SE527376C2 - Bromsskiva - Google Patents

Description

25 30 050330 MD P:\163S Haldex Brake Products\P\162\SE\Pl6350162_050329_Översättning.doc 527 576 2 I en skivbroms pressas en eller flera bromsbelägg och en eller flera bromsskivor mot varandra under bromsaktuer- ing. Rotationen för den centrala del som tar emot skivorna och rotationen för ett förbundet hjul är sammanlänkade. En bromsning av bromsskivans rotation kommer således att över- föras till en bromsning av det förbundna hjulet.

Under bromsning utsätts förbindelserna mellan den centrala delen och skivorna för mekaniska påfrestningar or- sakade av stora bromskrafter, av värme etc.

Bromsskivan värms upp kraftigt vid bromsning, på grund av det faktum att den absorberar kinetisk energi från fordonet. Värmningen av skivan leder till en värmeexpan- sion. Skivan kan emellertid ha olika värmeexpansion beroen- de på ojämn uppvärmning. Den inre delen, d.v.s. delen när- mast den centrala delen, kan värmas mycket mindre än huvud- delen, d.v.s. resten av bromsskivan. Den lägre värmningen av skivans inre del beror ofta på kuggförbindelsen med den centrala delen, vilken hindrar att detta område på ett ef- fektivt sätt ansätts, Den ojämna värmningen leder till tangentiell töjning och sveps och värms upp av bromsbeläggen. möjlig sprickbildning i bromsskivan.

Skivans inre del som har kuggar ger ojämnt motstånd mot den påtvingade tangentiella töjningen orsakad av ski- vans ojämna uppvärmning. Detta ger en ojämn fördelning av den påtvingade töjningen så att materialet radiellt just utanför kuggluckorna kommer att få en förstorad del av den totala tangentiella töjningen.

Stora böjpåkänningar uppträder vid kuggrötterna under bromsning. Om bromsen appliceras för att ge ett stort bromsmoment när bromsskivan har den ovan beskrivna ojämna temperaturfördelningen, kan böjpàkänningarna tillföra extra töjning på materialet nära vid och radiellt utanför kugg- luckorna. Detta material är redan utsatt för kraftig pà- frestning av värmeexpansionen för materialet i skivans 10 15 20 25 30 35 050330 m; mums Hašsêmyæ pršugsöisnsz-:uusssoiszjsoszspvarsäzcning.ace 3 _ och den extra töjningen kan alstra en mycket hög total töjning hos materialet.

Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att i så stor utsträckning som möjligt undvika sprickor i bromsski- van orsakade av ojämna töjningskaraktäristika. Ett stort problem med avseende på bromsskivan är att den kommer att uppvärmas ojämnt under bromsning. Effekterna av den ojämna uppvärmningen förvärras av skivans ojämna töjningskaraktä- ristika, vilka ojämna töjningskaraktäristika i stor ut- sträckning beror på närvaron av kuggar. För att undvika sprickor minskas ovannämnda påverkan i så stor utsträckning som möjligt.

Ett alternativ för att minska risken för sprickbild- ning är att ha relativt breda luckor mellan intilliggande kuggar.

Ett annat alternativ är att minska materialtjockleken i varje kugge och/eller områden invid kuggen. Som ett al- ternativ kan åtminstone vissa av områdena med reducerad ma- terialtjocklek ersättas av hål i varje kugge och/eller i ett område invid kuggen. Hålen kan antingen ha en axiell eller en radiell utsträckning. Hål i vilken riktning som helst och andra områden med reducerad tjocklek kan kombine- ras på många olika sätt. Genom dessa åtgärder kommer mot- ståndet mot påtvingad töjning i kuggarna och materialet ra- diellt utanför kuggarna att reduceras och bidra till att mera jämnt fördela den pàförda töjningen mellan materialet utanför kuggarna och materialet utanför luckorna mellan kuggarna. Materialtjocklek definieras i riktningen för ski- vans rotationsaxel. Dessutom bestäms materialtjockleken som en nettotjocklek, d.v.s. håldimensioner subtraheras från de totala yttre dimensionerna.

Ett ytterligare alternativ är att optimera formen för kuggrötterna och bottnen hos luckan mellan intilliggande kuggar. Om radien vid en kugges rot är relativt stor och lO 15 20 25 30 35 050330 MD F:\1635 Haldex Brake Products\P\l62\SE\P16350162__050329_Översättning.doc 527 576 4 kuggluckans botten har en rak eller i det närmaste rak del uppnås en jämnare fördelning av töjningarna i bromsskivan.

