-
Fahrzeugbremse, insbesondere für Freilaufbremsnaben von Fahrrädern
Der Gegenstand der Erfindung betrifft eine Fahrzeugbremse, insbesondere für Freilaufbremsnaben
von Fahrrädern, mit einer auf einem Grundkörper aus Metall gebildeten Reibfläche,
die wenig oder nicht geschmiert zu werden braucht.
-
Bekannt sind bei Bremsen und Kupplungen Reibflächen aus mit Hilfe
eines Bindemittels hergestellten Reibmassen aus verschiedenen Gemischen sowie durch
galvanische Niederschläge oder durch Befestigungsmittel hergestellte, auf dem Grundkörper
angebrachte Überzüge aus einem Metall. Diese Schichten können aber nur in sehr beschränktem
Maße die Reibung der betreffenden Grundkörper verändern oder verbessern.
-
Ferner.sind Phos,phatüberzüge auf Maschinenelementen und mancherlei
Gerätschaften nicht neu. Sie dienen aber nicht zur Erhöhung der Reibung, sondern
lediglich als Rostschutz und höchstens als Schutz gegen Abnutzung.
-
Die Erfindung besteht in der durch Überlegung gewonnenen und durch
Versuche bestätigten Erkenntnis, daß Reibflächen dieser Art bei hochbeanspruchten
Bremsen und Kupplungen, in denen Metall auf Metall gleitet, vorteilhaft anwendbar
sind. Es hat sich ergeben, daß ein Phosphatüberzug auf Metallen
wegen
seiner physikalischen Eigenschaften nicht nur einen stärkeren Reibungswiderstand
schafft, sondern auch bei starker Er-1 1- nicht merkbar abgenutzt wird und
w 'irniun', selbst bei mangelnder Schmierung nicht frißt. Das Festhaften des Überzuges
auf dem Grundmetall sichert eine lange Gebrauchsdauer der Phosphatschicht selbst
bei stärkster Beanspruchung. Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß sich der Überzug
durch eine einfache an sich bekannte chemische Behandlung der Oberfläche des Grundmetalls
bilden läßt. Diese Phosphatschicht kann je nach Bedarf auf einer oder beiden der
miteinanderwirkenden Reibflächen der Bremse angeordnet werden.
-
Die Herstellung dieser Schicht auf den Reibflächen der Bremen und
Kupplungen kann in bekannter `'eise durch Behandeln des Grundmetalls mit Phosphorsäuren,
gegebenenfalls auch mit anderen starken Säuren in einer oder mehreren Arbeitsstufen
geschehen. Zweckmäßig wird ein möglichst tiefes Ätzen ausgeführt, damit die entstehenden
Phosphatkristalle sich in die Oberfläche tief einlagern, wobei stets als letzte
Stufe eine Behandlung mit einer Phosphorsäure angewendet wird. Hierdurch erhalten
die Kristalle einen festen Sitz und verzögern wegen ihrer Härte sehr die Abnutzung
der Schicht. Die Phosphatschicht hat die Eigenschaft, daß sie auch bei ungenügender
Schmierung und bei starker Erwärmung der Bremse oder der Kupplungsflächen festhaftet
und deshalb eine Beschädigung der Bremse verhütet. Außerdem entstehen bei manchen
Herstellungsverfahren, besonders wenn die Oberfläche vorher in bekannter Weise mit
Sandstrahl aufgerauht ist, bei längerem Gebrauch zwischen den Vertiefungen in die
Bremsfläche ragende Vorsprünge, die die Bremsfähigkeit der Bremse erhöhen. Ferner
entstehen bei der Bildung der Schicht zwischen den Kristallen Vertiefungen oder
Spalten, in denen eine gewisse Ölmenge sich sammelt, die eine Wärmeableitung begünstigt.
Diese Vorteile werden dadurch erzielt, daß die Phosphatschicht nicht nur aufgelagert
ist und deshalb leicht abgerieben werden kann, sondern daß das Gefüge der Reibflächen
geändert ist in Verbindung mit der glättenden Eigenschaft der in die aufgeätzte
Oberfläche des Grundmetalls eingelagerten Phosphatkristalle. Es wird dazu noch der
hohe Widerstand der Phosphatverbindungen gegen Wärme ausgenutzt, deren Zerstörung
durch Wärme erst bei 5oo° beginnt. Die Folge davon ist, daß dieBetriebstemperaturen
der Bremsnaben gegenüber den bisher angewendeten Temperaturen hinaufgesetzt werden
können.
