DE102005051092B3 - Disk brake with composite cast iron disk support (sic), friction disks, brake disk casing, where friction disks are made from metallic friction material of higher corrosion resistance than cast iron disks integrally between friction disks - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Scheibenbremsen verbesserter Korrosionsbeständigkeit mit einer Verbundbremsscheibe, welche aus einer Grauguss-Tragscheibe und mit dieser Tragscheibe fest verbundenen stofflich verschiedenen Reibringen gebildet ist.The The invention relates to disc brakes of improved corrosion resistance with a composite brake disc, which consists of a gray cast iron support disc and with this support disc firmly connected materially different Friction rings is formed.
Scheibenbremsen sind in Kraftfahrzeugen sehr weit verbreitet. Die gängigen Scheibenbremsen sind je nach Bremsleistung teils massiv ausgeformt oder weisen eine Innenbelüftung auf. Die in Automobilen eingesetzten Scheibenbremsen bestehen ganz überwiegend aus Fe-Gusslegierungen. Hierzu zählen beispielsweise Gusseisen mit Lamellengraphit (beispielsweise GG 20 oder GG 25) oder mit Kugelgraphit (z.B. GGG 40, GGG 50 oder GGG 60), Stahlguss (z.B. GS60) oder Baustahl (z.B. St 52-3). Seltener werden auch Vergütungsstähle verwendet (z.B. C45 oder 42 CrMo4). Die Vergütungsstähle bzw. hochlegierten Stähle sind jedoch deutlich teurer als Grauguss oder unvergütete Stähle.disc brakes are very common in motor vehicles. The common disc brakes are Depending on the braking performance partly solid or have an internal ventilation. The disc brakes used in automobiles consist predominantly made of Fe casting alloys. Which includes For example, cast iron with lamellar graphite (for example, GG 20 or GG 25) or spheroidal graphite (e.g., GGG 40, GGG 50 or GGG 60), cast steel (e.g., GS60) or structural steel (e.g., St 52-3). Less common tempered steels are also used (e.g., C45 or 42 CrMo4). The tempered steels or high-alloyed steels are but much more expensive than cast iron or unfired steels.
Die gängigen Graugusswerkstoffe, die aus Kostenaspekten überwiegend eingesetzt werden, weisen den Nachteil unzufrieden stellender Korrosionsbeständigkeit auf. Dies macht sich insbesondere als Streusalz-Korrosion negativ bemerkbar. Die Korrosion wirkt sowohl auf die Bremsscheiben, als auch auf den Bremsscheibentopf.The common Gray cast iron materials, which are predominantly used for cost aspects, exhibit the disadvantage of unsatisfactory corrosion resistance on. This is particularly negative as road salt corrosion noticeable. The corrosion acts both on the brake discs, as also on the brake disk pot.
Die Korrosion bringt neben den technischen Problemen, wie beispielsweise Bremsenquietschen oder Rubbeln auch eine nachteilige optische Anmutung der Scheibenbremse. Ein korrosionsfreies Erscheinungsbild der gesamten Bremsanlage ist insbesondere im Segment der Hochleistungsbremsen von wirtschaftlicher Bedeutung.The Corrosion brings besides the technical problems, such as Brake squeal or scratching also a disadvantageous optical appearance the disc brake. A corrosion-free appearance of the entire Brake system is particularly in the segment of high-performance brakes of economic importance.
Zur
Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit
wird in der
Eine
weitere Möglichkeit
des Korrosionsschutzes ist der Auftrag von Beschichtungen, wie beispielsweise
in
Die
Neben den Korrosionsproblemen der Bremsscheibe selber, treten insbesondere bei Hochleistungsbremsscheiben ebenso Korrosionsprobleme beim Bremsscheibentopf und bei der Anbindung der Scheibe an den Topf auf. In letzterem Fall kann die Kontaktkorrosion unterschiedlich edler Werkstoffe das Korrosionsproblem noch verschärfen. Aufgrund der Temperaturentwicklung beim Bremsen ist der Anbindungsbereich in der Regel stärkerer Korrosion ausgesetzt als der Topf, da er näher an der Bremsscheibe angeordnet ist.Next the corrosion problems of the brake disc itself, in particular occur For high-performance brake discs also corrosion problems at the brake disc pot and when connecting the disc to the pot. In the latter Case, the contact corrosion of different noble materials Aggravate corrosion problem. Due to the temperature development during braking is the connection area usually stronger Corrosion exposed as the pot as it is closer to the brake disc is.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige Scheibenbremse bereitzustellen, bei welcher die Reibflächen und der Anbindungsbereich zwischen Topf und Bremsscheibe einen verbesserten und dauerhaften Korrosionsschutz aufweisen, sowie ein geeignetes Herstellungsverfahren aufzuzeigen.It It is therefore the object of the invention to provide a cost-effective disc brake, in which the friction surfaces and the connection area between the pot and brake disc improved and have permanent corrosion protection, as well as a suitable Show production process.
