DE2424309B2 - Verfahren zur Herstellung einer Reibscheibe aus einer Metallträgerplatte - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Reibscheibe aus einer MetallträgerplatteInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Reibscheibe aus einer Metallträgerplatte, die gegebenenfalls eine mittig angeordnete
Bohrung mit kerbverzahntem Querschnitt aufweist, und mehreren mit der Trägerplatte verbundenen Sinterkörpern aus Reibmaterial.
Ein Verfahren der vorgenannten Art gehört durch die AT-PS 2 25 015 zum Stand der Technik. Beim
bekannten Verfahren wird der Sinterkörper auf die Trägerplatte aufgebracht, indem zunächst Metallpulver
in einer Form ohne Anwendung von Druck zu einem Vorkörper vorgesinlert wird, der Vorkörper der Form
entnommen und durch Anwendung von Druck zu einem Vorpreßkörper verdichtet wird, worauf der Vorpreßkörper bei einer Sintertemperatur von z. B. 700 bis
8000C und einer Sinterzeit von 3 bis 4 Stunden auf den Träger aufgesintert wird. Wie sich aus der Beschreibungseinleitung der österr. Patentschrift ergibt, ist es bei
dem in der AT-PS vorgeschlagenen Verfahren nicht erforderlich, zur besseren Verbindung zwischen Sinterkörper und einem Stahlträger den Stahlträger zunächst
zu verkupfern.
Für die Herstellung der Verbindung zwischen Sinterkörper und Trägerplatte ist aber bei dem
Verfahren nach der österr. Patentschrift eine relativ lange Zeit erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Sinterkörper aufweisenden Reibscheibe zu entwickeln, das einfach durchführbar ist und kurze Herstellezeiten gewährleistet.
daß die Sinterung und Verbindung der Vorpreßkörper mit der Trägerplatte mittels Widerstandserhitzung
durchgeführt wird. Vorzugsweise wird die Widerstandserhitzung mit Elektroden durchgeführt, die mit einer
ebenen Fläche auf die Vorpreßkörper gedrückt werden. Die Trägerplatte kann für die Aufnahme der
Vorpreßkörper Ausnehmungen aufweisen Wenn die Vorpreßkörper auf gegenüberliegenden Sei.en der
Trägerplatte ausgerichtet sind, kann es zweckmäßig
ίο sein, daß sich durch die Trägerplatte ein Loch erstreckt,
so daß je zwei ausgerichtete Sinterkörper während des Widerstandserhitzens miteinander verbunden werden.
Wenn die Trägerplatte aus Stahl besteht, ist es zweckmäßig, ein Hartlötmaterial auf die Stellen der
Trägerplatte aufzubringen, an denen die Sinterkörper befestigt werden sollen, so daß während des Widerstandserhitzens eine hartlötende Verbindung zwischen
den Reibbelägen und der Trägerplatte entstehen kann. Wie in der Beschreibungseinleitung bereits gewürdigt,
gehört es zum Stand der Technik, einen Stahlträger zu einer besseren Verbindung zwischen Sinterkörper und
Stahlträger zu verkupfern. Im Falle einer Stahlträgerplatte empfiehlt sich bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren als Hartlötmaterial Kupfer, Messing, Bronze,
Während der Widirstandserhitzung der Vorpreßkörper bilden die Elemente, aus denen der Sinterkörper
entsteht. Legierungen. Es hat sich gezeigt, daß während
des Widerstandserhitzens der Vorpreßkörper eine
Tendenz bestehen kann, daß die niedriger schmelzenden Elemente in den Vorpreßkörpern schmelzen und
aus den Vorpreßkörpern ausgestoßen werden, ehe die Legierungsbildung vonstatten geht Es ist daher
zweckmäßig, die Vorpreßkörper vor dem Widerstands
erhitzen einem ersten Erwärmen und Pressen bei einer
Temperatur auszusetzen, die niedriger liegt als beim späteren Widerstandserhitzen, so daß die niedriger
schmelzenden Elemente vorab die < egierungen bilden.
Alternativ hierzu kann das Rohmaterial zur Herstellung
der Vorpreßkörper aus den Legierungen der erforderlichen Elemente Zusammengesetzt sein.
