DE2154067A1

DE2154067A1 - Bremsscheibe

Info

Publication number: DE2154067A1
Application number: DE19712154067
Authority: DE
Inventors: Albert W. Tallmadge; Dernovshek Joseph F. Akron; Ohio Cook (V.St.A.)
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1970-11-05
Filing date: 1971-10-29
Publication date: 1972-05-10
Also published as: FR2113499A5; US3712427A; CA958655A; JPS5414709B1; DE2154067B2; GB1317880A; DE2154067C3

Description

DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN

PATENTANWÄLTE

S/G 17-97

The Goodyear Tire and Rubber Company, Akron, Ohio 44316, U.S.A.

Bremsscheibe

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe, bestehend aus einem kreisförmigen Kern eines auf Kohlenstoff basierenden Werkstoffs.

Bremsscheiben der vorgenannten bekannten Gattung können wahlweise drehbar oder feststehend sowie axial beweglich zwischen einer Stützplatte und einer Druckplatte angeordnet sein.

Bei der Verwendung von Kohlenstoff- oder Graphitbremsscheiben bekannter Bauart muß die gesamte Einrichtung ausgewechselt werden, wenn die Flächen der Scheibe genügend verschlissen sind. Damit ist indessen das Ausscheiden einer Scheibe verbunden, die baulich noch fehlerfrei ist. Das Auswechseln gegen eine neue Einrichtung ist außerordentlich kostspielig.

Ein erstes Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer Graphit- oder Kohlenstoffbremsscheibe, bei der die Reibflächen

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der Scheibe erneuert oder wiederhergestellt werden können, ohne daß die gesamte Bremsscheibe ausgeschieden werden muß, so daß eine beträchtliche Kostenersparnis beim Auswechseln gegenüber bekannten Bremsscheiben erzielt wird.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch eine dünne Platte eines Reibwerkstoffs, die mindestens eine der sich gegenüberliegenden Seiten des Kerns bedeckt, wobei die dünne Platte an dem Kern mechanisch befestigt ist. Hierdurch ist es möglich, auf einem Kohlenstoff- oder Graphitscheibenkern erneuerbare Reibflächenscheiben vorzusehen, die aus demselben Material wie der Kern bestehen können und die mit dem Kern mechanisch fest verbunden sind und anstelle einer verschlissenen Scheibe vorgesehen werden und, falls nötig, untereinander ausgewechselt werden können, ohne daß es erforderlich ist, die gesamte Grundscheibeneinrichtung auszuscheiden. Die Reibflächen sind durch Hülsen und Nieten fest verbunden, welche die Keilnut-Kupplungsstücke (keyway drives) an den Scheiben halten. Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Bremsscheibe enthalten die Patentansprüche 2 bis 10.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens, um eine Wiederherstellung zu bewirken, so daß Scheiben eine lange Lebensdauer erreichen und das Auswechseln bei minimalen Kosten erfolgen kann.

Die Merkmale dieses erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Patentansprüchen 11 und 12 enthalten.

In der Zeichnung sind eine erfindungsgemäße Bremsscheibe und ein erfindungsgemäßes Verfahren zu ihrer Wiederherstellung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 eine weggebrochene Seitenansicht einer Bremsscheibe nach der Erfindung, wobei die Scheibe eine drehbare Scheibe ist,

Fip. 2 und

3 weggebrochene Schnittdarstellungen nach den

Linien 2-2 bzw. 3-3 der Fig. 1, welche die Befestigung der Reibplatten an einem Scheibenkern zeigen, und

Fig. U, 5

und 6 das Verfahren zur Wiederherstellung einer neuen massiven Scheibe für die erste, zweite bzw. dritte Wiederherstellung.