I praktiken kan kuggluckans botten ofta ha en liten krök- ning, exempelvis beroende på tillverkningsförfaranden. Ge- nom lämplig utformning av radien vid övergången, i förhål- lande till storleken på den raka delen hos kuggluckans bot- ten, minskas risken för sprickbildning.

Ytterligare ett alternativ är att utforma bromsskivan med olika egenskaper, för att öka förmågan att tåla töj- ningar. Materialet i området för kuggarna kan behandlas för att klara högre töjning än materialet i resten av skivan.

Bromsskivor är ofta tillverkade av gjutjärn då det ger god värmeledningsförmàga. Gjutjärn är, i sin vanligaste form med fjällig grafit, ett sprött material med dålig förmåga att tåla pàtvingad töjning. Genom användning av speciella legeringselement och en noggrant styrd gjutningsprocess kan gjutjärnet modifieras för att få dess grafitpartiklar an- kallad nodulärt järn eller duktilt järn, eller i en maskliknande form, kallat kompaktgrafit- tingen i form av kulor, järn. I praktiken styrs kylningen vid gjutning eller smid- ning, vilket tillsammans med materialvalet ger den önskade effekten med olika egenskaper för olika delar hos bromsski- van.

Ytterligare ändamål och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att framgå för en fackman vid genomläs- ning av den detaljerade beskrivningen nedan över för närva- rande föredragna utföringsformer.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer att beskrivas ytterligare nedan såsom exempel och med hänvisning till bifogade ritningar. I ritningarna är, fig. l en sidovy över en bromsskiva enligt förelig- gande uppfinning, fig. 2 en delvy tagen vid den inre omkretsen för ski- van enligt fig. l och 10 15 20 25 30 35 050330 MD P:\1635 Haldex Brake ProductS\P\l62\SE\P163501G2_05Û329__ÖveISäCIniflg.GOC 527 376 5 fig. 3 en alternativ utföringsform för en bromsskiva enligt föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformar Bromsskivan enligt fig. 1 har ett antal kuggar 2 åt- skiljda av luckor 3. Bromsskivan 1 är cirkulär med en yttre omkrets 4 och en inre omkrets 5. Kuggarna 2 är anordnade på bromsskivans 1 inre omkrets 5. Bromsskivan 1 kan tas emot på ett nav eller annan central del (ej visad) hos en skiv- broms. Bromsskivans 1 kuggar 2 skall samverka med kuggar, splines eller liknande på den centrala delen. Skivan 1 tas emot på den centrala delen fixerad i rotationsriktning och tas emot antingen fixerat eller rörligt i axiell riktning.

En fackman inser att antalet kuggar 2 och luckor 3 kan va- riera från bromsskiva 1 till bromsskiva. Även formen, pla- ceringen och storleken på kuggarna 2 och luckorna 3 kan va- riera både mellan olika skivor l och hos en och samma skiva 1. Grupper om kuggar 2 kan exempelvis àtskiljas av luckor som är större än luckorna mellan gruppens kuggar i en och samma bromsskiva.

Bromsbelägg 11 eller liknande kommer att samverka med bromsskivan vid bromsaktuering, såsom är välkänt inom tek- niken. En fackman inser att utformningen av skivbromsens andra delar kan variera. Med tanke på detta kommer skiv- bromsen som sådan inte att beskrivas utförligt här.

Kuggarna 2 visas med raka kuggflanker 6. Uppfinningen är emellertid inte begränsad till raka kuggflanker 6, den är tillämplig för kuggflanker som har vilken bàgform som helst. denna beskrivning tas kuggbredden, s, I fig. 2 visas kuggbredden, s, och delningen, p. I för bågformade kuggar som kordabredden vid delningscirkeln. Delningen, p, för bågformade kuggar tas naturligtvis vid delningscirkeln.

Delningscirkeln är en tänkt cirkel med en radie lika med medelvärdet av radierna för tänkta cirklar vid skivkuggar- nas topp och vid botten för luckorna mellan skivkuggarna.

Dimensionerna på delningen p och kuggbredden s dikterar 10 15 20 25 30 35 050330 MD P:\l635 Haldex Brake Products\P\162\SE\Pl6350162_050329_Översättníng.doc 527 576 6 luckornas 3 dimension i den tangentiella riktningen. För att minska risken för sprickbildning skall delningen p vara påtagligt större än kuggbredden s. Detta uppnås om följande funktion uppfylls: p>1,6s, företrädesvis p>2s och mest fö- redraget p>2,5s. Detta kommer att minska effekten att mate- rialet radiellt utanför luckorna 3 tar en extremt stor del av den totala pàtvingande tangentiella töjningen. Övergången 8 vid varje kuggrot, där en kugge 2 över- går i en lucka 3, har formen av en båge med radien R. Luck- ans 3 botten mellan övergångarna 8 bildar en rak del 7. För att få en positiv effekt av utformningen av övergàngarna 8 och den raka delen 7, skall den raka delen 7 vara kortare än 1,5 R, företrädesvis kortare än 1,0 R och mest föredra- get kortare än 0,6 R. Även om botten visas med en rak del 7, kan såsom antytt ovan bottnen ha en svag krökning.

