CUERPO DE FRICCION DE UNA PIEZA CON UN SOPORTE Y REVESTIMIENTO DE FRICCION SITUADO SOBRE EL ASI COMO PROCEDIMIENTO PARA SU FABRICACION.

Cuerpo de fricción de una pieza con un soporte y como mínimo un revestimiento de fricción situado sobre él,

a base de materiales de fricción que contienen fibras de refuerzo, aglutinantes termoendurecidos y aditivos habituales, caracterizado porque el como mínimo un revestimiento de fricción está unido con el soporte en una unión material firme y a través de las fibras de refuerzo que atraviesan la capa límite entre soporte y revestimiento de fricción en una unión con arrastre de forma

Cuerpo de fricción de una pieza con un soporte y revestimiento de fricción situado sobre él así como procedimiento para su fabricación.

Es objeto de la invención un cuerpo de fricción de una pieza con un soporte y como mínimo un revestimiento de fricción situado sobre él, a base de materiales de fricción que contienen fibras de refuerzo, aglutinantes termoendurecidos y aditivos habituales, así como un procedimiento para su fabricación.

Cuerpos de fricción que en una matriz de aglutinante endurecido bajo la acción de calor y presión contienen fibras de refuerzo, agentes deslizantes, abrasivos, materiales inorgánicos y cargas, se usan en gran escala en las más diversas áreas de la técnica, a saber como revestimientos de frenos, de embragues o de fricción. Estos cuerpos de fricción comprenden en general un soporte o una placa de soporte de metal o de plástico y al menos un revestimiento de fricción situado sobre él. La unión entre el revestimiento de fricción y el soporte se realiza en general por medio de remachado o de pegado. El soporte metálico puede estar presente en forma de una placa o cubo con dentado interior o exterior o bien igualmente como soporte de zapata de frenos.

El revestimiento de fricción se fabrica normalmente mediante unión forzada a presión de los correspondientes materiales de fricción con calor y estampándolo o recortándolo. El revestimiento de fricción fabricado de esta manera se pega o remacha a continuación sobre el soporte, que puede ser de metal o de un material plástico inyectado. Los adhesivos usados para ello contienen disolventes y se endurecen a alta temperatura en el horno, liberándose entonces los disolventes. Los adhesivos de dos componentes asimismo usados no poseen la resistencia a la temperatura que es necesaria para el uso de los cuerpos de fricción.

El remachado de los revestimientos de fricción con el soporte es complejo y caro y ofrece sólo una fijación por puntos del revestimiento de fricción, de tal manera que éste puede abombarse entre los remaches. Otra gran desventaja adicional son los elevados costes de fabricación de los soportes de metal, en especial si presentan un dentado en el interior o en el exterior que deben poseer una gran precisión de adaptación. Por último, debido a la diferente dilatación térmica del soporte metálico y del revestimiento de fricción se producen problemas por alabeamiento de los revestimientos de fricción y desprendimiento del soporte.

Así, el documento DE 21 09 907 A da a conocer un revestimiento para frenos de vehículos, en especial una zapata de freno que consta de varias piezas de diferente naturaleza que están unidas entre sí mediante unión material firme, en concreto mediante pegado. El pegado de estas piezas individuales entre sí y con el necesario soporte, que por ejemplo es de acero, no sólo es costoso debido a la preparación de este soporte metálico y del necesario adhesivo, sino que puede no resultar satisfactorio en lo que respecta a la unión requerida de las piezas del cuerpo de fricción entre sí y con el soporte.

Del documento DE 39 05 627 C2 se conoce un procedimiento para la fabricación de un cuerpo de freno para un freno de disco que presenta una placa de base lisa y, como revestimiento de fricción, un soporte sobre la placa de base con al menos dos secciones de soporte con diferentes propiedades de fricción. El procedimiento consiste en que los materiales configurados de modo granulado y asignados a las distintas secciones de soporte, que dependiendo de las correspondientes secciones de soporte pueden contener por ejemplo porciones diferentes de abrasivos, se introducen en un bastidor de moldeo que presenta una unidad de subdivisión que separa entre sí las diferentes secciones de soporte y, al mismo tiempo, se moldean mediante tratamiento con presión todas las secciones de soporte sobre la placa de base y las secciones de soporte se someten sobre la placa de base a un tratamiento térmico bajo presión.