Es ist ferner festgestellt worden, daß erhebliche Temperaturgradienten in den Vorpreßkörpern während
des Widerstandserhitzens vorhanden sind, und zwar in
einem so starken Maße, daß das von der Trägerplatte
entfernt liegende Ende des Vorpreßkörpers nur teilweise gesintert wird. Zur Überwindung dieses
Problems kann der Sinterkörper nach der Widerstandserhitzung spanabhebend bearbeitet werden, so daß die
nur teilweise gesinterten Endpartien der Sinterkörper entfernt werden. Alternativ hierzu wird es bevorzugt,
die mit der Trägerplatte durch Widerstandserhitzung verbundenen Sinterkörper einer zweiten Widerstandserhitzung, die gegenüber der ersten Widerstandserhit-
zung bei einer niedrigeren Temperatur und bei
geringerem Druck vorgenommen wird. Hierdurch wird
erreicht, daß ebenfalls die trägcrplattenabseitigen
nungen erläutert. Die Figuren zeigen
F i g. 1 ein Schnitt durch eine Reibscheibe nach einem
Verfahren entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
f-5 Reibscheibe,
F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Teil einer Reibscheibe, die nach einer Abwandlung des Verfahrens nach
dem ersten Ausführungsbeispiels hergestellt ist,
F i g. 4 ein Schnitt durch einen Teil einer Reibscheibe, die nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der
Erfindung hergestellt ist, und
F i g. 5 ein Schnitt durch einen Teil einer Reibscheibe, die nach einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels
hergestellt ist
Gemäß Fig. 1 und 2 weist die Reibscheibe eine kreisrunde Stützplatte 1 aus Flußstahl auf, die einen
Durchmesser von 230 mm und eine Dicke von 3,2 mm hat Auf jeder Hauptfläche der Platte 11 sind mehrere
im gleichen Winkelabstand angeordnete Reibbeläge 12 vorgesehen, die an der Peripherie der Platte 11 im
gleichen radialen Absta.'.d von der Mitte der Platte sitzen. Jeder Reibbelag auf einer Hauptfläche der
Scheibe fluchtet mit einem entsprechenden Reibbelag auf der gegenüberliegenden Hauptfläche der Scheibe.
Ferner hat jeder Reibbelag eine Dicke von etwa 1,25 mm, und er ist in der Draufsicht im wesentlichen
rechtwinklig, wobei dessen kürzere Seite eine Länge von 9 mm und dessen längere Seite eine Länge von
17,5 mm haben, wobei diese sich im wesentlichen radial
nach innen erstreckt
Die vorstehend beschriebene Reibscheibe ist zur Verwendung in einer Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs
vorgesehen, und wenn sie in Gebrauch ist, sitzt sie zusammen mit einer weiteren identischen Scheibe in
einem Gehäuse (nicht dargestellt), das mit einem ortsfesten Teil des Fahrzeugs verbunden ist Eine
drehbare Weile (nicht dargestellt), die von der Bremse gebremst werden soll, erstreckt sich durch das Gehäuse
und wird in einer mittig sitzenden Bohrung 13 in der Stützplatte 11 jeder Reibscheibe aufgenommen. Die
Wand jeder Bohrung 13 hat Kerbzahnform, und die Partie der Welle, die in jeder Bohrung aufgenommen
wird, hat eine entsprechende Gegenform, so daß die Reibscheiben mit der Welle mitdrehen, jedoch eine
axiale Bewegung der Welle gegenüber ausführen können. Die Anordnung der Bremse ist dann derart, daß
dann, wenn :ine Bremskraft auf die Welle ausgeübt werden soll, Auflaufmittel (nicht dargestellt) in Funktion
gesetzt werden, um die Reibscheibe axial in entgegengesetzte Richtungen der Welle gegenüber zu bewegen, so
daß die Reibscheiben 12 an Reibflächen am Gehäuse angreifen.
Für die -Herstellung der in der Zeichnung gezeigten Reibscheibe wird ein pulverförmiges Reibmaterial mit
der folgenden Zusammensetzung, bezogen auf das Gewicht, zunächst hergestellt: 60% Kupfer, 12% Zinn,
2% Blei, 9% Zink, '/% Kohlenstoff und 13% Siliziumoxid. Das Reibmaterial wird dadurch hergestellt, so
daß die Bestandteile in einem Mixer etwa 30 Minuten lang miteinander vermischt werden, und danach wird
das Material aus dem Mixer herausgenommen und dann weitere 30 Minuten lang nachgemischt, um eine
gleichförmige Verteilung der Bestandteile sicherzustellen. Das Gemisch wird dazu verwendet, die Reibbeläge
12 herzustellen, und für jeden Reibbelag werden 1,1 g des Gemisches in einen entsprechend ausgebildeten
Formraum gebracht und zu einen Vorpreßkörper mit 66 750 Newton zusammengedrückt.
