw. miteinander verpresst werden, bestehen. Auch ist die Verwendung von Prepregs für die Herstellung der Grünkörper vorgesehen. Bei Prepregs handelt es sich um Gewebe oder Vliese (non-woven), die mit der polymeren Matrix bereits vorimprägniert sind, die kommerziell erhältlich sind und nur noch konfektioniert und verpresst werden müssen. Nach dem Warmpressvorgang erhält man einen CFK-Körper, der aus 2 bis 10, bevorzugt aus 2 bis 5 Lagen, noch bevorzugter aus zwei oder drei Gewebe- und/oder Vlieslagen, besteht. Dieser CFK-Körper wird anschließend unter Stickstoffatmosphäre bei ca. 800 °C bis 1000 °C zu einem C/C (kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoff) pyrolysiert. Der C/C-Körper wird optional bei ca. 1500 °C bis 1800 °C unter Vakuumatmosphäre carbonisiert (ein Vorgang, bei dem noch ein geringer Massenverlust zu verzeichnen ist, so dass während der folgenden Silicierung keine Entgasungsprodukte entweichen. Zusätzlich wird der Ordnungsgrad der Kohlenstoffmatrix erhöht.). Anschließend wird der C/C-Körper bei Temperaturen zwischen 1450 °C bis 1800 °C unter Vakuumatmosphäre mit Silicium oder Siliciumlegierungen infiltriert (Flüssigsilicierung), wobei sich durch Reaktion des Siliciums mit der Kohlenstoffmatrix des C/C-Körpers eine SiC-Matrix bildet. Nach dieser Flüssigsilicierung liegt der finale C/SiC-Werkstoff vor.

Bei der Verwendung von nur einer Gewebelage, kann das Prepreg ohne Warmpressvorgang direkt pyrolysiert und siliciert werden.

Es sind auch andere Herstellungsmethoden, wie das PIP-Verfahren (Polymer Infiltration and Pyrolysis), vorgesehen. Das LSI-Verfahren ist allerdings bevorzugt, da mit diesem Verfahren Materialien mit geringer Porosität erzeugt werden können und kostengünstige Ausgangsstoffe, wie Silicium und kohlenstoffreiche aromatische Polymere, verwendet werden können und das Verfahren seit Jahren kommerzialisiert ist und zur Herstellung keramischer Bremsscheiben eingesetzt wird. Die kohlenstofffaserverstärkte SiC-Keramik (C/SiC) zeichnet sich im Vergleich zu monolithischen Keramiken durch eine hohe Thermoschockbeständigkeit sowie Schadenstoleranz aus, das bedeutet, dass die Reibeinheit bei Bremsbeginn und den damit verbundenen hohen Temperaturgradienten nicht vom Tragkörper abplatzt oder kritische Risse bekommt.

Es kann von Vorteil sein, bei der Herstellung des Reibkörpers die nahe der Reibfläche befindlichen Fasern vor dem Wärmepressvorgang bei Temperaturen größer 700 °C unter Stickstoffatmosphäre auszulagern. Hierdurch kann im Bereich der Reibfläche ein bis zu dreifach höherer Keramikanteil beim Flüssigsilicierverfahren erhalten werden, wodurch die tribologischen Eigenschaften und das Verschleißverhalten der Reiboberfläche verbessert wird.

Die erfindungsgemäße Reibeinheit ist überall dort von Vorteil, wo ein Einsatz als Betriebsbremse nicht erforderlich ist. Sie ist daher für Anwendungen in Notbremsen von elektrischen Antrieben bevorzugt einzusetzen, wo ein kurzzeitiges oder unterstützendes Abbremsen notwendig ist und hohe Reibwerte, geringe Massen und die einfache Herstellung der Reibeinheiten wesentliche Forderungen sind.

Da die Reibeinheit, insbesondere in Form einer Brems- oder Kupplungsscheibe, ein geringes Gewicht besitzt, insbesondere dann, wenn der Reibkörper aus sehr dünnen Matten aufgebaut wird, die zusammengesetzt eine Dicke im Millimeter-Bereich, vorzugsweise 0,5 mm bis 3 mm, besitzen, ist sie für Elektrofahrzeuge besonders geeig net, vorzugsweise für Anwendungen, in denen die Bremse in Verbindung mit einem Radnabenmotor verwendet wird. In einer solchen Anwendung kann die ungefederte Masse durch die sehr leichte Bremsscheibe in Verbindung mit einem Radnabenmotor gering gehalten werden. Hierbei kommt die Bremseinheit für den normalen Betrieb nur in geringem Unfang zum Einsatz, da der Bremsvorgang weitgehend durch Umpolung des Elektromotors, in seinerWirkung dann als Generator, erfolgt. Insofern kann die Bremse, und damit sowohl der Trag- als auch der Reibkörper, auf eine wesentlich geringere Temperaturbelastung, ausgelegt werden, da wiederholte Bremsvorgänge (sogenannte Fadingbremsungen) weitgehend ausgeschlossen werden können. Bevorzugt wird der Reibkörper aus Gewebeschichten, auch als Matten bezeichnet, aufgebaut. Die Anzahl der Gewebeschichten, aus denen der Reibkörper aufgebaut ist, sollte zwei bis zehn, vorzugsweise zwei bis fünf, noch bevorzugter zwei oder drei, Gewebeschichten betragen. Entsprechend den Einsatzbedingungen kann auch eine einzelne Gewebeschicht verwendet werden.