Som visat i fig. 2 kan öppningar eller hål 9 bildas i kuggarna 2, i området radiellt just utanför kuggarna 2 och/eller i övergångsområdet mellan kuggarna 2 och broms- skivans 1 huvuddel. Samma effekt uppnås om materialtjockle- ken minskas utan att bilda ett genomgående hål i ett områ- det 10 i kuggen 2, radiellt just utanför kuggen 2 eller i ett övergångsområde däremellan. Såsom använt i denna be- skrivning avser normalt uttrycket ”område med minskad mate- rialtjocklek” och motsvarande uttryck både områden 10 som inte har någon genomgående öppning och områden som har öpp- ningar eller hål 9.

I fig. 3 antyds ytterligare alternativ avseende öpp- ningar eller hål. De visade hålen har en radiell utsträck- ning. Hålen 13 kan vara genomgående hål 11 som går hela vä- gen från den yttre omkretsen 4 genom en kugge 2 och bildar en öppning 15 vid sidan riktad inåt. Andra hål 14 är bot- tenhål som går i radiell riktning från en respektive kugge 2 hos bromsskivan 1, och som har en öppning 15 vid sidan riktad inåt. Vid några utföringsformer slutar hålen 13, 14 kort före sidan riktad inåt, varvid det kommer att vara en 10 15 20 25 30 050330 MD P:\l635 Haldex Brake Products\P\l62\SE\P16350l62__050329_Översättning.doc 527 376 7 hel inre yta hos kuggen, såsom visat med hänvisningssiffran 16. Det är möjligt att ha öppningar 13, 14, med olika längd i en enda bromsskiva 1, utan att risken för sprickbildning höjs. Oberoende av hålens 13, 14 utsträckning och om de slutar före den yttre eller inre omkretsen 4, 5 skall de alltid sträcka sig över en tänkt cirkel 12 vid radien för skivkuggluckornas 3 bottnar 7. Hålen 13, 14 kan ha ett cir- kulärt, snitt som helst. De radiella öppningarna 13, ovalt, kvadratiskt eller vilket polygonalt tvär- 14 är anordna- de i kuggarna 2 och aldrig i luckorna 3 hos bromsskivan 1. Även små minskningar av materialtjockleken i axiell riktning är gynnsamma. En fackman inser att den exakta for- men för områdena med minskad materialtjocklek kan variera 13, 14 eller områden 10 som inte har något genomgående hål. Oberoende av om hål 9, 13, 14, områden 10 med minskad tjocklek eller kombination av hål 9, 13, vänds, fördelas den påtvingade töjningen jämnare. Områdena 10 med minskad tjocklek eller hålen 9, 13, 14 framställs normalt vid gjutningen eller smidningen av skivan 1, men 13, 14 eller områdena 10 med minskad tjocklek placeras företrädes- oberoende av om områdena är hål 9, 14 och områden 10 med minskad tjocklek an- kan naturligtvis maskinbearbetas separat. Hålen 9, vis delvis på en tänkt cirkel 12 vid radien för skivkugg- luckornas 3 bottnar 7.

Genom att ge bromsskivans 1 material olika egenskaper vid olika delar ökas förmågan att tåla påfrestningar. Där- igenom minskas risken för sprickbildning. För bromsskivor 1 tillverkade av gjutjärn kan grafiten föras till en kulform eller maskliknande form i området för kuggarna 2, medan grafiten i skivans 1 huvuddel har en fjälliknande form.

Denna effekt kan uppnås genom att använda styrd kylning vid gjutning, i kombination med användning av en lämplig mate- rialsammansättning, såsom noggrant prövade magnesiumpropor- tioner. osoaso nn musas names z-mašnqsfizßrzxzusssolsz_oso:zs_ove:=ann1ng.du Tjockleksminskningarna eller de olika egenskaperna hos materialet vid bromsskivan 1 skall ha en sådan storlek och vara utformade och placerade på ett sådant sätt att den önskade fördelen avseende expansion uppfylls. Samtidigt 5 skall kuggarnas 2 hållfasthet avseende böjning och kontakt- tryck inte påverkas alltför mycket negativt.