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Scheibenbremse mit Verbundbremsscheibe aus Grauguss-Tragscheibe und mit
dieser fest verbundenen, hiervon stofflich verschiedenen Reibringen,
mit den Merkmalen des Anspruchs 1,
sowie ein Verfahren zur
Herstellung einer derartigen Scheibenbremse durch Verbundguss mit
den Merkmalen des Anspruchs 8.The object is achieved by a disc brake with composite brake disc of gray cast iron support disc and with this firmly connected, thereof materially different friction rings, with the features of claim 1,
and a method for producing such a disc brake by composite casting with the features of claim 8.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf schematische Zeichnungen Bezug genommen.to closer explanation The invention is referred to schematic drawings.
Dabei zeigen:there demonstrate:
Gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung ist somit eine Scheibenbremse vorgesehen, die
eine Verbundbremsscheibe aus Grauguss-Tragscheibe (
Für die vorliegende
Erfindung ist es von wesentlicher Bedeutung, dass die Bremsscheibe
aus zwei unterschiedlichen Materialien aufgebaut ist. Dabei wird
der überwiegende
Anteil der Bremsscheibe aus den konventionellen und kostengünstigen Graugusswerkstoffen
gebildet und nur ein kleinerer auf einen, beziehungsweise die Reibringe
begrenzter Teil der Bremsscheibe durch einen hochwertigeren und teureren
korrosionsbeständigen
Reibwerkstoff. Die erfindungsgemäße Bremsscheibe
gliedert sich somit in eine Grauguss-Tragscheibe (
Die Reibringe sind dabei fest mit der Grauguss-Tragscheibe verbunden und bilden zumindest den Bereich, der den Bremsbelägen gegenüber liegt, im Folgenden auch Reibfläche genannt.The Friction rings are firmly connected to the cast iron support disc and form at least the area which is opposite the brake pads in the Following also friction surface called.
Diese Bauweise hat den Vorteil, dass als Hauptbestandteil der Bremsscheibe weiterhin kostengünstige und bewährte Graugusswerkstoffe eingesetzt werden können. Da für die Reibringe ebenfalls ein metallischer Reibwerkstoff verwendet wird, weist dieser eine hohe chemische und physikalische Kompatibilität mit dem Grauguss-Material auf. Dadurch werden unter anderem hohe Unterschiede der thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wie sie beispielsweise bei aus dem Stand der Technik bekannten Kombinationen aus Grauguss-Tragscheibe mit Keramikbeschichtung bekannt sind, vermieden. Zu den typischen Graugusswerkstoffen zählen beispielsweise Gusseisen mit Lamellengraphit (beispielsweise GG 20 oder GG 25) oder mit Kugelgraphit (z.B. GGG 40, GGG 50 oder GGG 60).These Construction has the advantage that as the main component of the brake disc continue cost-effective and proven Cast iron materials can be used. As for the friction rings also a metallic friction material is used, this has a high Chemical and physical compatibility with the gray cast iron material on. As a result, among other things, high differences in the thermal Expansion coefficients, as for example in the case of off known in the art combinations of gray cast iron support disc with ceramic coating are known, avoided. Typical gray cast iron materials include, for example Cast iron with lamellar graphite (eg GG 20 or GG 25) or spheroidal graphite (e.g., GGG 40, GGG 50 or GGG 60).