Aus Gründen der Festigkeit, der tribologischen Leistungsfähigkeit und einer kostengünstigen Fertigung der Matte bzw. der Matten (Gewebeschicht(en)) des Reibkör pers können die Fasern in der jeweiligen Gewebeschicht, insbesondere in der Anwendung für Brems- oder Kupplungsscheiben, in zwei Hauptrichtungen ausgerichtet werden, die in vorteilhafter weise senkrecht zueinander orientiert sind. Solche Gewebematten sind kommerziell vor allem als Gewebe mit Leinwand-, Köper- und Atlasbindung erhältlich. Diese Gewebe, aber auch Vliese (non-woven), sind bereits mit Polymer-Matrix vorimprägniert, als sogenannte Prepregs (vorimprägnierte Gewebe oder Vliese), kommerziell erhältlich.

Für einen scheibenförmigen Tragkörper, beispielsweise für eine Brems- oder Kupp lungsscheibe, verläuft bevorzugt die Orientierung der einen Faser-Hauptrichtung, in der jeweiligen Gewebeschicht des Reibkörpers, in radialer Richtung zu einem Drehpunkt des Tragkörpers und die Orientierung der anderen Faser-Hauptrichtung verläuft in tangentialer Richtung zu dem Drehpunkt. Solche Lagen können einem Spiralgewebe entnommen werden. Bei einem solchen Spiralgewebe liegen die Gewebelagen flächig in Form einer Spirale aufeinander, und sind, im Gegensatz zu einem geschichteten Aufbau, durchgehend miteinander verbunden. Es können beliebig große Ringsegmente, je nach der Art des benötigten Reibkörpers, der mit dem Tragkörper verbunden werden soll, abgelängt werden.

Falls aus Gründen der Thermoschockbeständigkeit oder Festigkeit der Reibschicht zu den Gewebelagen, deren Faserorientierungen senkrecht zueinander verlaufen (0790°-Gewebe), weitere Gewebelagen zum Einsatz kommen, sollten diese Gewebelagen eine Faserrichtung aufweisen, die unter 45° zu den beiden Faser- Hauptrichtungen der mindestens zwei Gewebeschichten verlaufen. Wenn der Reibkörper aus mehr als einer Gewebelage besteht, sollte diejenige Gewebelage, die die äußerste Gewebelage bildet und mit der ein Bremsbelag in Reibeingriff gebracht wird, eine Orientierung von Fasern haben, die identisch zu der darunter liegenden Gewebelage ist. Dadurch ist gewährleistet, dass sich dann, wenn die äußerste Gewebelage abgenutzt sein sollte, das Reibverhalten durch die darunter liegende Gewebelage nicht ändert. Für Brems- oder Kupplungsscheiben sollten dann die beiden Gewebelagen eine Faserorientierung haben, die in derselben Orientierung zum Drehpunkt der Scheibe vorliegt.

Falls zum einen Kostengründe und zum anderen ein hoher SiC-Anteil (um eine besonders hohe Verschleißbeständigkeit zu erreichen) wesentliche Aspekte der Reibeinheit darstellen, kann der Reibkörper aus Vlieslagen (non-woven) bestehen, wobei das Vlies der einzelnen Vlieslagen aus Kohlenstoff-Kurzfasern gebildet ist. Ein solches Vlies ist eine Schicht aus gerichtet angeordneten oder wahllos zueinander befindlichen, endlosen oder endlichen Fasern und/oder Faserbündeln, verfestigt durch Reibung und/oder Kohäsion und/oder Adhäsion. Zur Verfestigung zum CFK- Grünkörper muss die polymere Matrix hinzugegeben werden oder ist bei der Verwendung von Vlies-Prepregs schon in der Vlieslage enthalten.

Bevorzugt liegen die Kurzfasern in Form von Bündeln vor. Die Länge solcher Kurzfa sern beträgt 3 mm bis 15 mm, bevorzugt 10 mm bis 15 mm. Es ist darauf zu achten, dass die Länge nicht zu gering ist, um eine ausreichende Thermoschockbeständig keit und Festigkeit zu gewährleisten. Bewährt haben sich Bündel aus Kohlenstoff- Kurzfasern mit 1000 bis 50000, bevorzugt 6000 bis 12000, Einzelfilamenten mit einem Durchmesser der Einzelfilamente von 5 pm bis 15 pm, bevorzugt 6 pm bis 10 pm, noch bevorzugter von 7 pm. Durch eine solche Anzahl und Dicke der Einzelfilamente wird nach der Infiltration der Matte mit kohlenstoffreichem Polymer, dessen Pyrolyse und anschließende Infiltration mit flüssigem Silicium eine hochfeste Struktur aus kohlenstofffaserverstärkter SiC-Keramik erhalten.

Um hohe und gleichmäßige Reibwerte zu erreichen, wird der Volumenanteil der Fasern im Reibkörper auf einen Anteil zwischen 20 % und 50 %, bevorzugt zwischen 30 % und 40 %, eingestellt. Der Reibkörper kann mit dem Tragkörper verschraubt, verklebt oder verlötet werden, wobei eine Verklebung bevorzugt ist, da so eine dünne und flächige Verbindung zwischen Trag- und Reibkörper ermöglicht wird.

Der Reibkörper kann an dem Tragkörper durch stift- oder stegförmige Teile, die dem Tragkörper zugeordnet sind, und zu den stift- oder stegförmigen Teilen korrespondierende Vertiefungen im Reibkörper zentriert werden. Die stift- oder stegförmigen Teile können in ihrer Querschnittsform für einen Form- und Kraftschluss angepasst werden. Auch ist eine Ausführungsform vorgesehen, bei der der Reibkörper in im Tragkörper vorhandene Nuten eingelegt/eingeklebt wird. Dies bietet den Vorteil, dass Fliehkräfte, welche auf den Reibkörper wirken, nicht nur durch das Fügemäterial, sondern auch durch den Tragkörper aufgenommen werden können.

