DE871518C - Material for brakes - Google Patents

Description

Werkstoff für Bremsen Jeder Bremsvorgang, von ,der Geschwindigkeitsverringerung bis zum Stillstand eines Verkehrs-oder Transportmittels (gleichgültig, ob es sieh um Eisen- oder Straßenbahn, jede Art von Krafbfahrzeug, um irgendein, anderes Fahrzeug, Personen-, Lastenaufzug oder Bagger handelt) bedeutet Umwandlung der kinetischen. Energie in die neue Energieform Wärme.Material for brakes Every braking process, from, the reduction in speed until a vehicle or means of transport comes to a standstill (regardless of whether it sees about rail or tram, any kind of motor vehicle, about any other vehicle, Passenger, freight elevator or excavator) means conversion of the kinetic. Energy into the new form of energy, heat.

Diese Umwandlung erfolgt: durch Reibung zwischen zwei Partnern (der Reibpaarung). Die übliche Ausführunigs,fonm zur Aufnahme der Reibpaarung ist die .der Innenibackenbrems@e, wobei die uranlaufende Bremstrommel entweder direkt auf ihrem inneren Umfang von den feststehenden, spreizbaren Bremsbacken berührt wird (Einstoffbremse) oder wobei die Bremstrommel zum Schutz gegen Verschleiß einen irgendwie eingebrachten Brems- oder Verschleißring aufweist, der bisher üblicherweise aus einer Graugußsorte besteht (Zweistoffbremse). Die feststehenden Bremsbacken tragen die Brems-(Verschleiß-)Beläge, die so aufgebaut sind, daß sie im Verein mit Bremstrommel oder eingezogenem Ring einen möglichst hohen, aber über alle vorkommenden Temperaturbereiche weitgehend gleichbleibenden Reibbeiwert geben. Die bei der Reibung entstehende Wärme wird hauptsächlich durch Wärmeleitung über die Bremstrommel an die Außenluft mehr oder weniger gut abgeführt.This transformation takes place: through friction between two partners (the Friction pairing). The usual execution for the inclusion of the friction pairing is the . der Innenibackenbrems @ e, whereby the ur-running brake drum is either directly on its inner circumference is touched by the fixed, expandable brake shoes (Einstoffbremse) or where the brake drum to protect against wear and tear somehow has introduced brake or wear ring, previously usually made of a type of gray cast iron (dual-substance brake). Wear the stationary brake shoes the brake (wear) pads, which are constructed in such a way that they work in conjunction with the brake drum or retracted ring as high as possible, but over all occurring temperature ranges Provide a largely constant coefficient of friction. The heat generated by the friction is mainly due to heat conduction via the brake drum to the outside air or less well drained.