Das Bezugszeichen 10 bezeichnet ganz allgemein eine Bremsscheibe, welche die Form eines kreisförmigen Ringes hat und die in gleichmäßig verteilten Abständen auf ihrem Außenumfang mit Schlitzen 12 versehen ist. Keilnut-Kupplungsstücke (keyway drives) 14 sind an der Rinpscheibe im Bereich jedes Schlitzes 12 befestigt und werden durch Nieten 16 gehalten. Jedes der Keilnut-Kupplungsstücke 14 umfaßt eine Nut 18 zur Aufnahme der Federn oder Keile eines sich drehenden Rades, so daß die Scheiben mit dem Rad gedreht werden, während sie zu einer axialen Bewegung relativ zum Rad fähig sind.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, wird die Scheibe 10 von einem scheibenförmigen Kern 20 aus einem Graphit- oder Kohlenstoffgrundmaterial sowie von Reibplatten 22 auf jeder Seite des Kerns gebildet.Die Reibplatten 22 können aus dem gleichen Graphit- oder Kohlenstoffgrundmaterial wie der scheiben- oder plattenförmige Kern 20 bestehen und sie können entweder in der Form von kreisförmigen Ringen derselben Größe wie der Kern 20 oder in der

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Form von segmentierten Ringen ausgebildet sein, die jeweils einen Teil des kreisförmigen Ringes darstellen. Die Reibplatten 2 2 können indessen auf Graphit- oder Kohlenstoffbasis so konstruiert sein, daß sie eine größere Reib- und Hitzeableiteigenschaft, jedoch nicht so große strukturelle Eigenschaften wie der Kern 20 aufweisen. Vorzugsweise besitzt der plattenförmige Kern 20 eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber Oxidation und eine große bauliche Festigkeit. Der plattenförmige Kern 20 sollte mindestens die 1 l/2fache Dicke jeder entsprechenden Reibplatte 22 aufweisen. Die Reibplatten 22 können einem vollen Kreis entsprechen oder segmentiert sein, solange wie die Segmente an beiden Enden durch Nieten oder andere geeignete Mittel befestigt sind. In jedem Fall werden die Reibplatten 22 mit dem Kern 20 durch die Nieten 16 mechanisch fest verbunden, so daß die Keilnut-Kupplungsstücke 14 an ihrem Ort festgehalten werden. Die Nieten 16 sind nicht innerhalb der der Reibung unterworfenen Flächen der Platten 22 angeordnet, so daß die Platten 22 durchaus dünn sein können. Hülsen 24 sind auf den Nieten 16 vorgesehen, um die Kräfte zwischen den Reibplatten 2 2 und dem plattenförmigen Kern 20 gleichförmig zu verteilen. Die Reibplatten 22 können z. B. eine Dicke von 0,19 bis 0,44 _Cm aufweisen. Die Gesamtdicke der Bremsscheibe kann typischerweise zwischen 1,016 und 1,52 _cm liegen.

Wenn die Reibplatten 22 so weit verschlissen sind , daß sie erneuert v/erden müssen, ist es lediglich notwendig, die Nieten 16, die Hülsen 24 und die Keilnut-Kupplungsstücke 14 zu entfernen. Die verschlissenen Reibplatten 22 werden jetzt beseitigt und neue Reibplatten auf jeder Seite des Kerns 20 angeordnet. Die Keilnut-Kupplungsstücke 14 werden wiederum an der für sie bestimmten Stelle mit den Hülsen 24 angenietet, so daß die Nieten 16 die neuen Reibplatten 22 mit dem Kern fest verbinden. Die Bremsscheibe 10 ist auf diese Weise er-

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neuert und kann wieder verwendet werden. Da die Reibplatten 2 2 verhältnismäßig dünn sind, geht tatsächlich nur eine geringfügige Menge des Kohlenstoff- oder Graphitmaterials verloren, während der Kern 20, der die Hauptscheibe bildet, wieder verwendet wird.