-
Diese Eigenschaften und Wirkungen sind namentlich bei Nabeninnenbremsen
von großer Bedeutung, weil die Bremse in der Nabe eingeschlossen ist und wegen der
Kleinheit der Flächen bei längerem Bremsen hohen Temperaturen ausgesetzt wird.
-
Es können nicht nur die obengenannten Verfahren angewendet werden,
die in erster Linie auf den Korrosionsschutz ausgebaut ind und deren Aufgabe es
in erster Linie s s ist, Phosphatkristalle an der Oberfläche des Grundmetalls zu
bilden, sondern es sind darunter auch andere geeignete Verfahren zu verstehen, bei
denen eine möglichst feingegliederte Ätzung der Oberfläche des Grundmetalls erzielt
wird und durch die in die möglichst starken Ätzvertiefungen Phosphatverbindungen
eingelagert werden. Auch sollen sich diese Verbindungen nicht allein auf die bekannten
Doppelsalze der Metaphosphorsäure auf Zn-, Mn- und Fe-Basis erstrecken, sondern
auch auf andere Phosphatverbindungen.
-
Als besonders günstig hat sich herausgestellt die chemische Vorbehandlung
der Reibflächen durch Ätzen, z. B. mit H Cl, um eine möglichst feine Aufteilung
der Oberfläche des Grundkörpers zu erhalten und uin ein mÖglichst gleichmäßiges
Angreifen der Oberfläche bei der Phosphatbehandlung zu erreichen, was durch eine
entsprechende Härtebehandlung unterstützt werden kann. Es ist auch möglich, eine
feine Oberflächenrauhigkeit durch mechanische Verfahren, wie Sandstrahl, vor der
Phosphatbehandlung zu erzielen. Mit der Auswahl eines Grundmaterials mit besonderer
Feinkörnigkeit, z. B. von mit Aluminium oder Chrom legierten Stählen, läßt sich
ebenfalls eine sehr feine Aufteilung der Reibflächen erzielen, unter Umständen unter
Weglassung jeder besonderen Wärmebehandlung.
-
Die Vorteile dieses Verfahrens sind eine bessere Ausnutzungsfähigkeit
der so behandelten Bremsteile, da die Bremstemperaturgrenzen gegenüber allen anderen
üblichen Reibstoffen wesentlich erhöht sind. Die obersten Grenzen sind durch die
Temperaturen gegeben, hei denen eine chemische Veränderung der P-Fe-Verbindung auftritt,
und auch durch die Temperatur, die bereits eine wesentliche Gefügeänderung der Bremskörper
verursachen würde. Es hat sich bei praktischen Versuchen tatsächlich auch nahezu
bei hohen Temperaturen und bei großem Schmiermittelmangel eine vollkommene Preßsicherheit
auch im Dauerbetrieb gezeigt. Ein weiterer Vorteil ist die Ersparnis an teuren Rohstoffen,
wie sie Kupfer und dessen Legierungen, gegebenenfalls auch Asbest, darstellen.
-
Vorteilhaft ist auch noch die Möglichkeit einer einfacheren Gestaltung
der Bremsteile und die Möglichkeit einer Stahlauswaht, die
sowohl
in der Beschaffenheit wie in der Behandlung Ersparnisse bringt, z. B. Ersatz der
bisher üblichen Einsatzstähle durch Vergütungsstähle sowie Ersatz des bisherigen
Einsatzhärteverfahrens durch das einfachere der Vergütungshärtung oder durch vollkommenes
Weglassen einer Wärmebehandlung. Es ist auch möglich, an Stelle der stählernen Bremsteile
solche aus gegossenem Eisen, z. B. Grau-, Temper- oder Stahlguß, zu verwenden.
-
Grundsätzlich ist die Anwendung des Verfahrens nicht nur auf Freilaufbremsnaben
beschränkt, sondern läßt sich allgemein auf alle durch Reibung miteinander wirkende
Maschinenteile, wie z. B. bei Kupplungen, anwenden, wo es sich um hohe Anpreßdrücke
bei beschränkten Raumverhältnissen und hohen Temperaturen handelt, wobei das Schmiermittel
ganz oder teilweise fehlen kann.
-
Es ist nicht nötig, daß beide Reibflächen nach dem beschriebenen Verfahren
behandelt werden, es genügt vielmehr, wenn nur .eine der Reibflächen behandelt wird,
während die gegenüberliegende in ihrem bisherigen Zustande bleiben kann.