DE102020122653A1

DE102020122653A1 - Reibring, Radbremsscheibe und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102020122653A1
Application number: DE102020122653.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Schubert; Simon Pötzinger
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2020-08-31
Filing date: 2020-08-31
Publication date: 2022-03-24
Also published as: CN114110060A

Abstract

Ein Reibring (4, 5) für eine Radbremsscheibe (1), wobei der Reibring (4, 5) einen monolithisch gegossenen Metallblock mit einer Reibfläche (40) und einer rückseitigen Fläche (44) umfasst, wobei im Material des Metallblocks zumindest ein Hartstoff (43) angeordnet ist, wobei der Volumenanteil an Hartstoff (43) im Metall (42) von der rückseitigen Fläche (44) zur Reibfläche (40) hin stetig zunimmt; sowie eine Radbremsscheibe (1) und ein Verfahren zu deren Herstellung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reibring nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Radbremsscheibe und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Radbremsscheiben, wie sie beispielsweise bei Schienenfahrzeugen zum Einsatz kommen, sind nach dem Stand der Technik bekannt. In der DE 44 17 813 sind zwei Reibringe durch in radialer Richtung formschlüssig wirkende Gleitsteine zentriert, so dass die Zentrierung der Reibringe auch durch Erwärmung während des Bremsvorganges erhalten bleibt. Damit sich die Verformung der Reibringe auf Grund der thermischen Belastung nicht in eine konische Deformation der Reibringe auswirkt, sind typischerweise an den Reibringen Kühlrippen angebracht, über die sich die Reibringe an der Radscheibe des Schienenfahrzeugrades abstützen.
Aus der DE 10 2007 020 891 A1 werden verschiedene Verfahren zur Herstellung eines hartstoffhaltigen Reibrings vorgestellt. Bekannt ist beispielsweise das Sprühkompaktieren, welches die Herstellung eines Bauteils oder eines Halbzeugs realisiert indem eine Metallschmelze durch eine Düse versprüht wird. Die Schmelzetröpfchen treffen dabei auf ein Substrat und erstarren zu einem kompakten Festkörper. Die Sprühkompaktierung ermöglicht somit Bereitstellung eines Reibrings in welchem viele Schmelzetropfen miteinander verbunden sind. Die miteinander verbundenen Schmelzetropfen sind vergleichbar mit einem schichtweisen Aufbau, wie es auch beim Schichtgießen vorkommt, wobei die Verteilung der Hartstoffpartikel im Werkstoff zwar je nach Verfahrensführung heterogen oder homogen sein kann aber ohne klare Konzentrationsverteilung der Hartstoffpartikel in eine vorgegebene Richtung.
Weiterhin sind zahlreiche Verfahren bekannt, in welchen eine Beschichtung auf die Oberfläche eines bereitgestellten Reibrings aufgebracht wird. So offenbart die EP 0 846 884 A2 eine Variante, in welcher zunächst ein Grundkörper mittels eines beliebigen Gussverfahrens bereitgestellt wird. Hier wird neben vielen anderen Verfahren auch das an sich bekannte Niederdruck-Gussverfahren offenbart, mittels welchem ein Grundkörper realisierbar ist. Durch zeitversetzten Eintrag zweier Schmelzen kann dabei ein Gradientengefüge gebildet werden, wobei Hartstoffpartikel in den bereits erstarrten Grundkörper, z.B. durch Diffusionseffekte, migrieren.