El documento EP 0 859 164 A1 da a conocer un elemento de fricción, en especial para un freno de vehículos o un embrague de fricción, poseyendo el elemento de fricción un soporte de revestimiento y fijo sobre él un revestimiento de fricción, que según el grado de abrasión presenta un coeficiente de rozamiento µ variable para evitar de esta manera que se produzcan ruidos no deseados durante el funcionamiento.

Los cuerpos de fricción conocidos según el estado actual de la técnica con un soporte y como mínimo un revestimiento de fricción dispuesto sobre él no resultan satisfactorios en tanto que se fabrican de un modo costoso por separado como revestimiento de fricción y soporte y después deben unirse entre sí, por ejemplo mediante adherencia o remachado, métodos de fijación estos que con frecuencia no presentan la resistencia necesaria para la práctica, de tal modo que el revestimiento de fricción situado sobre el soporte puede deformarse o dado el caso incluso desprenderse.

El objetivo de la presente invención consiste en crear un cuerpo de fricción de una sola pieza del tipo indicado al principio, en el cual el revestimiento de fricción y el soporte se fabriquen en una única etapa de trabajo y se unan entre sí, siendo posible sin más conferir al revestimiento de fricción por un lado y al soporte por otro lado las propiedades requeridas para cumplir su misión y conseguir, no obstante, una unión homogénea de estas piezas. Otro objetivo consiste en crear un cuerpo de fricción de una pieza de este tipo que presente como mínimo dos zonas con diferentes propiedades de rozamiento y/o propiedades mecánicas y que, con ello, posea sobre una o las dos superficies de fricción zonas con diferentes propiedades de rozamiento. Para eso, las superficies de fricción deben estar dispuestas también en forma de varias capas superpuestas y con diferentes grosores de capa, o bien pueden estar conformadas por segmentos o campos de formas arbitrarias, unos junto a otros y con diferentes propiedades de rozamiento, de tal manera que se consiga que el comportamiento de fricción se adapte exactamente a los requisitos técnicos para el uso para el que van destinadas. En todos los casos hay que asegurar que el o los revestimientos de fricción estén unidos entre sí y con el soporte de manera tal que resulte un aumento notable de la resistencia al cizallamiento entre las diversas piezas o capas y, con ello, un aumento de las propiedades de resistencia del cuerpo de fricción.

Este objetivo se consigue conforme a la invención uniendo el revestimiento de fricción con el soporte en una unión material firme y en arrastre de forma mediante fibras de refuerzo, que atraviesan la capa límite entre soporte y revestimiento de fricción.

Es objeto de la invención, por lo tanto, el cuerpo de fricción de una pieza conforme a la reivindicación 1. Las reivindicaciones subordinadas se refieren a formas de realización preferidas de este objeto de la invención así como a un procedimiento para la fabricación de este cuerpo de fricción de una pieza conforme a la invención.

Por consiguiente, la reivindicación 1 se refiere a un cuerpo de fricción de una pieza con un soporte y como mínimo un revestimiento de fricción situado sobre él, a base de materiales de fricción que contienen fibras de refuerzo, aglutinantes termoendurecidos y aditivos habituales, que se caracteriza porque como mínimo un revestimiento de fricción está unido con el soporte en una unión material firme y en arrastre de forma mediante fibras de refuerzo que atraviesan la capa límite entre soporte y revestimiento de fricción.

En el caso del cuerpo de fricción de una pieza conforme a la invención, por consiguiente, tanto el soporte como también el como mínimo un revestimiento de fricción situado encima de él son de materiales de fricción endurecidos a base fibras de refuerzo, aglutinantes termoendurecibles y aditivos habituales. Los componentes y las proporciones de cantidades de los materiales de fricción para el soporte y el como mínimo un revestimiento de fricción dispuesto sobre él, se seleccionan de tal manera que se consiguen las propiedades requeridas para cumplir las correspondientes misiones, a saber, que puedan presentar por un lado los coeficientes de rozamiento pretendidos del revestimiento de fricción y por otro lado los necesarios valores de resistencia para el soporte, los taladros, los engranajes o cualquier otra forma de arrastre de cualquier tipo que puedan fabricarse en un proceso de prensado usando moldes de prensado correspondientes en una etapa de trabajo con alta precisión de prensado.

Conforme a una forma...