Falls der Tragkörper stift- oder stegförmige Teile aufweist, die in korrespondierende Öffnungen des Reibkörpers eingreifen, sollten diese Teile eine Höhe senkrecht zur Reibfläche aufweisen, die geringer ist als die Dicke des Reibkörpers, so dass die Enden der stift- oder stegförmigen Teile nicht in der Reibfläche enden oder darüber vorstehen. Solche Stifte, oder auch Stege, können neben einem runden auch einen elliptischen Querschnitt aufweisen. Für bestimmte Anwendungen sind auch recht- oder vieleckige Querschnitte von Vorteil.

Der Reibkörper wird auf der äußersten Seitenfläche des Tragkörpers angeordnet, das bedeutet auf derjenigen Fläche, die, bezogen auf eine Brems- oder Kupplungs scheibe, in axialer Richtung gesehen am Weitesten vorsteht. Diese Seitenfläche des Tragkörpers kann durch Vertiefungen, Aussparungen und dergleichen unterbrochen sein, um eine Kühlung des Reibkörpers und/oder des Tragkörpers zu unterstützen. Der Reibkörper, der auf dieser äußeren Fläche des Tragkörpers beispielsweise an geklebt ist, besitzt keinen Formschluss mit dem Tragkörper und kann insbesondere dann angewandt werden, wenn hohe Bremsleistungen zu erzeugen sind, die zu hohen thermischen Belastungen führen.

Bewährt hat sich ein Reibkörper mit einem Massenanteil an SiC von mindestens 20 %. Unterschiedliche Gewebeschichten können unterschiedliche SiC-Gehalte haben. Um dies zu erreichen, werden Gewebe vor dem Warmpressvorgang bei mindestens 700 °C ausgelagert, um die funktionalen Gruppen auf der Oberfläche der Kohlen stofffasern zu reduzieren. Dies führt zu einer Abnahme der Faser-Matrix-Bindung im CFK-Körper, was während der Flüssigsilicierung zu einer gesteigerten Umsetzung der Kohlenstofffasern zu SiC führt. Auf diese Weise kann der Reibkörper als gradiertes Gefüge, d.h. der Keramikanteil bzw. SiC-Gehalt steigt in Richtung der Reibfläche, ausgeführt werden.

In einer weiteren Ausführungsform wird eine sehr dünne Reibschicht in Form einer Graphitfolie auf einem Kohlenstofffasergewebe oder einem Kohlenstofffaservlies aufgebracht, das während des Siliciervorgangs mit flüssigem Silicium infiltriert wird, so dass der Reibkörper aus einem Verbund aus einer oder mehreren Lagen kohlenstofffaserverstärkter SiC-Keramik und einer hoch SiC-haltigen Reibschicht besteht. Der Vorteil einer solchen Reibschicht besteht darin, dass die tribologischen Eigen schaften verbessert werden, der Verschleiß verringert wird und damit die Lebensdauer gesteigert werden kann. Außerdem kann die Temperaturverteilung im Reibkörper und im Tragkörper aufgrund der gesteigerten Wärmeleitfähigkeit der Reib schicht verbessert werden. Wichtig ist außerdem, dass die Reibschicht prozessintegriert, d. h. während der Silicierung, gefertigt werden kann. Anstelle einer Graphitfolie kann auch eine wässrige Schlickerschicht aus verschiedenen Kohlenstoff- und SiC- Pulverfraktionen eingesetzt werden.

In einerweiteren Ausführungsform ist die Oberfläche des Reibkörpers, die dem Tragkörper abgewandt ist und somit die Reibfläche bildet, endbearbeitet, während die gegenüberliegende Seite, die mit dem Tragkörper verbunden ist, in einem unbearbeiteten Zustand, der demjenigen nach einer Silicierung des Reibkörpers entspricht, vorliegt (sogenannter as-fired Zustand). Dadurch wird eine unbearbeitete Oberfläche zum Verkleben des Reibkörpers mit dem Tragkörper bereitgestellt, die eine retikuläre Struktur für das Klebemittel besitzt und dadurch eine hochfeste Haftverbindung zwischen Reibkörper und Tragkörper ergibt.

Um zu vermeiden, dass der Reibkörper thermisch überlastet wird, wird die Klebeschicht bzw. das Material der Klebeschicht, über die der Reibbelag mit dem Tragkörper verbunden ist, auf eine Wärmeleitfähigkeit größer 1 W/mK eingestellt. Hierzu kann in das Grundmaterial der Klebeschicht, zum Beispiel ein organischer oder anorganischer Kleber, ein Additiv, zum Beispiel Graphit oder Metall, in einer erforderlichen Menge eingebettet werden. Als organischer Kleber sind beispielsweise Epoxidharze, MMA (Methacrylsäuremethylester) oder Silicon geeignet, während als anorganischer Kleber silikatisch abbindende Wasserglas-basierte Adhäsiva verwendet werden können. Besonders bevorzugt ist Epoxidharz, da Epoxidharz einfach zu verarbeiten ist und gut additiviert werden kann. Als Klebeschicht wird vorzugsweise eine solche verwendet, die degradationsfrei, d.h. ohne Masseverlust und Formveränderung, einer wiederholten Temperaturbelastung von 200 °C standhält.

Besonders bevorzugt wird ein Reibkörper, der als geschlossener Ring ausgeführt ist. Ein solcher Ring ist in einfacherWeise handhabbar, um ihn mit dem Tragkörperzu verbinden; ein solcher Ring kann gegebenenfalls in mehrere Teilstücke segmentiert werden und kraftschlüssig über eine Klebung oder form- und kraftschlüssig durch Einlegung in Vertiefungen des Tragkörpers und Verklebung verbunden werden.