Bei dieser Variante der Herstellung handelt es sich um ein sogenanntes Schichtguss-Verfahren mit welchem Gradientenstrukturen realisierbar sind. Es können theoretisch auch mehrere funktionale Schichten zeitlich versetzt übereinander gegossen werden. Dabei ist es allerdings so, dass zwischen der Oberfläche des jeweils bereits erstarrten oder zumindest abgekühlten Grundkörpers und der neu-aufgetragenen Schmelzschicht eine oder mehrere Phasengrenzen zwischen Metallphasen, ggf. auch unter Ausbildung von intermetallischen Phasen, entsteht, wobei die Hartstoffpartikel in den jeweiligen Phasen in gradieller Weise verteilt sind. Da die Materialeigenschaften je nach Hartstoffkonzentration, Erstarrungstemperatur, Auftragsgeschwindigkeit und Auftragsvolumen der Phasen stark variieren kann, ist eine sehr hohe Prozesskontrolle zur Herstellung von Reibringen mit annähernd gleichen Werkstoffeigenschaften notwendig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Radbremsscheibe zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet, wobei insbesondere eine Radbremsscheibe mit Reibringen mit annähernd gleichen Werkstoffeigenschaften bereitgestellt werden soll.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, die einen Reibring für eine Radbremsscheibe so zu gestalten, dass er als ein monolithisch gegossener Metallblock ausgebildet ist mit einer Reibfläche und einer rückseitigen Fläche. Dabei weist der Metallblock eine Metallmatrix, also ein Metall oder eine Metalllegierung, auf und einen darin gradiell-verteilten Hartstoff, derart, dass der Volumenanteil an Hartstoff im Metall von der rückseitigen Fläche zur Reibfläche hin stetig zunimmt, so dass der Hartstoff vorwiegend an der Stelle des Reibrings bereitgestellt wird, an welchem die Bremsreibung wirkt.
Anders als bei Schichtguss-Verfahren handelt es sich um einen monolithischen Metallblock, wodurch thermische Spannungen und Wärmeleitunterschiede innerhalb des Materials entlang des Schnitts senkreicht zur Reibfläche lediglich gering sind.
Weitere vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Radbremsscheibe sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Der Volumenanteil an Hartstoff im Metall kann unstetig oder besonders bevorzugt konstant zunehmen.
Der Metallblock weist insbesondere keine Phasengrenze auf, er ist daher unbeschichtet und/oder ungeschichtet ausgebildet. Ein Film, wie z.B. ein Ölfilm zum Korrosionsschutz bei der Lagerung oder Lieferung kann allerdings vorgesehen sein. Insbesondere und besonders bevorzugt kann der gesamte Reibring aus dem Metallblock gebildet sein.
Der Reibring kann vorzugsweise entlang der rückseitigen Fläche Kühlrippen und/oder Kühlnocken aufweisen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die Dichte des Hartstoffs um zumindest 1 g/cm³ größer sein als die Dichte des Metalls, so dass ein schnelles Absinken des Hartstoffs in der Metallschmelze unter Gradientenausbildung aufgrund des hohen Dichteunterschieds möglich wird.
Bevorzugt kann das Metall ein Leichtmetall oder eine Leichtmetall-Legierung mit einem Leichtmetall als Hauptbestandteil sein. Vorzugsweise ist das Leichtmetall Aluminium. Besonders bevorzugt ist die alumniumsbasierte Legierung mit Silizium und/oder Magnesium legiert.
Die Hartstoffpartikel können vorzugsweise als Korund, insbesondere als technisches Korund, ausgebildet sein.
Die Konzentration von Hartstoff, insbesondere von Hartstoffpartikeln, im Metall kann von der rückseitigen Fläche zur Reibfläche um zumindest 5 Vol.%, vorzugsweise um zumindest 10 Vol.%, besonders bevorzugt um 10 -18 Vol.% zunehmen. Typischerweise ist die Wärmeleitfähigkeit durch Hartstoff-Zuschläge verringert. Die geringe Konzentration an Hartstoffpartikeln im rückseitigen Bereich ermöglicht eine bessere Wärmeableitung, was zusätzlich noch durch Kühlrippen oder Kühlnoppen verstärkt werden kann.
Die die Konzentration von Hartstoff, insbesondere Hartstoffpartikeln, im Metall kann von der rückseitigen Fläche zur Reibfläche um beispielsweise um zumindest 50 %, vorzugsweise um zumindest 65 Vol.%, besonders bevorzugt um 70 -95 Vol.% zunehmen.