Nach Entnahme aus dem Formraum werden dann zwei der Vorpreßkörper auf die Platte 11 an den
erforderlichen Stellen gelegt, um zwei fluchtende Druckbeläge 12 auf gegenüberliegenden Seiten der
Platte 11 herzustellen, wobei die gesamte Platte zuvor mit einer 0,025 mm d tken Lage Hartlötmaterial
beschichtet worden ist, beispielsweise Kupfer, Messing, Bronze, Zinn, Zinn/Zink, Zink oder Nickel. Die Platte 11
ist also mit dem Hartlötmaterial an alkn Stellen der
Platte versehen, an denen die Reibbeläge 12 befestigt werden sollen. Zwei Elektroden werden dann in
Kontakt mit den Vorpreßkörpern gedruckt, wobei jede Elektrode eine Mclybdänspitze hat, die eine im
wesentlichen ebene freie Endfläche bildet, die an dem zugehörigen Vorpreßkörper angreift. Die Elektroden
werden verwendet, um eine Kraft von 587 Newton auf die Vorpreßkörper auszuüben, und es wird ein Strom in
einer Stärke von 52 000 Ampere durch die Elektroden geleitet, um die Vorpreßkörper widerstandszusrhitzen.
Die Erhitzung wird 11 Sekunden lang fortgesetzt, und
während dieser Zeit werden die Vorpreßkörper in die erforderlichen Reibbeläge gesintert, und gleichzeitig
verbinden sie sich mit der Stützplatte 11 über das Hartlötmaterial. Dieser Vorgang wird dann wiederholt,
bis alle Reibbeläge 12 an der Platte 11 entstanden sind.
Es versteht sich, daß in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel mehrere Paare ReibK-iläge auf jeweils
gegenüberliegenden Seiten der Plsn'e 11 gleichzeitig
oder progressiv gesintert und in der vorgesehenen Lage an der Platte angelötet werden können, indem mehrere
getrennte Paare Elektroden eingesetzt werden.
Wie in F i g. 3 bei einer Reibscheibe gezeigt ist, die
nach einer Variante des ersten Ausführungsbeispiels hergestellt wird, ist die Stützplatte an jeder Hauptfläche
mit mehreren Kreisrunden Reibbelägen 14 anstelle der rechteckigen Beläge des ersten Ausführungsbeispie.ls
versehen. In dieser Variante hat die Platte einen Durchmesser von 223 mm und eine Dicke von 33 mm,
und von der Peripherie aus erstrecken sich radial nach innen acht im gleichen Winkelabstand angeordnete
Schlitze 15 (von denen nur vier in Fig. 3 gezeigt sind). Diese haben eine Länge von 15,8 mm und eine Breite
von 3^ mm. Die Reibbeläge 14 liegen auf gegenüberliegenden
Hauptseiten der Platte in einer Flucht, und sie erstrecken sich auf jeder Hauptfläche in kontinuierlicher
Weise um die Platte 11 an deren Peripherie in einer ersten bzw. zweiten kreiförmigen Reihe 16 bzw. 17. Die
Beläge 14 sind so angeordnet, daß sechzehn Beläge in der ersten Reihe 16 und vierundzwanzig Beläge in der
zweiten Reihe vorhanden sind, wobei 5 Beläge zwischen aufeinanderfolgenden Schlitzen 15 vorhanden sind.
Die Reihen 16, 17 binden erste und zweite kreisförmige, konzentrische Ringe auf jeder Hauptfläche
der Platte 11, wobei der Außendurchmesser des ersten Rings kleiner als der Außendurchmesser des
zweiten Rings ist, der seinerseits kleiner als der Außendurchmesser der Platte 11 ist, und zwar zwischen
0,635 und 0.889 mm. Der Außendurchmesser des ersten Rings ist jedoch größer als der Innendurchmesser des
zweiten Rings, so daß sich die Ringe um einen Betrag überlappen, derart, daß die radiale Distanz zwischen der
Innenperipherie des ersten Rings und der Außenperipherie des zweiten Rings größer als 20,3 mm und
weniger als 303 mm ist, vorzugsweise 24,38 mm. Durch Änderung der Überlappung zwischen den Reihen 16,17
innerhalb dieser Grenzen ist es ferner möglich, die Bremseigenschaften der Reibscheibe zu ändern.
Jeder Belag J4 hat einen Durchmesser von 15,24 mm und eine Dicke von ca. 1,27 mm, und er wird dadurch
hergestellt, daß 13 g des pulverförmigen Reibmaferials
mit einer Kraft von 75 650 Newton zu einem Vorpreßkörper gepteßt werden. Ein Widerstandserhitzen
des Vorpreßkörpers in die erforderlichen Reibbelage wird durch die vorstehend beschriebene Methode
unter Verwendung eines Stromes in einer Stärke von 4000 Ampere und einer Kraft von 490 Newton
durchgeführt.