Durch die Art des für die erfindungsgemäße Reibeinheit verwendeten Reibkörpers ist eine Dicke des Reibkörpers, senkrecht zur Reibfläche gesehen, zwischen 0,5 mm und 5 mm, vorzugsweise 0,5 mm und 3 mm, noch bevorzugter von 0,5 mm bis 1 mm, einsetzbar. Um einen Reibkörper zu erhalten, der eine geringe Dicke von 1 mm, oder noch weniger, aufweist, eine entsprechend dicke Fasermatte als Prepreg (vorimprägniertes Halbzeug), das nicht zu einem Grünkörper verpresst werden muss, eingesetzt. Diese einlagigen Fasermatten werden anschließend pyrolysiert und sili- ciert. Es können so mit einer einlagigen Schicht auch Reibkörper mit einer Dicke von 0,1 mm bis 0,2 mm hergestellt werden. Diese dünnen C/SiC-Schichten sind flexibel, was Vorteile beim Aufkleben mit sich bringt. Eine raue Unterseite ergibt zusätzlich eine gute Verzahnung des Klebers mit dem Reibkörper.

Der Tragkörper kann aus Aluminium (AI) oder Magnesium (Mg) bestehen. Allerdings sind auch Materialien für den Tragkörper wie Grauguss, Stahl, Titan, MMC (Metal Matrix Composite) sowie Legierungen aus diesen Materialien einsetzbar. Für einen Tragkörper aus MMC wird insbesondere mit SiC-Partikeln verstärktes Aluminium verwendet. Der Anteil an SiC beträgt vorzugsweise 30 % ± 10 %, während der Anteil an Aluminium bzw. der Al-Legierung 70 % beträgt. Über den Anteil an SiC können die Warmfestigkeit und die tribologischen Eigenschaften eingestellt werden. Ein geringerer Anteil an SiC führt dazu, dass das AI in Folge der Wärmeentwicklung wäh rend des Reibvorgangs erweicht, während ein höherer Anteil an SiC die Thermoschockbeständigkeit reduziert. Für den Tragkörper können auch GFK (GFK = Glas faserverstärkter Kunststoff), SFK (Synthesefaserverstärkter Kunststoff) mit z.B. Ara- midfasern oder CFK (CFK = kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff) verwendet werden. Der Vorteil solcher Composites gegenüber Metallen ist ein geringes Gewicht (Dichte < 1,5 g/cm ³ ), eine hohe Steifigkeit und eine geringe thermische Ausdehnung, die auf dieselbe Größenordnung wie diejenige des Reibkörpers eingestellt werden kann. GFK/SFK sind kostengünstiger als CFK, was dann eingesetzt wird, wenn an Festigkeit und Steifigkeit besonders hohe Ansprüche gestellt werden. Besonders bevorzugt ist ein Tragkörper aus CFK, um den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Tragkörpers an die Ausdehnung des Reibkörpers anzunähern.

Es ist auch vorgesehen, den Innen- und/oder Außendurchmesser der ringförmigen Reibeinheit mit einer zykloiden (zum Beispiel sinusförmigen) Kontur zu versehen, die sich als Negativ in Form einer Nut in dem Tragkörper wiederfindet. In diese Nut wird der Reibkörper eingeklebt. Die Reibeinheit ist somit gegen ein Verdrehen geschützt und die Reibkräfte können über den Formschluss der Kontur zwischen Trag- und Reibkörper übertragen werden.

Es ist darauf hinzuweisen, dass unter die erfindungsgemäße Reibeinheit, wie sie vorstehend beschrieben ist, nicht nur scheibenförmige Reibeinheiten fallen, sondern auch trommelförmige Reibeinheiten, die beispielsweise für Trommelbremsen Anwendung finden. Hierzu ist der Tragkörper als geschlossene zylindrische Fläche ausgeführt und der Reibkörper wird am inneren Durchmesser der Bremstrommel aufgebracht. Auch für eine Trommelbremse können oder beliebig geformte Reib- und Kupplungsbeläge die vorstehend beschriebenen Angaben, die den Reibkörper und den Tragkörper betreffen, analog übertragen werden. Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeich nung zeigt

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Reibeinheit gemäß der Erfindung in Form einer Brems- oder Kupplungsscheibe,

Figur 2 einen Schnitt durch die Reibeinheit entlang der Schnittlinie l-l in Figur 1,

Figur 3 eine perspektivische Ansicht einer Reibeinheit entsprechend der Figur 1 mit einer zusätzlichen Zentrierung des Reibkörpers an dem Tragkörper,

Figur 4 einen Schnitt durch die Reibeinheit entlang der Schnittlinie IV-IV in Figur 3,

Figur 5 eine weitere Brems- oder Kupplungsscheibe in einer Draufsicht mit einer Zentrierung des Reibkörpers an dem Tragkörper mittels Stegen,

Figur 6 eine vergrößerte Ausschnittsansicht der Oberfläche des Reibkörpers, wie er in den Anordnungen der Figuren 1 bis 5 verwendet wird, mit einer Mar kierung der Faserrichtungen in der Gewebelage,

Figur 7 eine vergrößerte Ausschnittsansicht der Oberfläche des Reibkörpers ent sprechend der Figur 6 mit einer Markierung einer zusätzlichen Faserrichtung in der Gewebelage,

Figur 8 einen Teilausschnitt einer Reibeinheit in Form einer Brems- oder Kupplungsscheibe mit einem Reibkörper, dessen Fasern in radialer und tangentialer Richtung zu einem Drehpunkt der Brems- oder Kupplungsscheibe verlaufen, und

Figur 9 eine Schnittdarstellung entsprechend Figur 2, jedoch mit einem Tragkör per, der am äußeren Radius eine Verdickung aufweist, welche senkrecht zur Reibfläche dünner ist, als die Dicke des Reibkörpers.