Ebenfalls erfindungsgemäß ist eine Radbremsscheibe für ein Rad eines Schienenfahrzeuges, wobei das Rad einen Radsteg aufweist, an dem sich erfindungsgemäße Reibringe abstützen, die mit Verbindungsmitteln am Radsteg befestigt sind.
Die Verbindungsmittel können vorteilhaft am jeweiligen Reibring angegossen sein, wobei die Verbindungsmittel besonders bevorzugt als mehrere, jeweils am Umfang der Reibringe angeordnete Federelemente ausgebildet sein können, wobei die Federelemente im montierten Zustand der Radbremsscheibe jeweils zwischen den Reibringen und dem Radsteg angeordnet sind.
Die Anordnung von Federelementen ist allerdings lediglich eine von mehreren bevorzugten Ausführungsvarianten. In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann beispielsweise durch die Sedimentation in Richtung Reibfläche der Hartstoffanteil im Kontakt zum Radsteg so weit abgesenkt werden, dass eine thermisch bedingte radiale Scheibenausdehnung durch leichteres Gleiten insbesondere auch des Anschraubbereichs unterstützt wird. Somit können damit beispielsweise bei dieser Ausführungsvariante Federelemente entfallen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Radbremsscheibe umfasst zumindest die folgenden Schritte:

A) Bereitstellen einer Metallschmelze;
B) Vermischen der Metallschmelze mit Hartstoffpartikeln;
C) Einbringen der Schmelze in eine Gussform zur Ausformung des Reibrings, wobei die Gussform derart ausgerichtet ist, dass die Oberfläche zur Ausformung der Reibfläche unten gegenüber den anderen Flächen bezogen auf das Schwerefeld der Erde ausgerichtet ist;
D) Temperaturkontrolle derart, dass das Gussmaterial in der Gussform über ein vorbestimmtes Mindestzeitintervall, insbesondere bei konstanter Temperatur, in Schmelze gehalten wird;
E) Erkalten der Schmelze unter Ausbildung des Reibrings, und
F) Montage des Reibrings mit weiteren Bauteilen zu einer Radbremsscheibe.

Insbesondere in Schritt E bzw. während oder im Anschluss an das Erkalten kann eine mechanische Endbearbeitung zur montierbaren Endform des Reibrings erfolgen. Dies kann u.a. ein Wuchten umfassen und/oder ein abrasives Bearbeiten.
Das vorgenannte Verfahren ermöglicht insbesondere eine Herstellung des Reibrings mit einem Hartstoff in gradieller Verteilung in einem Verfahrensschritt ohne ein kompliziertes und verfahrenstechnisch aufwendiges Schichtgussverfahren mit Mehrfachauftrag.
Vorteilhaft erfolgt das Einbringen der Schmelze nach Schritt C) in einem Niederdruck-Gießverfahren.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Vorderansicht einer Radbremsscheibe aus dem Stand der Technik nach bei der die Reibringe verschraubt sind und zur Zentrierung Gleitsteine eingesetzt sind;
2 eine Schnittdarstellung einer Radbremsscheibe aus dem Stand der Technik nach 1, bei der die Reibringe verschraubt sind und zur Zentrierung Gleitsteine eingesetzt sind;
3 eine perspektivische Rückansicht eines weiteren Reibringes aus dem Stand der Technik mit eingesetzten bandförmigen Federelementen;
4 eine schematische Ansicht eines Schnitts durch einen Reibring aus dem Stand der Technik; und
5 eine schematische Ansicht eines Schnitts durch einen erfindungsgemäßen Reibring.