In Fig.4 sind in einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Anordnung der Reibscheibe und des Verfahrens zur Herstellung der Scheibe diese im wesentlichen gleich
denen im ersten Ausführungsbeispiel, jedoch wird hier eine vorstehende Partie jedes Vorpreßkörpers in einer
betreffenden Ausnehmung 18 aufgenommen, der sie entspricht; diese Ausnehmungen sind in die Stützplatte
11 so eingeformt, daß der Vorpreßkörper in der erforderlichen Lage auf der Stützplatte sitzt. Ferner sind
Hie Wände und der Boden jeder Ausnehmung 18 mit einem geeigneten Hartlötmaterial beschichtet, beispielsweise
mit jenen, die vorstehend beschrieben worden sind, so daß nach dem Widerstandserhitzen das
entstehende Reibkissen 12 in der vorgesehenen Lage in der Ausnehmung befestigt ist. Es versteht sich, daß im
zweiten Ausführungsbeispiel jede Ausnehmung 18 den voiien Durchmesser des betreffenden vorpreßkorpers
aufnehmen könnte, das eine scheibenförmige Gestalt wie im ersten Ausführungsbeispiel habt;n würde, wobei
die Verbindung dann am Boden jeder Ausnehmung 18 vorgenommen wird.
Wie in Fig. 5 in einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels gezeigt ist, sind die Ausnehmungen
18, die ein betreffendes Paar Vorpreßkörper in einer Flucht auf gegenüberliegenden Hauptflächen der
Stützplatte 11 aufnehmen, so ausgebildet, daß sich die
Vorpreßkörper im Loch gegenseitig berühren. Wenn die Vorpreßkörper in die Reibbeläge durch das
Widerstandserhitzen eingesintert sind, sind die Beläge durch das Loch in der Stützplatte miteinander
verbunden.
Bei herkömmlichen Methoden zur Erzeugung von Reibscheiben wird das Reibmaterial mit der Stützplatte
durch Sintern des gesamten Verbands aus der Stützplatte und dem Reibmaterial in einem Ofen
verbunden. Wenn die Methode auf eine Stützplatte mit einer Bohrung mit Kerbzähnen angewendet wird, wie
ίο sie erfindungsgemäß auch verwendet werden kann,
kann das Sintern im Ofen die Kerbzähne in der Wand der Bohrung schwächen. Durch Widerstandserhit/cn
nach der vorstehend beschriebenen Methode ist jedoch festgestellt worden, daß das Reibungsmaterial mit der
Stützplatte verbunden werden kann, und zwar im wesentlichen ohne nachteiligen Effekt auf die Festigkeit
der Kerbzähne.
in den vorstehende.! Auslührungsbeispielen können
nach dem Anbringen der Reibbeläge an der Stützplatte U Nuten in den freiliegenden Endflächen der Beläge
durch ein Werkzeug eingeformt werden, das den Belägen gegenüber längs einer Spiralbahn oder in
konzentrischen Kreisen bewegt wird,deren Mitte gegen die Mitte der Platte 11 versetzt ist. Ferner können
weitere Nuten mit einer größeren Breite als die Spiraloder Ringnuten, die normalerweise als »wagon tracks«
bezeichnet werden, in den freien Endflächen der Beläge zusätzlich zu den Spiral- oder Ringnuten vorgesehen
sein.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung einer Reibscheibe aus einer Metallträgerplatte, die gegebenenfalls eine
mittig angeordnete Bohrung mit kerbverzahntem Querschnitt aufweist, und mehreren mit der
Trägerplatte verbundenen Sinterkörpern aus Reibmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß
die Sinterung und Verbindung der Vorpreßkörper mit der Trägerplatte mittels Widerstandserhitzung
durchgeführt wird.
Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandserhitzung mit Elektroden durchgeführt wird, die mit einer ebenen Fläche
auf die Vorpreßkörper gedruckt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorpreßkörper vor dem
Widerstandserhitzen einem ersten Erwärmen und Pressen bei »iner Temperatur ausgesetzt werden, die
niedriger liegt als beim späteren Widerstandserhitzen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Trägerplatte durch Widerstandserhitzung verbundenen Sinterkörper einer zweiten Widerstandserhitzung ausgesetzt werden, die gegenüber der ersten Widerstandserhitzung bei niedrigerer Temperatur vorgenommen wird.
5. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auf eine Trägerplatte aus Stahl, die
an den Stehen, an denen die Vorpreßkörper angebracht werden, mit Har-xjtmaterial versehen
ist.
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