Genom att vidta en eller flera av ovannämnda åtgärder minskas risken för sprickbildning kraftigt. En fackman in- ser att ovannämnda åtgärder kan användas i vilken kombina- l0 tion som helst.

Claims (16)

10 15 20 25 30 35 9512” m ynisas :man :nu vzsaue-.unnzszwruuslsoxvzjfiwvglya §=-knv_fi511°1-=l== 527 576 9 PAEENTKRÄV

1. Bromsskiva (1) som skall användas som en axiellt fixerad eller glidande skiva (1) i en skivbroms, vilken bromsskiva (1) har en yttre omkrets (4), en inre omkrets (5), ett antal omväxlande kuggar (2) och luckor (3) längs den inre omkretsen (5) och medel för att minska sprickbild- ning orsakad av ojämna töjningskaraktäristika hos bromsski- van (1), känneteckuad av att skivan (1) har områden (9, 10, 13, 14) med minskad materialtjocklek vid och/eller invid varje kugge (2) jämfört med materialtjockleken radiellt just utanför kuggluckorna (3).

2. Bromsskiva (1) enligt krav 1, kännetacknad av att åtminstone några av områdena med minskad materialtjocklek har formen av öppningar eller hål (9, 13, 14), med en axi- ell eller radiell utsträckning.

3. Bromsskiva (1) enligt krav 2, kännetecknad av att varje radiellt hål (13, 14) går genom en kugge (2).

4. Bromsskiva enligt krav 2 eller 3, kännetecknad av att ett eller flera av de radiella hälen (13) är genomgåen- de hál som går från den sida hos kuggen (2) som är riktad inåt till bromsskivans (1) yttre omkrets (4).

5. Bromsskiva enligt något av kraven 2 till 4, kän- netecknad av att ett eller flera av de radiella hålen (14) är bottenhål, (1) inre och/eller yttre omkrets (4, 5). som slutar på ett avstånd från bromsskivans

6. Bromsskiva (1) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att tjockleksminskningarna, innefattande eventuella häl (9, 13, 14) bildas under gjutning eller smidning av skivan (1). 10 15 20 25 30 35 051219 m; :men :man :nu vrßemaxnusnssn:suuxegosmzgryn s:-x.«v_os11°1.a°c 527 376 w

7. , Bromsskiva (l) enligt nàgøt av kraven 1 till 5, känneteeknad av att tjockleksminskningarna, innefattande eventuella häl (9, 13, 14) bildas i en separat maskinbear- betningsoperation.

8. Bromsskiva (1) enligt något av föregående krav, 14) med minskad materialtjocklek och/eller hålen är placerade delvis pá en tänkt cirkel (12) kännetecknad av att områdena (9, 10, 13, vid radien för luckornas (3) bottnar.

9. Bromsskiva (l) enligt något av föregående krav, kännetacknad av att kuggarnas (2) flanker (6) är raka eller bågformade.

10. Bromsskiva (1) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att förhållandet mellan en delning (P) och en kuggbredd (s) på den inre omkretsen (5) är p>l,6s, före~ trädesvis p>2,0s och mest föredraget p>2,5s.

11. Bromsskiva (1) enligt något av föregående krav, kännatacknad av att varje luckas (3) botten är utformad med bågformade övergàngsdelar (8) med intilliggande kuggar (2) och en rak eller i det närmaste rak del (7) mellan över- gàngsdelarna (8).

12. Bromsskiva enligt krav ll, kännetecknad av att delen (7) mellan varje luckas (3) övergångsdelar (8) är rak.

13. Bromsskiva (1) enligt krav 11 eller 12, känne- tecknad av att varje övergàngsdel (8) har en radie (R) och att längden för varje rak eller i det närmaste rak del (7) är kortare än 1,5 R, företrädesvis kortare än 1,0 R och mest föredraget kortare än 0,6 R. 10 15 sang; m; »uses Huan: :nu :ma-lamm1ø2\s:\ns:so1c2__c5xc21_nyn sE-nnvjållflraoc s27rz7s ~

14. Bromsskiva (1) Qnligt något av föregående krav, är utformad med olika egenskaper vid olika delar för att minska risken för sprickbildning. känneteoknad av att bromsskivan (1)

15. Bromsskiva (1) enligt krav 14, kännetacknad av att bromsskivan (1) är tillverkad av gjutjärn med grafit som har kulform eller maskliknande form i området för kug~ garna (2), medan grafiten i bromsskivans (1) huvuddel har en fjälliknande form.

16. Bromsskiva (1) enligt krav 15, kännetecknad av att formen för gjutjärnets grafit ges genom styrd kylning under bromsskivans (1) gjutning.