DE10116659A1 - Friction body used as brake disk in vehicle consists of friction surface made from porous carbon body reinforced with carbon fiber having a wear indicator which gives visual indication of body, especially by action of temperature - Google Patents
Friction body used as brake disk in vehicle consists of friction surface made from porous carbon body reinforced with carbon fiber having a wear indicator which gives visual indication of body, especially by action of temperatureInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Reibkörper, vorzugsweise Bremsscheibe für eine Scheibenbremse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a friction body, preferably a brake disc for a Disc brake according to the preamble of patent claim 1.
Eine bekannte Bremsscheibe einer Scheibenbremse aus keramischem Werkstoff, DE 44 38 455 C1, wird mittels eines Verfahrens hergestellt, bei dem ein poröser Kohlenstoffkörper mit flüssigem Silizium infiltriert und durch Einleiten einer chemischen Reaktion unter Bildung von Siliziumkarbid keramisiert wird.A known brake disc of a disc brake made of ceramic material, DE 44 38 455 C1, is produced by a process in which a porous Carbon body infiltrated with liquid silicon and by introducing a chemical Reaction is ceramized to form silicon carbide.
Aus der DE 44 38 456 A1 geht eine Bremsscheibe der ähnlichen Gattung hervor, jedoch umfasst diese Bremsscheibe einen Kernkörper, der zwischen zwei Reibscheiben angeordnet ist. Der Kernkörper und die Reibscheiben sind vorgefertigte Einheiten, die über eine hochtemperaturbeständige Verbindungsschicht miteinander verbunden sind.DE 44 38 456 A1 shows a brake disc of the similar type, however This brake disc comprises a core body which is between two friction discs is arranged. The core body and the friction discs are prefabricated units that are connected to one another via a high-temperature-resistant connecting layer.
Bremsscheiben der vorgenannten Art weisen einen höhere Stand- und Verschleißfestigkeit als solche z. B. aus eisenmetallischem Werkstoff auf und werden in der Öffentlichkeit-DE "EIN SONDERTHEMA DER STUTTGARTER NACHRICHTEN UND DER STUTTGARTER ZEITUNG" März AUTO 2001; Freitag, 2. März 2001, Seite 3 - aufgrund der besonderen Eigenschaften entsprechend positiv dargestellt.Brake discs of the aforementioned type have a higher stability and wear resistance than such z. B. made of ferrous metal material and are in the public-DE "A SPECIAL TOPIC OF THE STUTTGARTER NEWS AND THE STUTTGARTER NEWSPAPER" March AUTO 2001 ; Friday, March 2, 2001, page 3 - due to the special properties shown accordingly positive.
Allerdings weisen besagte keramische Bremsscheiben keine Einrichtungen auf, die einen Hinweis auf eventuelle Überbeanspruchungen der Bremsscheiben, insbesondere durch Wärmeeinwirkungen wiedergeben. Solche Überbeanspruchungen können unter Umständen zur Ausgasung von Kohlestofffasern und damit zur Schwächung der Trägerstruktur der Bremsscheibe führen.However, said ceramic brake discs do not have any devices that unite them Indication of possible overloading of the brake discs, in particular by Play heat effects. Such overuse can under Circumstances to outgas carbon fibers and thus to weaken the Guide the support structure of the brake disc.
Aufgabe der Erfindung ist es, an der Bremsscheibe solche Vorkehrungen zu treffen, dass vor allem extreme Temperaturbeanspruchungen an der Bremsscheibe aus keramischem Werkstoff feststellbar sind. The object of the invention is to take such precautions on the brake disc that especially extreme thermal stresses on the brake disc made of ceramic Material are noticeable.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.According to the invention, this object is achieved by the features of patent claim 1. Further features embodying the invention are contained in the subclaims.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass der Belastungsindikator dem Fahrer, Servicezuständigen oder dergl. sachdienliche Hinweise z. B. von Extrembelastungen der Bremsscheibe aus keramischem Werkstoff gibt. Dabei kann der Belastungsindikator ein in die Reibfläche der Bremsscheibe integriertes Flächenelement sein, das infolge von Extrembelastungen sich sichtbar verändert oder auch auf bzw. ablöst und damit eine Anzeigefunktion ausübt. Das im Aufbau einfache Flächenelement kann aus nicht oxydationsgeschütztem Werkstoff, Graphit oder dergl. bestehen und lässt sich leicht sowie mit geeigneten Maßnahmen an der Bremsscheibe befestigen.The main advantages achieved with the invention are the fact that the Load indicator for the driver, service personnel or similar relevant information z. B. of extreme loads on the brake disc made of ceramic material. there the load indicator can be integrated into the friction surface of the brake disc Be surface element that changes visibly due to extreme loads or also replaces and thus exerts a display function. The simple structure Surface element can be made of non-oxidation-protected material, graphite or the like. exist and can be easily and with suitable measures on the brake disc Fasten.