In den 1 und 2 ist eine Variante für einen Aufbau einer an sich bekannten Radbremsscheibe 1 dargestellt, welche vorzugsweise bei Schienenfahrzeugen eingesetzt werden kann. Ein Rad 3 eines Fahrzeuges, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, weist einen Radsteg 2 auf, an welchem symmetrisch zur Symmetrieachse des Radsteges 2 jeweils ein Reibring 4, 5 angeordnet ist. Der jeweilige Reibring 4, 5 verfügt über Rippen 6, mittels welchen sich der Reibring 4,5 auf dem Radsteg 2 abstützt. Die Reibringe 4, 5 sind in der Variante der 1 und 2 mit Schrauben ausgebildet, die als Dehnschrauben ausgeführt sind und mittels welcher der jeweilige Reibring 4 oder 5 im Zusammenspiel mit einer Mutter 8 mit dem Radsteg 2 verschraubt ist. Dabei verfügt die jeweilige Schraube über einen Schraubenkopf 7, welcher sich auf einer Hülse 8 abstützt, die über eine Senkung in den Reibring 5 eingelassen ist. Die korrespondierende Mutter 9 ist ebenso als Hülse gestaltet oder mit einer separaten Hülse kombiniert und ebenfalls in eine Senkung in den Reibring 4 eingelassen ist. Der Formschluss der Verbindung wird durch separate Gleitsteine 10 erzeugt.
Alternativ zur vorgenannten Festlegungsvariante einer Verschraubung ist in 3 eine Perspektivansicht eines Reibrings 4, 5 mit eingesetzten Federelementen 13 einer Radbremsscheibe 1 dargestellt. Der Reibring 4, 5 ist in dieser Ausführungsvariante radstegseitig Rippen und/oder Nocken 14, 15, 16, 17, 18, 19 mit unterschiedlicher Geometrie ausgebildet, die sich in Bezug auf den Radsteg in radialer Richtung erheben und im Wesentlichen in axialer Richtung verlaufen. Die Rippen bzw. Nocken 14, 15, 16, 17, 18, 19 sind in zwei definierten, wiederkehrenden Mustern auf dem jeweiligen Reibring 4, 5 angeordnet. Die Muster sind jeweils durch die Anordnung eines lediglich optionalen Federelementes 13 voneinander getrennt. Die Geometrie der Rippen bzw. Nocken 14, 15, 16, 17, 18, 19 ist so gewählt, dass eine Verformung des Reibringes 4, 5 auf Grund der durch den Bremsvorgang eingebrachten Wärme in im Bezug auf das Rad 3 axialer Richtung vom Betrag her möglichst gleichmäßig erfolgt. Darüber hinaus ist die Geometrie der Rippen bzw. Nocken 14, 15, 16, 17, 18, 19 so gewählt, dass bei Drehung des Rades 3 eine möglichst ho- he Wärmeabfuhr durch Konvektion erfolgt. Die Rippen bzw. Nocken 14, 15, 16, 17, 18, 19 sind weiterhin grundsätzlich so gestaltet, dass sie nur an ihren jeweiligen beiden Enden 20 am Radsteg 2 anliegen, so dass der Wärmeeintrag von den Reibringen 4, 5 in den Radsteg 2 durch die geometrische Gestaltung der Rippen bzw. Nocken 14, 15, 16, 17, 18, 19 auf ein Minimum reduziert wird.
Eine Bohrung 30, deren Symmetrieachse im in 3 gezeigtem Beispiel mit der Symmetrieachse des Federelementes 13 zusammenfällt, durchgreift im montierten Zustand der Reibringe 4, 5 jeweils eine Schraube (nicht dargestellt), mit denen die Reibringe 4, 5 am Radsteg 2 befestigt sind und die Primärverschraubung der Reibringe 4, 5 mit dem Radsteg 2 bildet. Dementsprechend weisen die Reibringe 4, 5 ebenfalls eine zur Bohrung 30 koaxiale Bohrung 31 auf. Das Federelement 13 ist über die Schenkel 28, 29 und entsprechende Bohrungen 32 mit geeigneten Verbindungselementen (nicht dargestellt) mit den Nocken 21, 22 verbunden.