Die Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Reibeinheit, die als Bremsoder Kupplungsscheibe eingesetzt werden kann. Diese Reibeinheit umfasst einen scheibenförmigen Tragkörper 1, wobei der Drehpunkt mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichnet ist. Der Tragkörper 1 ist in einen mittleren, nabenförmigen Teil 3 mit Montagelöchern 4, einen äußeren Tragring 5 und Speichenteilen 6, die den naben förmigen Teil 3 mit dem Tragring 5 verbinden, unterteilt.

Wie die Figur 1 zeigt, ist auf der einen Außenseite des Tragrings 5 ein Reibkörper 7, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mittels einer Klebeschicht 8, wie dies die Schnittdarstellung der Figur 2 verdeutlicht, befestigt.

Während der Tragkörper 1 der Figur 1 den Reibkörper 7 nur auf einer Seite zeigt, ist in der Schnittdarstellung der Figur 2 als weitere Ausgestaltung der Reibeinheit auf der gegenüberliegenden Seite des Tragrings 5 des Tragkörpers 1 ein weiterer Reibkörper 7, mit dem Tragring 5 über eine Klebeschicht 8 verklebt, in unterbrochener Linie dargestellt.

Der Reibkörper 7 ist im Wesentlichen aus einer kohlenstofffaserverstärkten SiC- Keramik aufgebaut, die aus mindestens einer Lage einer Gewebe- oder Vliesschicht, auch als Gewebe- oder Vliesmatte bezeichnet, aus Kohlenstofffasern 9, die in Silicium, Kohlenstoff und Siliciumcarbid eingebettet sind, besteht. Allerdings sind in der gezeigten Ausführungsform der Figur 2 zwei Gewebelagen 10 übereinander gelegt. Diese Struktur aus den zwei Gewebelagen 10 bilden lageübergreifend die C/SiC- Keramik.

Der Tragkörper 1 ist aus Aluminium oder Magnesium gefertigt, das zum einen ein geringes Gewicht aufweist und zum anderen eine hohe Wärmeleitfähigkeit (> 150 W/mK) und Wärmekapazität (> 800 J/kgK) zeigt. Ebenfalls werden durch den Tragkörper die durch die Bremsung entstehenden mechanischen Lasten aufgenommen.

Als Material für die Klebeschicht 8 wird vorzugsweise dann, wenn der Tragkörper 1 aus Aluminium oder Magnesium besteht, ein organisches oder anorganisches Klebemittel eingesetzt, das eine Wärmeleitfähigkeit größer 1 W/mK aufweist. In jedem Fall wird die Wärmeleitfähigkeit des Klebemittels für die Klebeschicht 8 so eingestellt, dass sie an die Wärmeleitfähigkeit sowohl des Reibkörpers 7 als auch des Tragkör- pers 1 angepasst ist. Hierzu können in das Klebemittel zusätzliche Additive, wie Graphit oder Metall, eingebettet werden.

Beispiele für ein solches Klebemittel sind gefüllte organische Klebstoffe, wie Epoxidharzkleber oder Methacrylsäuremethylester, oder anorganische Kleber, wie bei spielsweise Wassergläser.

Da Reibeinheiten, wie sie hier beschrieben sind, vorzugsweise in Elektrofahrzeugen als Notbremse zusätzlich zu einem rekuperativen Bremsen über den als Generator betriebenen Antriebsmotor eingesetzt werden und daher nur kurzzeitig belastet wer den, müssen die Reibeinheiten, und damit auch die Klebeschichten 8, wiederholten Temperaturen von nur 200 °C bis 250 °C degradationsfrei standhalten.

In der Ausführungsform der Figur 1 ist der Reibkörper 7 als geschlossener Ring ausgeführt. Es ist aber auch vorgesehen, dass der Reibkörper 7 in mehrere Abschnitte oder Teilstücke, in Umfangsrichtung gesehen, segmentiert ist, wie dies in Figur 5 dargestellt ist.

Die Dicke des Reibkörpers 7, mit dem Bezugszeichen 11 in Figur 2 bezeichnet, senkrecht zur Reibfläche gesehen, liegt zwischen 1 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 1 mm und 3 mm und noch bevorzugter bis etwa 1 mm. Die Dicke 11 des Reibkörpers 7 wird über die Anzahl der übereinandergeschichteten Gewebelagen 10, die für den Aufbau des Reibkörpers 7 verwendet werden, eingestellt. So ist auch vorgesehen, einen sehr dünnen Reibkörper 7 auf dem Tragkörper 1 anzuordnen, der aus nur einer Gewebelage 10 aufgebaut ist. Auf diese Art und Weise sind Reibkörper 7 erhältlich, die eine Dicke 11 von nur 0,1 mm bis 0,3 mm haben und als Flächen element eine gewisse Flexibilität zeigen, was für eine Befestigung an dem Tragkörper 1 vorteilhaft sein kann.

Um eine sehr geringe Dicke 11 des Reibkörpers 7 zu erreichen, wird eine einzelne Prepreglage, die pyrolysiert und siliciert wird, eingesetzt.

Da beim Bremsvorgang hohe Kräfte auf den Reibkörper 7, bei der gezeigten Bremsoder Kupplungsscheibe in tangentialer Richtung, übertragen werden, sind in der Aus- führungsform der Reibeinheit, die in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, für eine Zentrierung stift- oder stegförmige Teile 12 vorgesehen, die von dem Tragkörper 1 vorstehen und in korrespondierende Bohrungen 13 in dem Reibkörper 7 eingreifen, wodurch der Reibkörper 7 an dem Tragkörper 1 zusätzlich zentriert gehalten ist.