Soweit die Bremsscheibe mit evolventenförmigen Kühlkanäle zur Innenbelüftung versehen ist, ist es baulich vorteilhaft, wenn das Flächenelement im Bereich eines der Stege angeordnet ist, die die Kühlkanäle voneinander trennen. Schließlich ist es zur Erkennung des Flächenelements günstig, wenn es benachbart der äußeren Ringbegrenzung der Bremsscheibe angeordnet ist, Kreisform aufweist und gegenüber der Reibscheibe farblich abgesetzt ist.As far as the brake disc with involute cooling channels for internal ventilation it is structurally advantageous if the surface element in the area of one of the webs is arranged, which separate the cooling channels. After all, it's for detection of the surface element favorable if it is adjacent to the outer ring boundary of the Brake disc is arranged, has a circular shape and opposite the friction disc is contrasted in color.
In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend näher beschrieben ist.In the drawing, an embodiment of the invention is shown, the following is described in more detail.
Es zeigenShow it
Fig. 1 eine Schrägansicht einer in ein Kraftfahrzeug einbaubaren Scheibenbremse mit einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe, Fig. 1 is an oblique view of a incorporable into a motor vehicle disc brake comprising a brake disk according to the invention,
Fig. 2 eine Hauptansicht der Bremsscheibe nach Fig. 1, Fig. 2 is a main view of the brake disc according to Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2 in größerem Maßstab, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2, Fig. 3 is a section along the line III-III of Fig. 2 in a larger scale, Fig. 4 shows a section along the line IV-IV of Fig. 2,
Fig. 4 eine Ansicht entsprechend Fig. 2 und Fig. 4 is a view corresponding to Fig. 2 and
Fig. 5 eine Ansicht entsprechend Fig. 2. Fig. 5 is a view corresponding to FIG. 2.
Ein Reibkörper 1 ist Bestandteil einer Scheibenbremse 2, die eine Bremsscheibe 3 und einen Bremssattel 4 aufweist und zum Einbau in ein Kraftfahrzeug - Personenwagen, Lastkraftwagen, Motorrad - geeignet ist. Ein anderes Anwendungsgebiet für den Reibkörper können beispielsweise Kupplungen sein, wie sie in Kraftfahrzeugen zwischen Brennkraftmaschinen und Getrieben arbeiten.A friction body 1 is part of a disc brake 2 , which has a brake disc 3 and a brake caliper 4 and is suitable for installation in a motor vehicle - passenger car, truck, motorcycle. Another area of application for the friction body can be, for example, clutches as they work in motor vehicles between internal combustion engines and gearboxes.
Die Bremsscheibe 3 ist hinter einem nicht dargestellten Rad angeordnet und weist eine äußere Ringbegrenzung 5 sowie eine innere Ringbegrenzung 6 auf. Die innere Ringbegrenzung 6 umgibt einen metallischen Topf 7, der unter Vermittlung von Schrauben 8 mit der Bremsscheibe 2 verbunden ist. Als Werkstoff für die Bremsscheibe 3 wird z. B. C/C-CsiC verwendet. Dabei wird ein kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoff nach einem Flüssig-Silizier-Verfahren mit flüssigem Silizium infiltriert und einer Wärmebehandlung unterzogen, wobei das Silizium sich mit Kohlenstoff zu SiC umwandelt. Die eingangs genannte DE 44 38 455 C1 behandelt diesen Werkstoff und sein Anwendung für Bremsscheiben eingehend.The brake disc 3 is arranged behind a wheel, not shown, and has an outer ring boundary 5 and an inner ring boundary 6 . The inner ring boundary 6 surrounds a metallic pot 7 , which is connected to the brake disc 2 by means of screws 8 . As a material for the brake disc 3 z. B. C / C-CsiC used. A carbon fiber-reinforced carbon is infiltrated with liquid silicon using a liquid siliconization process and subjected to a heat treatment, the silicon being converted to carbon with SiC. The aforementioned DE 44 38 455 C1 deals in depth with this material and its application for brake discs.