Das Federelement 13 ist erfindungsgemäß so ausgeführt, dass alle auftretenden Relativbewegungen betragsmäßig im Bereich der elastischen Verformung der Federelemente 13 liegen. Dies führt dazu, dass die Primärverschraubung der Radbremsscheibe 1 keine Relativbewegung in Richtung parallel zum Radsteg 2 ausführen, was den Verschleiß am Radsteg 2 gänzlich verhindert. Weitere konstruktive Details der Variante der 3 können der WO 2014/019895 A1 entnommen werden.
Typischerweise können die vorbeschriebenen und im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt eingesetzten Reibringe 4, 5 durch verschiedene Gussverfahren realisiert werden. Als bevorzugter Werkstoff wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Leichtmetall, insbesondere ein aluminiumbasierter Werkstoff, eingesetzt, so dass die bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Reibrings als ein Leichtbau-Reibring ausgebildet ist.
Besonders bevorzugt kann es sich um ein AlSiMg-Material handeln, also um eine Legierung die hauptsächlich aus Aluminium besteht. Weitere Legierungselemente sind Silizium und Magnesium. Der vorgenannte aluminiumbasierte Werkstoff kann aus vorgemischten Matrix-Verbünden aus Metall und Hartstoffen Al/SiC- oder AI/AI203-Mischung abgegossen werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird dadurch bevorzugt ein gradient-gemischter Materialverbund aus duktilem Basiswerkstoff wie Aluminium und in einer Gradientenstruktur funktional günstig verteilten Hartstoffpartikeln erhalten. Eine Phasengrenze, wie bei den Schichtguss-Werkstoffen, ist dabei vorzugsweise nicht im Schnittbild erkennbar.
Man nutzt hierfür den Dichteunterschied beispielsweise von Korund (AI203) als Hartstoffpartikel zu Aluminium. Dies wird u.a. dadurch erreicht, dass die Reibfläche im untersten Bereich der Gussform, bezogen auf das Schwerefeld der Erde, angeordnet ist.
Der Hauptvorteil für das fertige Produkt als Reibring ist, daß die reib- und verschleißtechnisch-relevanten Partikel in einer Zone konzentriert werden, wo man sie benötigt.
Bevorzugt handelt es sich bei dem dem Gemisch der aluminiumbasierten Metallschmelze beigefügten Hartstoff um ein technisches Korund. Dieses kann in einem Volumenanteil von vorzugsweise mehr als 5 %, insbesondere 8-15 Vol.% enthalten sein. Die bevorzugte durchschnittliche Partikelgröße der Hartstoffpartikel beträgt zwischen 10-50 µm. Die Parikelgrößenbestimmung in diesem Bereich kann durch statische Bildanalyse (static image analysing) eines oder mehrerer Schnittbilder erfolgen
Der angereicherte Basis-Verbundwerkstoff kann in einem Niederdruck-Gießverfahren durch Partikelumlagerung zu einem gradienten Material ausgebildet werden. Ein solches Gießverfahren ist an sich bekannt, jedoch nicht zur Ausbildung der erfindungsgemäß-beschriebenen Gradientenstruktur. Dabei wird eine Metallschmelze, wie Aluminium, meist mittels eines Steigrohrs von unten her in eine einem Formhohlraum aufgesetzte Gießform gedrückt. Dabei kann es sich um eine Kokille (Dauerform) handeln. Der notwendige Druck zum Hochdrücken bzw. zur Verlagerung der Schmelze kann durch einen Gasdruck erzeugt werden. Nach der Formfüllung bleibt auch während der Erstarrung der Gasdruck aufrechterhalten, um die Nachspeisung zum Ausgleich der Volumenschrumofung beim Übergang vom flüssigen in den festen Zustand zu ermöglichen. Dies setzt naturgemäß eine möglichst gerichtete Erstarrung von oben nach unten voraus und bedingt eine möglichst günstige Gussstückgestaltung oder Querschnittsabstufungen.