Wie anhand der Schnittdarstellung der Figur 4 zu erkennen ist, haben die stift- oder stegförmigen Teile 12 eine Höhe senkrecht zur Reibfläche bzw. senkrecht zur Auflagefläche des Reibkörpers 7 auf dem Tragkörper 1, die geringer ist als die Dicke 11 des Reibkörpers 7. Hierdurch wird erreicht, dass die Endflächen 14 der stift- oder stegförmigen Teile 12 nicht als Reibfläche aber dennoch zur Kraftaufnahme dienen.

Die stift- oder stegförmigen Teile 12 haben anwendungsspezifisch einen kreisrunden, elliptischen oder rechteckigen Querschnitt.

Während der keramische Reibkörper 7 der Figur 1 aus zwei Gewebelagen 10 aufge baut ist, enthält der Reibkörper 7 der Ausführungsform der Figur 3 drei Gewebelagen 10.

Die Ausführungsform der Figur 5, die eine Draufsicht auf die scheibenförmige Reibeinheit zeigt und in ihrem Aufbau im Wesentlichen demjenigen der Figuren 1 und 3 entspricht, umfasst einen Reibkörper 7, der in Umfangsrichtung gesehen in drei Segmente 15 unterteilt ist, die sich in Bezug auf den Drehpunkt 2 jeweils über ein Winkelsegment von 120° erstrecken. Benachbarte Segmente 15 sind durch Stege 16 voneinander getrennt, die von dem Tragkörper 1 , vergleichbar mit den stift- oder stegförmigen Teilen 12 der Ausführungsform der Figur 3, vorstehen. Diese Stege 16 dienen insbesondere dazu, die Segmente 15 und damit den Reibkörper 7 in tangentialer Richtung gegen ein Verschieben durch beim Bremsvorgang wirkende Kräfte zu fixieren.

Die Figuren 6 und 7 zeigen vergrößerte Ausschnitte der Oberfläche des Reibkörpers 7, wie er in den Reibeinheiten der Figuren 1 bis 5 verwendet wird. Mit den strichpunktierten Linien 17 sind zwei Faser-Hauptrichtungen, die unter einem annähernd rechten Winkel zueinander ausgerichtet sind, markiert, in denen die Fasern der Gewebelage 10 verlaufen. Derartige Gewebelagen oder Gewebematten 10 werden dann eingesetzt, wenn der Reibkörper 7 aus einer Lage oder aus zwei Lagen aufgebaut ist. Sollte der Reibkörper 7 eine weitere, zusätzliche Gewebelage 10 enthalten, wird diese zwischen den zwei Gewebelagen 10 mit einer Faserorientierung, markiert durch die durchgezogenen Linien 18, eingebracht, die zu den Faser-Hauptrichtungen 17 unter einem Winkel von 45° verlaufen. Hierdurch ergibt sich eine hochfeste und quasi-isotrope Struktur des keramisierten Reibkörpers 7.

Figur 8 zeigt einen Teilausschnitt einer Reibeinheit, vergleichbar mit den zuvor be schriebenen Reibeinheiten, mit einem Reibkörper 7, dessen Fasern in radialer Rich tung, mit dem Bezugszeichen 19 bezeichnet sind, und in tangentialer Richtung, mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet, zu dem Drehpunkt 2 der Brems- oder Kupplungsscheibe verlaufen. Diese Gewebelagen 10 können von einem endlosen Spiralgewebe, durch Ablängen, entnommen werden, wodurch sich annähernd kein Materialverschnitt bei der Herstellung von ringförmigen Reibkörpern ergibt. Außerdem ist diese Ausrichtung der Fasern für einen konstanten Reibwert sowie für eine durch die lastgerechte Faserorientierung hohe anwendungsspezifische Festigkeit im Umfangs richtung von Vorteil.

Die Figur 9 zeigt eine Schnittdarstellung entsprechend Figur 2. Gegenüber der Ausführungsform der Figur 2 ist der Reibkörper 7 zu dem radial äußeren Rand oder der Umfangskante 21 des Tragkörpers 1 nach innen zum Drehpunkt 2 hin geringfügig versetzt. Der Tragkörper 1 umschließt den Reibkörper 7 am äußeren Durchmesser, um Fliehkräfte aufzunehmen und den Reibkörper zu zentrieren.

Während in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Reibkörper 7 mit dem Tragkörper 1 durch eine Klebeschicht 8 verklebt ist, ist auch vorgesehen, den Reibkörper 7 an dem Tragkörper 1 zu verschrauben oder anzunieten. Allerdings ist ein Verkleben gerade für die Reibkörper 7 mit einer sehr geringen Dicke von Vorteil, zumal der Reibkörper 7 aus zwei bis fünf, bevorzugter jedoch aus zwei oder drei, Gewebelagen oder -schichten, besteht, und auch für einen Reibkörper 7, der aus nur einer Gewebelage besteht. Nachfolgend werden verschiedene Beispiele für die Herstellung einer Reibeinheit und/oder eines Reibkörpers beschrieben, insbesondere solcher, die in den Figuren gezeigt sind.