Es ist zu bemerken, daß, während die dargestellte und oben beschriebene Scheibe eine drehbare Scheibe mit Keilnut-Kupplungsstücken 14 und mit Keilnuten Έ an ihrem äußeren Umfang ist, die Grundgedanken der Erfindung vorteilhaft auch bei einer stationären Bremsscheibe oder bei einer solchen Bremsscheibe angewandt werden können, bei der die Keilnut-Kupplungsstücke und die Keilnuten entlang dem Innenumfang der Scheibe vorgesehen sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren schließt einen Weg zum Wiederherstellen von Kohlenstoffscheiben ein, welche die Druck- und Endplatten umfassen. Der niedrige thermische Expansionskoeffizient und andere erwünschte Eigenschaften so wie der hohe Wärmeübertragungskoeffizient weisen ein Kohlenstoffgrundmaterial von diesem Standpunkt als ideal aus. Durch die nachstehend beschriebene Technik kann eine von Anfang an massive Kohlenstoff scheibe wiederhergestellt werden. Die technische Ausführbarkeit der Wiederherstellung wurde durch dynamische Bremsversuche im Laboratorium nachgewiesen. Genauer gesagt wurden die Scheiben, nachdem sie eine bestimmte Lebensdauer erreicht hatten, wiederhergestellt und das zweite Mal einer geforderten dynamischen Bremsprüfung unterworfen, um festzustellen, ob sie die gleichen Eigenschaften aufwiesen.

Die Fig. 4, 5 und 6 stellen den Wiederherstellungszyklus dar, der als das optimale Verfahren angesehen wird. Die erste Wiederherstellung ist in Fig. 4 gezeigt, die in der Ansicht A

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eine Bremsscheibe zeigt, die mit 50 bezeichnet ist und auf etwa 0,152 cm verschlissen ist, so daß sie für eine drehbare Scheibe eine Dicke von etwa 1,22 cm und für eine feststehende Scheibe eine Dicke von etwa 1,3 2 cm haben würde. Die Wiederherstellungstechnik besteht in ihrem ersten Schritt aus dem Schleifen beider Flächen der Scheibe 50, und zwar weit genug, um sie zu glätten und sich parallel gegenüberliegende Flächen zu schaffen, oder um etwa 0,07 6 cm, so daß für eine drehbare Scheibe die Dicke angenähert bei 1,14 cn und für eine stationäre Scheibe die Dicke bei angenähert 1,24 cm liegen würde. Die Ausgangsdicke wird dann durch Hinzufügen einer Kohlenstoffplatte oder-scheibe 52,wie in der Ansicht C der Fig. 4 angedeutet, erreicht, d. h. durch angenähert 0,3 8 cm Dicke, wodurch die Gesamtdicke der Scheibe um dieses Maß zunimmt und damit die gesamte Scheibendicke auf das gewünschte Maß vor der Reibbeanspruchung bringt, Die Platte 52 wird in der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Weise angebracht, jedoch nur an einer Seite, wie in der Ansicht C der Fig. 4.

Wenn die Scheibe 50 und die Platte 52, wie in Ansicht Λ der Fig. 5 angedeutet, wieder auf angenähert die gleichen Dickenabmessungen wie in der Ansicht A der Fig. 4 verschlissen wurden, werden die Scheibe 50 und die Platte 52 auf J ie in der Ansicht B angedeuteten Abemessungen geschliffen, v-obei eine neue Platte 54, wie in Ansicht C gezeigt, hinzugefügt v^jird , um die Wiederherstellung der Scheibe zu vervollständigen und auf ihre ursprünglichen Dxckenabmessungen zurückzubringer.. Es ist indessen zu bemerken, daß die Platte 52 nur angenähert die Hälfte der Dicke der Platte 54 aufweist. Hierdurch wird die zweite Wiederherstellung mit einer Konstruktion vervollständigt, die jetzt aus zwei Reibplatten 52 und 54 unterschiedlicher Dicke besteht.

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Die dritte Wiederherstellung und alle nachfolgenden Wiederherstellungen sind in Fig. 6 dargestellt, wo Ansicht Λ die verschlissene Scheibe 50 sowie die Platten 52 und 54 darstellt. Ansicht B zeigt das Schleifen der Platte 54, während Ansicht C die Anordnung einer neuen Platte 56 in Verbindung mit der Platte 54 veranschaulicht, um die vollständige Wiederherstellung zu erreichen. In diesem Beispiel wurde die Platte 52 ausgeschieden, weil sie bis auf eine solche geringe Dicke verschlissen war, daß sie nicht länger verwendbar ist. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Grundscheibe 50 während der dritten Wiederherstellung und, naturgemäß, für alle nachfolgenden Wiederherstellungen, die gleiche Dicke