Im Reibbereich des Reibrings der in der Gußform unten liegt, konzentrieren sich die Hartstoffpartikel, insbesondere die Korundpartikel, dort mit vorteilhaftem Volumen-Anteil von mehr als 15%, vorzugsweise 18-25%.
Dabei weist das Korund eine Dichte von mehr als 3,75 g/cm³, vorzugsweise zwischen 3,8-4,2 g/cm³, insbesondere bei 4,05 g/cm³ (+/- 0,08 g/cm³) auf. Demgegenüber weist das Basismetall, z.B. eine Aluminiumschmelze, eine Dichte von weniger als 2,9 g/cm³, vorzugsweise zwischen 2,5 bis 2,85 g/cm³, insbesondere bei 2,7 g/cm³ (+/- 0,08 g/cm³) auf.
Weiterhin kann eine Bewegung der Gießform während des Erkaltens vorteilhaft sein, beispielsweise ein Schüttelmechanismus. Die Bewegung unterstützt die Sedimentation.
Wie bereits zuvor genannt, nimmt die Konzentration an Hartstoffpartikeln 43 im Metall bzw. der Metalllegierung 42 im Schnitt des Reibrings 4, 5 von der Reibflächen 40 zu den Kühlkanälen 41 der rückseitigen Fläche 44 gradiell ab. Dies ist in 5 dargestellt. 4 stellt demgegenüber eine gleichmäßige Verteilung der Hartstoffpartikel 43' zwischen der Reibfläche 40' und der korrespondierenden rückseitigen Fläche 44' dar, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Besonders bevorzugt kann die Konzentration an Hartstoffpartikeln von der Reibfläche der Scheibe bis deren Kühlkanälen die Hartstoffkonzentration gleichmäßig abnehmen, beispielsweise um zumindest 5 Vol.%, vorzugsweise um zumindest 10 Vol.%, besonders bevorzugt um 10 -18 Vol.%.
Die Gradientenverteilung des Hartstoffs kann zudem mittels einer Temperaturführung im Gießprozess verbessert werden. Hierbei wird durch die Temperaturkontrolle ein „In-Schmelze-halten“ und eine langsame Abkühlung ermöglicht, so dass eine verbesserte Verteilung durch das Absinken der Hartstoffpartikel erlangt wird.
Durch diese Verfahrensführung ist zudem eine reibtechnisch vorteilhafte Bremsscheibe realisierbar, die in den Herstellungsschritten nur jeweils geringen Aufwand erfordert. Dadurch wird ein Kostenaufwand verringert.
Durch die Verwendung eines vergleichsweise preisgünstigen Ausgangsmaterials mit aus einem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung als ‚Mischsystem‘ mit Hartstoffpartikeln kann eine vergleichsweise leichte Verarbeitbarkeit mittels Gießen erreicht werden. Zugleich wird ein Reibring mit nachweislich guten Reibeigenschaften u. hoher Verschleißbeständigkeit geschaffen, welcher optimal in einer Radbremsscheibe eingesetzt werden kann. Aufgrund der Schaffung eines quasi übergangslosen, insbesondere monolithischen, Materials ohne Phasengrenzfläche kann zudem gute Wärmeleitfähigkeit der einzelnen Komponenten des Materialverbunds erreicht werden. Durch ein Niederdruck-Gießverfahren in fallweise nachgeheizter Kokille kann man den gradiellen Verlauf der Korundpartikel-Konzentration im Material deutlicher ausprägen.