Der Eniergietransformator bzw. der Wärmegenerator Bremse ist um so wirksamer, je hlöher dier Reibwert der Reibpaarung und je größer damit die entstehende Wärme :sowie :diie Fortleitung von der Entstehungsstelle dieser Wärme an die Außenluft ist. Aus wirtschaftlichenGründen wird danach getrachtet, den Verschleiß der Bremstrommel kleiner zu halten alis. rdie Abnutzung der Bremsbeläge. Die gesteigerten Ansprüche an :das neuzeitliche Kraftfahrzeug haben rdurch erhöhte -Motorleistung, verbesserte Windsdhlüpfigkeit, Federung und Dämpfung ihre Erfüllung; gefunden, die Bremsen aber befriedigen nicht mehr und bedürfen der Verbesaserung Die Erfindung geht von rdler Tatsache aus, daß a4rle bekannten Reibpiaaarungen einerseits Graugnttiß-y Stahlguß- oder Stahlbfechibremstrommeln und, an-. derersents Asbestfaserkompositionen, geweibt oder gepreßt, mit Stahlspänen oder anderen metallischen oder mineralischen reibungserhöhenden Körpern durchsetzt, aufweisen. Alus Veröffentlichungen der einschlägigen Literatur sowie aufs Berichten des: Instituts für Fahrzeugtechnik Prof. Dr. Ing. K o e s rs 1 e r, Technische Hochschule Braunschweig, oder anderer Hochtschu4in@stitute geht hervor, daß die mittleren Reibwerte bei sehr guteng Paarungen zwischen o,a9 arid 0,4 schwanken, im Durchschnitt etwa 0,35 betragen. Hierbei scheinen die Bremsbeläge rden höchsten Stand der gegenwärtigen Erkenntnisse .und Technik erreicht zu halben. Bezüglich :der Werkstoffhuswaahl sowie Führung der Legierungen von Bremnstrommeln und Bremsringen aber haben ;die Erkentnisse gefehlt, um zu höheren Reiibwertern bei gleichzeitig hoher Verscdhlei ffestigkeit zu gelangen,.The energy transformer or the heat generator brake is all the more effective, the higher the coefficient of friction of the friction pairing and the greater the resulting heat: as well as: the transfer from the point of origin of this heat to the outside air. For economic reasons, efforts are made to keep the brake drum wear less than. rthe wear on the brake pads. The increased demands on: modern motor vehicles have their fulfillment through increased engine power, improved wind resistance, suspension and damping; found, but the brakes are no longer satisfactory and require improvement. The invention is based on the fact that all known friction pairs on the one hand gray cast steel or steel brake drum and on the other hand. derersents asbestos fiber compositions, woven or pressed, interspersed with steel filings or other metallic or mineral friction-increasing bodies. Alus publications of the relevant literature as well as reports of the: Institute for Vehicle Technology Prof. Dr. Ing. K oes rs 1 er, Technische Hochschule Braunschweig, or another university institute shows that the mean coefficients of friction with very good pairings fluctuate between 0.4 and an average of about 0.35 . Here, the brake pads seem to have reached the highest level of current knowledge and technology. Regarding: the choice of materials and the management of the alloys of brake drums and brake rings, however, lacked the knowledge to achieve higher friction values with a high level of wear resistance at the same time.

Auf diesem Arbeitsgebiet bringt die Erfindung einen erheblichen Fortschritt. Sie betrifft einen neueng Werkstoff für Bremsen und besteht dlarin, ,daß er aus einer Grundmasse; insbesondei`e aus Einsern oder,Kupfer, besteht, denen ein oder mehrere Elemente, auch in Form von Verbindungen oder Legierungen, zugesetzt sind; die beim- Erstarren in der Grundmasse eingebettete harte Kristallite oder Mischkristalle bilden. Dieser neue Werkstoff bringt eine bedeutende Erhöhung der Reibwerte und kann an Stelle,der üblichen Graugußibremstrommeil'n oder Stälhlguß- bzw. Stahilblechtrom:meln Anwendung finden.The invention brings considerable progress in this area of work. It concerns a new material for brakes and consists in that it is made of a matrix; in particular consists of ones or, copper, which one or several elements, also in the form of compounds or alloys, are added; the hard crystallites or mixed crystals embedded in the matrix when solidifying form. This new material brings a significant increase in the coefficient of friction and can be used instead of the usual gray cast iron brakes or steel sheets or steel sheets Find application.