Beispiel 1:

Es wird ein kreisrunder, bremsscheibenförmiger Tragkörper 1 aus einem Leichtme tall, wie beispielsweise Aluminium oder Magnesium, hergestellt. Aluminium besitzt eine hohe Wärmeleitfähigkeit sowie eine hohe spezifische Wärmekapazität. Auf diesen Tragkörper 1 wird ein auf einem CFK-Grünkörper basierender Reibkörper 7, be stehend aus 1 bis 3 Gewebelagen 10, mit einem 2-Komponenten Epoxidharzkleber aufgeklebt, der mit Aluminiumpulver gefüllt ist, um die Wärmeleitfähigkeit der Klebe schicht 8 zu erhöhen. Das Aluminiumpulver besitzt eine Korngröße von 0,5 bis 50 pm. Der Reibkörper 7 wird als dreigeteilter Reibring (in Kreissegmenten 15 von 118° bis 119°) ausgeführt und wird in eine in den Tragkörper 1 eingebrachte Nut, unterteilt durch drei Stege 16, eingeklebt (vgl. Figur 5). Die Stege 16 tragen in dieser Ausführung dazu bei, die auftretenden Umfangskräfte aufzunehmen.

Das Ausgangsmaterial des Reibkörpers, der CFK-Grünkörper, besteht aus 1 bis 3 Gewebelagen eines Kohlenstofffaser-Leinwandgewebes mit einer duromeren Phenolharzmatrix, die in einem Warmpressvorgang bei 170 °C unter einem Pressdruck von 1 bis 2 MPa zu einem CFK-Körper verpresst und anschließend bei 300 °C ge tempert werden. Der CFK-Körper wird bei 900 °C unter Stickstoffatmosphäre zu einem C/C-Körper pyrolysiert und anschließend bei 1600 °C unter Vakuum carboni- siert. Der carbonisierte C/C-Körper wird mittels Flüssigsilicierung bei 1600 °C unter Vakuum mit flüssigem Silicium infiltriert, wobei der C/SiC-Reibkörper entsteht. Aus dem Reibkörper werden mittels Wasserstrahlschneidens die entsprechenden Konturen der Reibringabschnitte 15 ausgearbeitet.

Die C/SiC-Reibringabschnitte 15 werden auf den Tragkörper 1 in einer heizbaren Presse bei ca. 80 °C und einem Druck von etwa 0,1 bis 1 MPa mit dem Zwei- Komponeten Epoxidharzkleber verklebt, wobei der Kleber in der Presse ausgehärtet wird. Abschließend werden die Reibflächen des Reibkörpers 7 auf die gewünschte Oberflächengüte planparallel geschliffen. Beispiel 2:

Ein Reibkörper 7 aus einer Kohlenstofffaser-Spiralgewebslage mit eingewebter PEEK-Matrix (PEEK = Polyetheretherketon) wird in einem Warmpressvorgang ver- presst. Die Presstemperatur beträgt (im Gegensatz zu Beispiel 1) 400 °C und der Pressdruck beträgt unverändert 1 bis 2 MPa. Der daraus erhaltene ringförmige Grünkörper des Reibkörpers 7 wird analog zu Beispiel 1 im LSI-Prozess zu einem C/SiC-Reibkörper weiterverarbeitet. In diesen ringförmigen Reibkörper 7 werden im mittleren Radius Löcher, beispielsweise durch Bohren, Erodieren, Fräsen oder Stan zen, eingebracht. Der Vorteil dieses Reibkörpers 7 besteht in der Orientierung der Fasern 19, 20, welche unabhängig vom axialen Drehwinkel der Reibeinheit, beispielsweise einer Bremsscheibe, relativ zum Bremsbelag immer gleich ist (siehe Fi gur 8). Dies führt zu einem besonders stabilen Reibwert. Ebenfalls ist die Faserorien tierung innerhalb des Spiralgewebes für die Aufnahme der Reibkräfte ideal. Ferner kann das Spiralgewebe endkonturnah gefertigt werden, so dass kein Verschnitt bzw. Materialverlust entsteht.

Der Tragkörper 1 besteht aus einem mit SiC-Pulver gefüllten Aluminium (MMC - Me- tal Matrix Composite), welches sich u. a. durch eine erhöhte Temperaturbeständigkeit (bis über 250 bis 350 °C und eine gegenüber einem Tragkörper ohne SiC-Füllstoffe höhere Steifigkeit (gesteigertes E-Modul von über 100 GPa) auszeichnet. Der Trag körper 1 verfügt, korrespondierend zu den in den Reibkörper 7 eingebrachten Löchern 13, über Stifte 12, die dazu dienen, beispielsweise während einer Bremsung entstehende Reibkräfte aufzunehmen (siehe Figuren 3 und 4). Aufgrund der gegenüber metallischen Grundkörpern ohne Füllstoff höheren Temperaturbeständigkeit des MMC-Tragkörpers 1 wird der Reibkörper 7 mit einem auf Wasserglas basierten Kleber (Klebeschicht 8) auf den Tragkörper 1 aufgeklebt.

Beispiel 3:

Es wird ein Reibkörper 7 hergestellt, der einen gradierten Keramikgehalt (SiC- Gehalt) in Dickenrichtung (axiale Richtung des Tragkörpers 1) aufweist. Der Reibkörper 7 besteht aus vier Gewebelagen 10 eines Kohlenstofffasergewebes, wobei drei der Gewebelagen 10 vor einem Warmpressvorgang in einem Ofen bei verschie- denen Temperaturen unter Stickstoffatmosphäre ausgelagert (im Hochtemperatur ofen eine Stunde bei der betreffenden Temperatur gehalten) werden. Die am weitesten vom Tragkörper 1 entfernte Gewebelage 10 wird bei 900 °C, die darauffolgende Gewebelage 10 bei 800 °C und die sich anschließende Gewebelage 10 bei 700 °C Maximaltemperatur vorbehandelt. Die Gewebelagen 10 werden anschließend entsprechend gestapelt und im Warmpressverfahren beispielsweise mit einem Phenolharz (analog Beispiel 1) zu einem CFK (kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff) verarbeitet und dann zu einem C/SiC-Reibkörper 7 prozessiert.