Der Gradient verläuft vorzugsweise als ein von der Reibseite nach oben (zur Kühlungsseite des Reibrings hin) gleichmäßig abnehmender Anteil. Sowohl Korund als auch SiC kann als Hartstoffpartikel genutzt werden. Allerdings hat Korund den Vorteil, dass dieser Hartpartikelwerkstoff im Vergleich zu dem auch häufig reibtechnisch eingesetzten SiC-Anteil einen stabil-hohen Schmelzpunkt aufweist. Somit erreicht man eine recht unkritische Temperaturführung des Prozesses, bei welchem Aluminium eine größere Zeit lang, beispielsweise zumindest 1h, in Schmelze gehalten wird. Weiterhin ist durch die tendenziell glatte Gußform für das Finish der Oberflächen mittels Zerspanung nur ein kleinerer Volumenabtrag zu erwarten als bislang, worin ein weiterer Vorteil liegt.
Bezugszeichenliste

1: Radbremsscheibe
2: Radsteg
3: Rad
4: Reibring
5: Reibring
7: Schraubenkopf
8: Hülse
9: Mutter
10: Gleitstein
13: Federelement
14: Rippe
15: Rippe
16: Rippe
17: Nockenpaar
18: Rippe
19: Nockenpaar
21: Nocke
22: Nocke
28: Schenkel
29: Schenkel
30: Bohrung
31: Bohrung
32: Bohrung
40: Reibfläche
41: Kühlkanäle
42: Metall und/oder Metalllegierung
43: Hartstoff
44: rückseitige Fläche
40': Reibfläche
43': Hartstoff
44': rückseitige Fläche
50: Vormischen (Aluminiumspäne + Hartstoffpartikel)
101: Bereitstellen einer Schmelze
102: Vermischen der Schmelze
103: Einbringen in Gussform
104: Temperaturkontrolle / In Schmelze halten
105: Erkalten der Schmelze
106: Montage der Radbremsscheibe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4417813 [0002]
DE 102007020891 A1 [0003]
EP 0846884 A2 [0004]
WO 2014/019895 A1 [0029]

Claims

Reibring (4, 5) für eine Radbremsscheibe (1), wobei der Reibring (4, 5) einen monolithisch gegossenen Metallblock mit einer Reibfläche (40) und einer rückseitigen Fläche (44) umfasst, wobei im Material des Metallblocks zumindest ein Hartstoff (43) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil an Hartstoff (43) im Metall (42) von der rückseitigen Fläche (44) zur Reibfläche (40) hin stetig zunimmt.
Reibring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil an Hartstoff (43), insbesondere an Hartstoffpartikeln, im Metall (42) konstant zunimmt.
Reibring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallblock keine Phasengrenze aufweist, also unbeschichtet und/oder ungeschichtet, ausgebildet ist.
Reibring nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (4, 5) entlang der rückseitigen Fläche (44) Kühlrippen (41) und/oder Kühlnocken aufweist.
Reibring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte des Hartstoffs (43) um zumindest 1 g/cm³ größer ist als die Dichte des Metalls (42).
Reibring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall (42) ein Leichtmetall oder eine Leichtmetall-Legierung, vorzugsweise Aluminium oder eine aluminiumbasierte Legierung mit Aluminium als Hauptbestandteil, ist.
Reibring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aluminiumsbasierte Legierung mit Silizium und/oder Magnesium legiert ist.
Reibring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hartstoff (43), insbesondere in der Ausbildung als Hartstoffpartikel, als Korund, insbesondere als technisches Korund, ausgebildet ist.
Reibring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Konzentration von Hartstoff (43), insbesondere in der Ausbildung als Hartstoffpartikel, im Metall (42) von der rückseitigen Fläche (44) zur Reibfläche (40) um beispielsweise um zumindest 5 Vol.%, vorzugsweise um zumindest 10 Vol.%, besonders bevorzugt um 10 -18 Vol.%, zunimmt.
Radbremsscheibe (1) für ein Rad (3) eines Schienenfahrzeuges, wobei das Rad (3) einen Radsteg (2) aufweist, an dem sich Reibringe (4, 5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche abstützen, die mit Verbindungsmitteln am Radsteg (2) befestigt sind.
Verfahren zum Herstellen einer Radbremsscheibe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere durch ein Niederdruck-Gießverfahren.