Die Leg:ierungselernente sind so ausgewählt und der Menge nach begrenzt; rdaß der gewünschte Effekt erreicht wird. Dieser bestecht darin, daß in der weichen Grundmasse der Hauptkomponente harte Ausscheidungskristalilfe oder Mischkristalle erntstehen, welche einerseits die gewünschte hohe Reibung mit einem geeigneten Paartier erzgelben und andererseits. :genügende Verschleißfestigkeit sowie Warmfestigkeit laufweisen, um bei Dauerbremsungen keine wesentlicilie Verringerung der Reiib paarun@g hervorzurufen!. Die auf Eisenbasie aufgebaute, als Stahl ranzuspredhende Lägierung. kann sowohl als Verschleißring, möglichst als geschleudertes Rohr, hergestellt als auch zum Vergießen ganzer Bremstrommeln, angewendet werden. Die auf Kupferbasis aufgebaute Legierung ist als -Aluaminiumhronze anzusprechen und findet hauptsächlich als Bremsring Verwendung. Breinsriürge aus solcher Legierung werden zweckmäßig in Leichtmetallbremstrommeln ans adle, an sich bekannten Ailumininip-Sificium,Legierun!g von. etwa 8 bis 1-3'/o Silicium im Schleudergußver£ahren legierungsgebunden eingegossen, wobei gleichzeitig die gute Wärmcleitfähligkeit -der Al-Bronrze einerseits mit der sehr guten Leitfähigkeit des Silumin andererseirts zur Abführung ider ;durch ldie große Reibung -entstehenden hohen Wärmemenge über geeiig-,net geformte, z. B. verrippte Innen- und Außenflächen an- _die Außenluft gewährleistet wird; wodurch ein:-großer Fortschritt, erzielt ist. Ausführungsbeispiel I. Auf Eisenbasis Etwa 96 Gewichtsteile Eisen, mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa, o,8 bis 1,3 Gewichtsteilen werden in einem Schmelztiegel geschmolzen und dieser Schmelze wahlweise je nach den geforderten Eigenschaften etwa o,2 Gewichtsteile Aluminium, etwa i' Gewichtsteil Molybdän, etwa o,5 Gewichtsteile Mangan, etwa 0,4 Gewichtsteile Chrom, etwa 1,3 Gewichtsteile Silicium und etwa o,8 Gewichtsteile i%#Tickel in Form der an sich bekannten Vorlegierungen Ferromangan oder Ferrosilicium zugesetzt und gleichfalls zum Schmelzen gebracht. Danach wird die,Schmelze gießtechnisch in die gewünschte Form gebracht: In der Schmelze bilden sich aus ,diesen Elementen Legierungen, die beim Erstarren der Grun!dhnas@se auskristaflisieren und dabei harte Krnstalnte und Mi-sdhkristail!e bilden. II. Auf Kupferbasis Etwa 84 Gewichtsteile Kupfer werrl:len im Sdhmel@ztirecgelr zum Schmelzen gebracht und dieser Schipelze wahlweise- je nach den gewünschten Eigenschaften: etwa i i Gewichtsteile Aluminium, etwa o,5 Gewichtsteile Mangan, etwa. o,8 Gewichtsteiile Silicium, etwa 2 Gewichtsteile Nickel und etwa 2 Gewichtsteile Eisen: zugesetzt. Diese Schmelze wird in geeigneter Weise z. B.. im Schleudergußverfahren zu Bremstrommeln vergossen oder zu glatten Rohren geformt, von welchen Bremsringe abgestochen und mechanisch bearbeitet in Kokillen, eingelegt und mit geeigneten Aluminiumlegierungen umgossen werden.The alloy elements are selected in this way and limited in amount; r that the desired effect is achieved. This is characterized by the fact that hard precipitating crystals or mixed crystals are harvested in the soft basic mass of the main component, which on the one hand ore-yellow the desired high friction with a suitable mating animal and on the other hand. : Have sufficient wear resistance and heat resistance so as not to cause any significant reduction in the friction pairing during continuous braking! The iron-based alloying that protrudes as steel. can be manufactured as a wear ring, if possible as a hurled tube, and used to cast entire brake drums. The copper-based alloy can be referred to as -aluminium bronze and is mainly used as a brake ring. Pulp rings made of such an alloy are expediently placed in light metal brake drums on the adle, known aluminum dip-sificium, alloy of. About 8 to 1-3% silicon is cast in alloy-bonded form by centrifugal casting, whereby at the same time the good thermal conductivity of the Al-bronze on the one hand with the very good conductivity of the silumin on the other hand for dissipation; the high amount of heat generated by the great friction -, net shaped, e.g. B. ribbed inner and outer surfaces to _the outside air is guaranteed; whereby a: - great progress is achieved. Embodiment I. Iron-based About 96 parts by weight of iron with a carbon content of about 0.8 to 1.3 parts by weight are melted in a crucible and this melt optionally, depending on the properties required, about 0.2 parts by weight of aluminum, about 1 part by weight of molybdenum , about 0.5 parts by weight of manganese, about 0.4 parts by weight of chromium, about 1.3 parts by weight of silicon and about 0.8 parts by weight of i% # Tickel in the form of the known master alloys ferro-manganese or ferro-silicon added and also melted. The melt is then brought into the desired shape by casting technology: In the melt, these elements form alloys that crystallize out when the green nasal solidifies and thereby form hard kernels and crystals. II. Based on copper About 84 parts by weight of copper are melted in Sdhmel @ ztirecgelr and this Schipelze optionally - depending on the desired properties: about ii parts by weight of aluminum, about 0.5 parts by weight of manganese, for example. 0.8 parts by weight of silicon, about 2 parts by weight of nickel and about 2 parts by weight of iron: added. This melt is suitably z. B .. cast into brake drums in the centrifugal casting process or formed into smooth tubes, from which brake rings are cut off and mechanically processed in molds, inserted and cast around with suitable aluminum alloys.