1. Cuerpo de fricción de una pieza con un soporte y como mínimo un revestimiento de fricción situado sobre él, a base de materiales de fricción que contienen fibras de refuerzo, aglutinantes termoendurecidos y aditivos habituales, caracterizado porque el como mínimo un revestimiento de fricción está unido con el soporte en una unión material firme y a través de las fibras de refuerzo que atraviesan la capa límite entre soporte y revestimiento de fricción en una unión con arrastre de forma.

2. Cuerpo de fricción conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque los materiales de fricción del al menos un revestimiento de fricción y del soporte están unidos entre sí en unión material firme y mediante punzonado de las fibras de refuerzo contenidas en los materiales de fricción, antes del endurecimiento de los materiales de fricción en un molde de prensado correspondiente al cuerpo de fricción que hay que fabricar bajo la acción de calor y presión, en arrastre de forma desde las superficies exteriores del cuerpo de fricción.

3. Cuerpo de fricción conforme a la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque presenta como mínimo dos revestimientos de fricción con propiedades de rozamiento y/o propiedades mecánicas diferentes, que están unidos con el soporte y/o entre sí en una unión material firme y a través de las fibras de refuerzo que atraviesan la capa límite entre soporte y revestimiento de fricción y/o entre las capas de revestimiento en una unión con arrastre de forma.

4. Cuerpo de fricción conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque el soporte y el revestimiento de fricción o los revestimientos de fricción son de materiales de fricción del mismo o diferente tipo con propiedades de rozamiento y/o propiedades mecánicas iguales o diferentes correspondientes.

5. Cuerpo de fricción conforme como mínimo a una de las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque los materiales de fricción iguales o diferentes de los revestimientos de fricción y del soporte están unidos en una unión material firme y entre sí y con el soporte en arrastre de forma mediante el punzonado de las fibras de refuerzo contenidas en los diferentes materiales de fricción de estas zonas, antes del endurecimiento de los materiales de fricción en un molde de prensado correspondiente al cuerpo de fricción que hay que fabricar bajo la acción de calor y presión, desde las superficies exteriores del cuerpo de fricción.

6. Cuerpo de fricción conforme como mínimo a una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el como mínimo un revestimiento de fricción está dispuesto en forma de capa sobre el soporte.

7. Cuerpo de fricción conforme como mínimo a una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los como mínimo dos revestimientos de fricción con distintas propiedades de rozamiento están dispuestas una junto a otra sobre el soporte y forman una superficie de fricción común con propiedades de rozamiento y/o propiedades mecánicas distintas en las correspondientes zonas de la superficie.

8. Cuerpo de fricción conforme a la reivindicación 7, caracterizado porque uno de los como mínimo dos revestimientos de fricción rodea al revestimiento o a los otros revestimientos de fricción formando una superficie de fricción común con propiedades de rozamiento y/o propiedades mecánicas distintas en las correspondientes zonas de la superficie.

9. Cuerpo de fricción conforme a la reivindicación 8, caracterizado porque uno de los como mínimo dos revestimientos de fricción está presente en forma de uno o varios segmentos o campos de forma discrecional, que están incluidos en el material de fricción del otro revestimiento de fricción formando una superficie de fricción común con propiedades de rozamiento y/o propiedades mecánicas distintas en los correspondientes segmentos o campos.

10. Cuerpo de fricción conforme como mínimo a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el soporte está dispuesto en forma de una capa entre dos revestimientos de fricción con propiedades de rozamiento y/o propiedades mecánicas iguales o distintas, que está unida en una unión material firme y en arrastre de forma con los dos revestimientos de fricción mediante el punzonado de las fibras de refuerzo contenidas en los materiales de fricción de los revestimientos de fricción exteriores con propiedades de rozamiento iguales o distintas, antes del endurecimiento de los materiales de fricción en un molde de prensado correspondiente al cuerpo de fricción que hay que fabricar bajo la acción de calor y presión.

11. Cuerpo de fricción conforme como mínimo a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque contiene del 10 al 60% en peso, preferentemente del 20 al 50% en peso de fibras de refuerzo, con referencia al peso total del cuerpo de fricción.

12. Cuerpo de fricción conforme como mínimo a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque contiene fibras de refuerzo orgánicas y/o inorgánicas.

13. Cuerpo de fricción conforme a la reivindicación 12, caracterizado porque como fibras de refuerzo contiene fibras de vidrio, fibras de cerámica, fibras de óxido de aluminio, fibras de carbono, fibras de aramida, fibras de acero o una mezcla de fibras de este tipo.