Gegenüber den bekannten Beschichtungen der Grauguss-Tragscheibe hat die erfindungsgemäße Bauweise den weiteren Vorteil, dass die Reibringe als massive Bauteile hergestellt werden können und daher wesentlich fester und belastbarer sind als vergleichbare Beschichtungen. Die Reibringe können auch bereits komplex und auf Endmaß bearbeitet sein, was bei einer Beschichtung nicht möglich ist.Compared to the known coatings of cast iron support disk has the construction according to the invention the further advantage that the friction rings are produced as solid components can and therefore much stronger and more resilient than comparable ones Coatings. The friction rings can also already complex and edited to final dimensions, which is not possible with a coating.
Da nur ein geringer Anteil der herkömmlichen Bremsscheibe durch die Reibringe ersetzt wird, lassen sich die herkömmlichen Bremsscheiben ohne größere Konstruktive Anpassungen in bereits laufenden Serien, beziehungsweise bestehende Scheibenbremsen einsetzen.There only a small proportion of conventional Brake disc is replaced by the friction rings, can be the conventional Brake discs without larger constructive Adjustments in already running series, or existing ones Insert disc brakes.
Darüber hinaus
ist vorgesehen, dass der topfseitige Reibring (
Der
Reibring (
In
weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Tragscheibe
(
Der
Verbindungsbereich (
Bei der Auswahl des Reibring-Werkstoffes ist darauf zu achten, dass dieser so weit wie möglich mit dem Grauguss-Werkstoff des Tragrings chemisch und physikalisch kompatibel ist. Dies bedeutet, dass die thermomechanischen Eigenschaften, insbesondere die thermische Ausdehnung ähnliche Werte aufweist, sowie dass keine ungünstige elektrochemische Kontaktkorrosion auftreten kann. Da die Menge begrenzt ist, hat der höherwertige Werkstoff des Reibrings nur einen geringen Kosteneinfluss auf die gesamte Bremsscheibe. Durch Beibehaltung des Grauguss-Tragrings können die üblichen Herstellungsverfahren zum Teil übernommen werden.at the selection of the friction ring material is to ensure that this as much as possible with the gray cast iron material the support ring is chemically and physically compatible. This means, that the thermomechanical properties, especially the thermal Extension similar Has values, as well as that no unfavorable electrochemical contact corrosion can occur. Since the quantity is limited, the higher value has Material of the friction ring only a small cost effect on the entire brake disc. By retaining the gray cast iron support ring can the usual Part of manufacturing process adopted become.
Für die Reibringe lassen sich im Prinzip unterschiedlichste metallische Reibwerkstoffe einsetzen. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Reibringe aus einer korrosionsbeständigeren Eisenlegierung gebildet. Besonders bevorzugt wird der Reibring aus hochlegiertem Grauguss, Ni-Resist-Grauguss, Ni/Cr-Stahl oder hochlegiertem Stahl gebildet. Die bevorzugten Eisenlegierungen weisen eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit bei guten Reibeigenschaften auf. Im Gegensatz zu den gängigen Graugusswerkstoffen ist ein gesonderter Korrosionsschutz nicht erforderlich.For the friction rings In principle, a wide variety of metallic friction materials can be used deploy. In a preferred embodiment of the invention, the friction rings made of a more corrosion resistant Iron alloy formed. Particularly preferably, the friction ring is made high-alloy cast iron, Ni-Resist gray cast iron, Ni / Cr steel or high-alloy steel formed. The preferred iron alloys have a sufficient corrosion resistance with good friction properties on. In contrast to the common gray cast iron materials a separate corrosion protection is not required.
Die metallischen Werkstoffe der Reibringe können zweckmäßigerweise mit Keramik- oder Hartmetall-Partikeln versetzt sein, um die Verschleißfestigkeit zu erhöhen.The Metallic materials of the friction rings can expediently with ceramic or Cemented carbide particles are added to the wear resistance to increase.
Der
Bremsscheibentopf (
In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die schematisch in
Alternativ
hierzu ragt der Verbindungsbereich (
Die
Grauguss-Tragscheibe (
Bevorzugt
sind die Grauguss-Tragscheibe (
Dabei
ist die Grauguss-Tragscheibe (
Es kann zweckmäßig sein, die Kanten der Grauguss-Tragscheibe durch eine Beschichtung gegen Korrosion zu schützen. Hierzu können die bekannten korrosionsschützenden Beschichtungen verwendet werden.It may be appropriate the edges of the gray cast iron support disc by a coating against To protect corrosion. You can do this the well-known corrosion-protective Coatings are used.