Durch die Auslagerung der Kohlenstofffasergewebe werden funktionale Gruppen auf der Oberfläche der Kohlenstofffasern abgebaut, welche für die Stärke der Faser- Matrix-Bindung verantwortlich sind. Mit steigender Auslagerungstemperatur (beginnend bei ca. 700 °C) nimmt die Anzahl der funktionellen Gruppen auf der Oberfläche der Kohlenstofffasern ab und somit verringert sich auch die Faser-Matrix-Bindung. Die reduzierte Faser-Matrix-Bindung führt während der Pyrolyse zu einem mehr oder minder ausgeprägten Ablösen der Matrix von den Kohlenstofffasern. Je höher die Vorbehandlungstemperatur ist, desto niedriger ist die Faser-Matrix-Bindung und um so ausgeprägter die Ablösung der Matrix von den Kohlenstofffasern. Diese Ablösung der Matrix von den Kohlenstofffasern der Gewebe führt während der Flüssigsilicie- rung zu einem stärkeren Faserangriff (d.h. Umsetzen der Kohlenstofffasern zu SiC) durch das Silicium und somit zu einem höheren SiC-Gehalt. Durch die unterschiedli chen Auslagerungstemperaturen der Gewebe kann ein gradierter SiC-Gehalt innerhalb des Reibkörpers 7 eingestellt werden.

Der gesteigerte SiC-Gehalt (bis zu 60 Gew.-% im Vergleich zu ca. zu 20 Gew.-% ohne Vorbehandlung) an der Reiboberfläche des Reibkörpers 7 bietet mehrere Vorteile. Einerseits führt der höhere SiC-Gehalt zu einer höheren Wärmeleitfähigkeit (Steigerung durch den erhöhten SiC-Gehalt, beispielsweise von 6 bis 8 W/mK auf 18 bis 24 W/mK) und somit zu einer verbesserten und gleichmäßigeren Wärmeverteilung im Reibkörper 7. Ferner führt der erhöhte SiC-Gehalt zu verbesserten tribologischen Eigenschaften (höhere Reibwerte) sowie zu einer gesteigerten Verschleißbeständigkeit. Der MMC-Tragkörper 1 verfügt über durchgehende Bohrungen, die zur Aufnahme von Hohlnieten dienen. Die Reibeinheit ist als Bremsscheibe ausgeführt und verfügt über zwei Reibkörper 7 auf den beiden axial äußeren Reibflächen. In den Reibkörper 7 werden Löcher 13, beispielsweise durch Bohren, Erodieren, Fräsen oder Stanzen, eingebracht, die mit den Bohrungen des Tragkörpers 1 korrespondieren. Anschließend werden die beiden Reibkörper 7 mit dem Tragkörper 1 über Hohlnieten verbunden und gefügt.

Beispiel 4:

Es wird ein Reibkörper 7 mit einer hoch (70 %) SiC-haltigen Reibschicht versehen. Diese Reibschicht wird nach der Carbonisierung des Reibkörpers 7 in Form eines SiC- und Kohlenstoff-haltigen Schlickers auf den C/C-Körper aufgebracht und anschließend getrocknet. Bei dem Schlicker handelt es sich um eine wässrige Dispersion aus C- und SiC-Partikeln. Der C/C-Körper wird analog Beispiel 1 mit flüssigem Silicium infiltriert, dabei wird auch die Schlickerschicht infiltriert und es kommt in situ zu einer SiC-Reibschichtbildung. Der Reibkörper 7 wird anschließend auf einen Tragkörper 1, der aus einem Kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) mit Epoxidharzmatrix besteht, mit einem MMA-Kleber (Methacrylsäuremethylester) aufgeklebt.

Die hoch SiC-haltige Reibschicht (maximal ca. 60 bis 70 Gew.-% SiC) bietet den Vorteil, dass sie verbesserte tribologische Reibeigenschaften sowie eine höhere Ver schleißbeständigkeit aufweist. Ferner weist die Reibschicht eine hohe Wärmeleitfä higkeit auf, was zu einer homogenen Wärmeverteilung innerhalb des Reibkörpers 7 führt.

Der Anteil an SiC sollte hoch gewählt werden, allerdings erhöht sich damit die Sprödigkeit des Reibkörpers und die Thermoschockbeständigkeit wird geringer. Daher wurde ein Anteil an SiC in der äußersten Lage der Reibschicht von 60 bis 70 Gew.-% als besonders geeignet ermittelt. Im Kernbereich der Reibschicht ist ein SiC-Gehalt von 20 bis 30 Gew.-% besonders geeignet, wodurch der Fasergehalt im Kernbereich höher ist. Im gesamten Reibkörper wird dadurch die Sprödigkeit geringer und die Thermoschockbeständigkeit erhöht sich. Mit dem hohen Anteil an SiC in der Reibschicht wird ein hoher Reibwert erzielt.

Der CFK-Tragkörper bietet ebenfalls Vorteile. Einerseits kann durch eine geeignete Faserarchitektur bzw. durch eine lastorientierte Faserorientierung innerhalb des Tragkörpers 1 eine hohe Festigkeit des Tragkörpers 1 bei gleichzeitig sehr niedrigem Gewicht und hoher Energieabsorption realisiert werden. Ebenfalls ist die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Reib- und Tragkörper bei der Verwendung eines CFK-Tragkörpers sehr gering, was zu einer sehr guten Verbindung mittels Klebung führt.

Bei denselben Abmessungen einer Reibeinheit kann durch die Verwendung eines CFK-Tragkörpers im Vergleich zu einem metallischen oder MMC Tragkörper das Gewicht um ca. 50 % verringert werden.