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Claims

Patentansprüche

Bremsscheibe, bestehend aus einem kreisförmigen Kern eines auf Kohlenstoff basierenden Werkstoffs, gekennzeichnet durch eine dünne Platte (22) eines Reibwerkstoffs, die mindestens eine der sich gegenüberlxegenden Seiten des Kerns (20) bedeckt, wobei die dünne Platte an dem Kern mechanisch befestigt ist.
2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (22) auf beiden Seiten des Kerns (20) befestigt sind und jede dünne Platte (22) die Form eines kreisförmigen Ringes der gleichen Gestalt wie der ringförmige Kern aufweist, wobei jede dünne Platte (22) aus dem im wesentlichen gleichen Werkstoff wie der Kern besteht.
3. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (22) an beiden Seiten des Kerns befestigt sind und Segmente eines kreisförmigen Ringes darstellen, wobei die dünnen Platten auf jeder Seite des Kerns einen kreisförmigen Ring der gleichen Gestalt wie der ringförmige Kern bilden.
4. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede dünne Platte (22) eine Dicke von 0,19 bis 0,635 cm aufweist.
5. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich Hülsen (24) durch die dünnen Platten(22) und den ringförmigen Kern (20) sowie Nieten (16) durch die Hülsen erstrecken.

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6. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (22) auf beiden Seiten des Kerns (20) befestigt sind und mehrere Keilnut-Kupplungsstücke (14) auf einem Umfang der Scheibe vorgesehen sind, wobei die Keilnut-Kupplungsstücke, die dünnen Platten und der ringförmige Kern zu einer Einheit durch Nieten (16) mechanisch verbunden sind.
7. Bremsscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Keilnut-Kupplungsstück (14) ein Paar Seitenteile besitzt, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der Bremsscheibe am Umfang derselben erstrecken, wobei die Nieten (16) durch die nicht auf Reibung beanspruchten Seitenteile hindurchgeführt sind.
8. Bremsscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (21) sich zur Aufnahme der Nieten (14) durch die dünnen Platten (22) und den ringförmigen Kern (20) erstrekken.
9. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (20) gegenüber Oxidation widerstandsfähig ist und eine große strukturelle Festigkeit besitzt, wobei die dünne Platte (22) aus Reibmaterial mit hervorragenden Wärmeableit- und guten Reibeigenschaften besteht.
10. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (20) und die dünne Platte (22) aus dem Reibmaterial segmentiert sind, wobei Mittel für die mechanische Befestigung der dünnen Platte mit dem Kern die Segmente in der Gestalt einer Ringscheibe halten.
11. Verfahren zum Wiederherstellen einer verschlissenen Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bestehend aus

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einem kreisförmigen Kern eines kohlenstoffhaltigen Grundmaterials mit einer Mehrzahl von Keilnut-Kupplungsstücken, die in gleichen Abständen voneinander auf dem Umfang des Kerns befestigt sind, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

1) Paralleles Glattschleifen ^var verschlissenen, sich gegenüberliegenden Flächen des Kerns (50),

2) Anordnung einer dünnen Platte (52) aus im wesentlichen demselben Material wie demjenigen des Kernes (50) unter voller Abdeckung einer der beiden Seiten desselben, und festes Verbinden der Platte (52) und der Keilnut-Kupplungsstücke (14)mit dem Kern (SO) zu einer Einheit der gewünschten Dicke.
12. Verfahren nach Anspruch 11, welches die folgenden Verfahrensschritte für eine zweite Wiederherstellung de. Bremsscheibe vorsieht:

1) Paralleles Glattschleifen der verschlissenen Flächa des Kernes (50) und d&r verschluissnen Fläche der Platte (52) und

2) Hinzufügen einer zweiten dünnen Platte (54) aus dem gleichen Material, aus dem der Kern (50) und die erste dünne Platte (52) bestehen, auf der anderen Seite des Kerns (50), und festes Verbinden der Keilnut-Kupplungsstücke (14), der dünnen Platten (52, 54) und des kreisförmigen Kernes (50) zu einer Einheit, wobei der Kern (50) und die beiden Platten (52, 54) zusammen- die gewünschte Dicke aufweisen, jedoch die zweite Platte (54) eine wesentlich größere Dicke als die erste Platte (52) hat.

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