Des
Weiteren ist in einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung vorgesehen,
dass zumindest einer der Reibringe (
Erfindungsgemäß sind massive wie innenbelüftete Bauweisen möglich. Für den Hochleistungsbereich sind innenbelüftete Bremsscheiben zu bevorzugen.According to the invention are massive like ventilated Construction possible. For the High-performance range is to be preferred for ventilated brake discs.
Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft vorteilhafte Verfahren zur
Herstellung einer Scheibenbremse, insbesondere der Bremsscheibe
mit Reibringen (
Die wesentlichen Schritte umfassen:
- – einander
gegenüberliegendes
Anordnen der zwei Reibringe (
1 ,2 ) in einer Gießform, - – Eingießen der
Tragscheibe (
3 ) aus Grauguss in die Gießform und zwischen die Reibringe (1 ,2 ), - – metallurgische
Verbindung der Reibringe (
1 ,2 ) und der Tragscheibe (3 ), wobei ein Verbindungsbereich (9 ) nicht direkt an die Tragscheibe (3 ) angegossen verbleibt.
- - opposing arrangement of the two friction rings (
1 .2 ) in a casting mold, - - Pouring the carrier disc (
3 ) made of cast iron in the mold and between the friction rings (1 .2 ) - Metallurgical connection of the friction rings (
1 .2 ) and the support plate (3 ), where a connection area (9 ) not directly to the support disc (3 ) remains molded.
Zur
Durchführung
des Verbundgusses werden die Reibringe (
Gegebenenfalls
vorhandene Aussparungen der Tragscheibe, wie beispielsweise Lüftungskanäle (
In
einer bevorzugten Ausgestaltung bei der Herstellung innenbelüfteter Bremsscheiben
werden die Reibringe mit den Gießkernen der Lüftungskanäle zunächst verbunden
und dann in der Gießform
als Ganzes eingesetzt, beziehungsweise fixiert. Hierdurch lassen
sich insbesondere auch Bremsscheiben herstellen, bei denen die Grauguss-Tragscheibe und
die Reibringe (
Bei
einer weiteren Möglichkeit
zur Herstellung wird im Stand der Technik die Verbundbremsscheibe
durch Verbinden einer Grauguss-Tragscheibe
(
Für die Verbindungstechnik des Reibschweißens werden die Verbindungsfläche von Tragscheibe und/oder Reibscheibe vor dem Verbinden mit einem lotartigen Material beschichtet. Besonders bevorzugt wird mit einer Sn- oder Ni-Basislegierung beschichtet. Die Beschichtungen unterstützen beim Schweißen die Ausbildung einer sehr festen und gleichmäßigen metallurgischen Verbindungsschicht.For the connection technology friction welding become the interface of support disc and / or friction disc before connecting to a lot-like Coated material. Particularly preferred is with an Sn or Ni-based alloy coated. The coatings help with welding the formation of a very strong and uniform metallurgical bonding layer.
Die Beschichtung lässt sich vorteilhaft auch beim Verbundguss anwenden.The Coating leaves Advantageously apply also in composite casting.
Eine
weitere mögliche
Verfahrensvariante sieht vor, zunächst die Grauguss-Tragscheibe
herzustellen und hierauf eine oder beide Reibringe (
Beim Verbundguss ist es von Vorteil, die Verbindungsfläche von Tragscheibe oder Reibscheibe, je nachdem welches der Bauteile nicht angegossen wird, vor dem Verbinden mit einem lotartigen Material zu beschichten. Zum Beschichten eignet sich insbesondere eine thermische Spritzbeschichtung von Sn-, oder Ni-Legierungen.At the Composite casting it is beneficial to the joint surface of Support disc or friction disc, whichever of the components is not is poured, before joining with a lot-like material to coat. For coating, in particular, a thermal is suitable Spray coating of Sn or Ni alloys.
Der
Bremsscheibentopf wird bevorzugt ebenfalls an die Verbundbremsscheibe
angegossen. Dies kann vor oder nach der Verbindung der Reibringe
(
Besonders
bevorzugt wird die Verbundbremsscheibe mit einem Verbindungsbereich
(
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R081 | Change of applicant/patentee |
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