Ebenso wie die Elemente in ihrer zugesetzten Menge variieren können, können naturgemäß diese Elemente auch adurch andere äquivalent wirkende Elemente ersetzt werden, wie auch ein oder mehrere Elemente fehlen bzw. andere zugesetzt werden: können. Wesentlich ist nur, dhß sich Mischkristalle oder Kristallite in der Schmelze biIden, wehe die hohen Reibbeiwerte und die große Verschlei!ßfestigikeit ergeben.Just as the elements can vary in their added amount, Naturally, these elements can also be replaced by other equivalent elements be replaced, as well as one or more elements are missing or others added be: can. It is only essential that mixed crystals or crystallites are in form the melt, woe to the high coefficients of friction and the great wear resistance result.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE: i. Werkstoff für Bremsen, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Grundmasse, insbesondere aus Eisen oder Kupfer besteht, dienen ein oder mehrere Elemente, auch in Form von Verbindungen, oder Legierungen zugesetzt sind', ,die beim Erstarren in der Grundmasse eingebettete, !harte Kristallire oder Mischkristalle bilden. PATENT CLAIMS: i. Material for brakes, characterized that it consists of a base material, in particular iron or copper, are used one or more elements, also in the form of compounds or alloys, are added are ',, those embedded in the matrix when solidifying,! hard crystals or Form mixed crystals. 2. Werkstoff nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eisen als Grundmasse mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa. o,8 bis 1,3 % wahlweise Mangan, Silicium, Mollybdän, Chrom, Nickel und Aluminium zugesetzt sind. 2. Material according to claim i, characterized in that that the iron as a basic mass with a carbon content of about. 0.8 to 1.3% optionally manganese, silicon, molybdenum, chromium, nickel and aluminum are added. 3. Werkstoff nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer Schmelze von etwa 96 Gewichtsteilen Eisen wahlweise etwa o,5 0/0 Mangan, etwa 1,q.0/@ Siliciium, etwa i % Molyibdän, etwa 0,q.0/0 Chrom, etwa 0,70/0 Nickel und etwa 0,2 Gewichts-teile Aluminium sind. q.. 3. Material according to claim i and 2, characterized in that a melt of about 96 parts by weight of iron, optionally about 0.5% manganese, about 1.0% silicon, about 1% molybdenum, about 0.2 parts by weight chromium, about 0.70 / 0 nickel and about 0.2 parts by weight Are aluminum. q .. Werkstoff nach Anspruch i, diadurch gekennzeichnet, daß einer Schmelze von etwa 84 GeWichtsteilen Kupfer wahlweise etwa io ,bis 12 Gewichtsteile Aluminium, etwa o,8 Gewichtsteile Silicium, etwa 0,5 Gewichtsteile Mangan, etwa 2 Gewichtsteile Eisen und etwa 2 Gewichtsteile Nickel =gesetzt werden. Material according to claim i, characterized in that one Melt of about 84 parts by weight of copper, optionally about 10 to 12 parts by weight Aluminum, about 0.8 parts by weight silicon, about 0.5 part by weight manganese, about 2 parts by weight of iron and about 2 parts by weight of nickel = to be set. 5. Werkstoff nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß sie in gegossene Bremstrommeln aus einer an sich bekannten Aluminium@Silhcium-Zegierung mit etwa 8 bis 13 0/0 Silicium als Bremsringe eingegossen, sin45. Material according to claims i to q., characterized in that they are cast in brake drums from a known aluminum @ silicon alloy with about 8 to 13% silicon cast as brake rings, sin4