An Bremsbelägen 9 des Bremssattels 4 zugekehrten Seiten besitzt die Bremsscheibe 3 Reibflächen 10, 11, wobei die Reibfläche 10 beispielsweise nach Abnahme des Rades von der Außenseite des Kraftfahrzeugs zugänglich ist. Die Reibfläche 10 ist mit einem Belastungsindikator 12 versehen, der dem Fahrer oder Servicezuständigen durch sichtbare Veränderungen seiner Oberfläche visuelle Hinweise über etwaige Zustandsänderungen der Bremsscheibe, insbesondere durch Temperatureinwirkung und danach folgender Oxydation gibt. The brake disc 3 has friction surfaces 10 , 11 on the brake pads 9 of the brake caliper 4 , the friction surface 10 being accessible from the outside of the motor vehicle, for example after the wheel has been removed. The friction surface 10 is provided with a load indicator 12 , which gives the driver or service representative visual information about any changes in the state of the brake disc, in particular due to the effects of temperature and subsequent oxidation, through visible changes in its surface.
Der Belastungsindikator 12 umfasst zumindest ein Flächenelement 13, das aus einem nicht oxydationsgeschützten Werkstoff, Graphit oder einem anderen geeigneten Material besteht und zwischen der äußeren Ringbegrenzung 5 und der inneren Ringbegrenzung 6 der Bremsscheibe 3 oberflächebündig in die Reibfläche 10 eingesetzt ist. Die Bremsscheibe 3 umfasst einen von zwei Reibscheiben 14, 15 begrenzten Kernkörper 16 - Fig. 4 -, der unter Vermittlung von Verbindungsschichten mit besagten Reibscheiben 14, 15 verbunden ist. An den Reibscheiben 14, 15 sind die Reibflächen 10,11 vorgesehen. Die Reibscheiben 14, 15 und der Kernkörper 16 sind Kohlefaser verstärkte, poröse Kohlenstoffkörper, die mit flüssigem Silzium bei definierter Temperatur in einer eingestellten Atmosphäre infiltriert werden, dergestalt, dass die Siliziumkarbid enthaltenden Verbindungsschichten zwischen die vorgefertigten Kohlenstoffkörper eingebracht werden und in den Spalten zwischen den Kohlenstoffkörpern flüssiges Silizium infiltriert und keramisiert wird. Die bereits genannte DE 44 38 456 A1 befasst sich mit einer Bremsscheibe in dieser Art. Das Flächenelement 13 ist in einer Ausnehmung 17 Reibscheibe 14 vorgesehen, wobei es auf der Verbindungsschicht beispielsweise mittels Kleben gehalten wird und durch Silizieren und Keramisieren beim Verfahren zur Herstellung der Bremsscheibe 3 mitbehandelt wird. Denkbar ist aber auch das Flächenelement 13 beispielsweise durch Kleben an der Verbindungsschicht der fertig hergestellten Bremsscheibe zu befestigen. Außerdem kann das Flächenelement 13 so ausgeführt sein, dass es bei einer endgültigen Dicke von Di 0,6 bis 1,2 mm zunächst mit einer erhabenen Erweiterung 18 aus der Reibfläche 10 herausragt und dann beim mechanischen Bearbeiten der Reibfläche 10 mitbearbeitet wird.The load indicator 12 comprises at least one surface element 13 , which consists of a non-oxidation-protected material, graphite or another suitable material and is inserted between the outer ring boundary 5 and the inner ring boundary 6 of the brake disc 3 flush with the friction surface 10 . The brake disc 3 comprises a core body 16 - FIG. 4 - delimited by two friction discs 14 , 15, which is connected to said friction discs 14 , 15 by means of connecting layers. The friction surfaces 10 , 11 are provided on the friction disks 14 , 15 . The friction disks 14 , 15 and the core body 16 are carbon fiber reinforced, porous carbon bodies, which are infiltrated with liquid silicon at a defined temperature in a set atmosphere, in such a way that the connecting layers containing silicon carbide are introduced between the prefabricated carbon bodies and in the gaps between the carbon bodies liquid silicon is infiltrated and ceramized. DE 44 38 456 A1, already mentioned, deals with a brake disk of this type. The surface element 13 is provided in a recess 17, friction disk 14 , it being held on the connecting layer, for example by means of adhesive, and by siliconizing and ceramizing in the method for producing the brake disk 3 is treated. However, it is also conceivable to fasten the surface element 13, for example by gluing, to the connecting layer of the finished brake disc. In addition, the surface element 13 can be designed such that, with a final thickness of Di 0.6 to 1.2 mm, it first protrudes from the friction surface 10 with a raised extension 18 and is then machined during the mechanical processing of the friction surface 10 .