14. Cuerpo de fricción conforme como mínimo a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque las fibras de refuerzo presentan una longitud de fibra media que equivale como mínimo a la mitad del grosor del como mínimo un revestimiento de fricción.

15. Cuerpo de fricción conforme a la reivindicación 14, caracterizado porque las fibras de refuerzo presentan una longitud de fibra media de 3 a 15 mm, preferentemente de 5 a 10 mm.

16. Procedimiento para la fabricación del cuerpo de fricción de una pieza conforme como mínimo a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque los materiales de fricción que contienen fibras de refuerzo, aglutinantes termoendurecibles y aditivos habituales para el soporte y el como mínimo un revestimiento de fricción se ensamblan en la forma y la disposición deseadas, se punzonan de tal manera las fibras de refuerzo contenidas en los materiales de fricción del conjunto ensamblado que como mínimo las fibras de refuerzo del material de fricción del como mínimo un revestimiento de fricción atraviesan al menos en parte el material de fricción del soporte y/o el material de fricción del otro revestimiento de fricción, y el producto intermedio punzonado se endurece bajo la acción de calor y presión en un molde de prensado correspondiente al cuerpo de fricción que hay que fabricar.

17. Procedimiento conforme a la reivindicación 15 o 16, caracterizado porque el punzonado se lleva a cabo mediante el hincado al menos parcial de las fibras de refuerzo del como mínimo un revestimiento de fricción en el soporte y/o el otro revestimiento de fricción.

18. Procedimiento conforme a la reivindicación 17, caracterizado porque el punzonado se lleva a cabo mediante hincado parcial de las fibras de refuerzo con ayuda de agujas romas.

19. Procedimiento conforme a la reivindicación 18, caracterizado porque el punzonado se lleva a cabo mediante hincado parcial de las fibras de refuerzo con ayuda de agujas romas desde el lado exterior del conjunto ensamblado.

20. Procedimiento conforme como mínimo a una de las reivindicaciones 15 a 19, caracterizado porque el punzonado se lleva a cabo mediante hincado parcial de las fibras de refuerzo con ayuda de agujas romas desde el lado exterior del como mínimo un revestimiento de fricción y/o del soporte del conjunto ensamblado.

21. Procedimiento conforme a la reivindicación 20, caracterizado porque el punzonado de lados exteriores opuestos del conjunto ensamblado se lleva a cabo con agujas desplazadas entre sí.

22. Procedimiento conforme como mínimo a una de las reivindicaciones 15 a 21, caracterizado porque el punzonado se lleva a cabo de tal manera que las fibras de refuerzo se introducen en el revestimiento de fricción contiguo y/o el soporte.

23. Procedimiento conforme a la reivindicación 22, caracterizado porque el punzonado se lleva a cabo de tal manera que las fibras de refuerzo se introducen como mínimo hasta la mitad del revestimiento de fricción contiguo y/o el soporte.

24. Procedimiento conforme como mínimo a una de las reivindicaciones 15 a 23, caracterizado porque el punzonado se lleva a cabo usando una densidad de agujas de 3 a 50 agujas/cm², preferentemente de 9 a 16 agujas/cm².

25. Procedimiento conforme como mínimo a una de las reivindicaciones 15 a 24, caracterizado porque el punzonado se lleva a cabo usando agujas cilíndricas con una superficie frontal embotada perpendicular al eje longitudinal.

26. Procedimiento conforme a la reivindicación 25, caracterizado porque el punzonado se lleva a cabo usando agujas cilíndricas con un diámetro de 0,1 a 3 mm, preferentemente de 0,5 a 1,5 mm.

27. Procedimiento conforme a la reivindicación 26, caracterizado porque el punzonado se lleva a cabo usando agujas cilíndricas con sección circular, cuadrada o poligonal.

28. Procedimiento conforme como mínimo a una de las reivindicaciones 15 a 27, caracterizado porque el punzonado se lleva a cabo hasta una profundidad de penetración de las agujas correspondiente a la mitad de la longitud de las fibras de refuerzo.

29. Procedimiento según como mínimo una de las reivindicaciones 15 a 28, caracterizado porque el endurecimiento se lleva a cabo bajo calor y presión en un molde de prensado correspondiente al producto final.