Aus Fig. 1 geht hervor dass die Bremsscheibe 3 zur Innenbelüftung mit mehreren evolventenförmigen Kühlkanälen 19 versehen ist, die durch axiale Stege 20 voneinander getrennt sind und über Durchgangsöffnungen 21 mit der Umgebung bzw. Atmosphäre in Verbindung stehen. Oberhalb eines der Stege 20 ist das farblich gegenüber der Reibscheibe abgesetzte Flächenelement 13 angeordnet, und zwar benachbart der äußeren Ringbegrenzung 5. Im Ausführungsbeispiel ist das Flächenelement 13 kreisförmig ausgeführt, und es weist einen Außendurchmesser Ad von 12 mm auf. Dabei beträgt das Abstandsmaß Am zwischen einem Zentrum Z des Flächenelements 13 und der äußeren Ringbegrenzung 5 ca. 16 mm. In Fig. 4 sind Ausführungsformen verschiedener Flächenelemente 22, 23, 24 und 25 zur Bildung des Belastungsindikators 12 dargestellt. So weist das Flächenelement 22 etwa rechteckige Grundform, erstreckt sich in radialer Richtung der Bremsscheibe 3 und schließt bündig zumindest mit der äußeren Ringbegrenzung 5 ab. Die Flächenelemente 23, 24, 25 besitzen Flächenelementbegrenzungen 26, 27, die parallel zueinander verlaufen oder sich zur äußeren Ringbegrenzung 5 hin konisch verjüngen oder konisch erweitern. Das Flächenelement 25 schließt bündig mit der äußeren Ringbegrenzung 5 ab, wobei eine als Bogen 28 ausgebildete Flächenelementbegrenzung 29 des Flächenelements 25 die äußere Ringbegrenzung 5 schneidet; die Flächenelementbegrenzung 29 kann auch als Gerade ausgeführt sein.From Fig. 1 shows that the brake disc 3 for the internal ventilation having a plurality of involute-shaped cooling channels 19 which are separated by axial webs 20 and through holes 21 are provided over the environment or atmosphere. Above one of the webs 20 , the surface element 13 , which is contrasted in color with respect to the friction disk, is arranged, namely adjacent to the outer ring boundary 5 . In the exemplary embodiment, the surface element 13 is circular and it has an outer diameter Ad of 12 mm. The distance dimension Am between a center Z of the surface element 13 and the outer ring boundary 5 is approximately 16 mm. In FIG. 4 embodiments are of different surface elements 22, 23, 24 and 25 shown to form the load indicator 12th Thus, the surface element 22 has an approximately rectangular basic shape, extends in the radial direction of the brake disc 3 and is flush at least with the outer ring boundary 5 . The surface elements 23 , 24 , 25 have surface element boundaries 26 , 27 which run parallel to one another or taper conically towards the outer ring boundary 5 or widen conically. The surface element 25 is flush with the outer ring boundary 5 , a surface element boundary 29 of the surface element 25 designed as an arc 28 intersecting the outer ring boundary 5 ; the surface element boundary 29 can also be designed as a straight line.
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