WO2023186347A1 - Bremsscheibe für eine reibungsbremse eines kraftfahrzeugs und verfahren zur herstellung einer bremsscheibe - Google Patents

Bremsscheibe für eine reibungsbremse eines kraftfahrzeugs und verfahren zur herstellung einer bremsscheibe Download PDF

Info

Publication number
WO2023186347A1
WO2023186347A1 PCT/EP2022/087294 EP2022087294W WO2023186347A1 WO 2023186347 A1 WO2023186347 A1 WO 2023186347A1 EP 2022087294 W EP2022087294 W EP 2022087294W WO 2023186347 A1 WO2023186347 A1 WO 2023186347A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
adhesion
layer
wear protection
brake disc
friction
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/087294
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Mohwinkel
Warren Knapp
Original Assignee
Volkswagen Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen Aktiengesellschaft filed Critical Volkswagen Aktiengesellschaft
Publication of WO2023186347A1 publication Critical patent/WO2023186347A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
    • F16D65/12—Discs; Drums for disc brakes
    • F16D65/127—Discs; Drums for disc brakes characterised by properties of the disc surface; Discs lined with friction material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
    • F16D2065/13—Parts or details of discs or drums
    • F16D2065/1304—Structure
    • F16D2065/1308—Structure one-part

Definitions

  • the invention relates to a brake disc for a friction brake of a motor vehicle, comprising a friction section with at least one friction surface and a fastening section for wheel-side fastening to the motor vehicle, the friction section and the fastening section being formed on a base body made of gray cast iron or steel, with the friction surface being on the friction section a wear protection layer is thermally applied, and wherein an adhesion promoting layer is arranged between the wear protection layer and the base body, via which the wear protection layer is connected to the base body.
  • the invention relates to a method for producing a brake disc for a friction brake of a motor vehicle, comprising providing a base body made of gray cast iron or steel, which forms a friction section and a fastening section for fastening on the wheel side to the motor vehicle, and applying an adhesion-promoting layer to the base body thermal application process, as well as applying a wear protection layer to the adhesion promoting layer to provide a friction surface on the friction section by a thermal application process.
  • Brake discs for friction brakes in motor vehicles are usually made of gray cast iron.
  • Gray cast iron is characterized by high volumetric heat capacity and good thermal shock resistance.
  • gray cast iron is a cost-effective material and the production of brake discs made of gray cast iron is technically easy to manage.
  • the high tendency to corrosion and the high level of wear of the material during operation of the motor vehicle are problematic. Corrosion leads to visual defects, as red rust can form after a very short time, which can be directly seen through frequently used open rims.
  • the material's strong tendency to corrode can occur when driving economically or in electric and hybrid vehicles Large recuperation components due to the infrequent brake application lead to increased surface damage, which requires the brake disc to be replaced at an early stage.
  • brake discs made of ceramic materials which have a long service life and excellent stability, but have not yet been able to establish themselves for large-scale use due to their very high price.
  • pure corrosion protection layers such as temporary paint, zinc or powder coatings are unsuitable as a wear protection layer because they are rubbed off on the friction surface during the first braking processes and are unable to provide lasting corrosion protection there.
  • Such corrosion protection layers are only suitable for protecting sections of a brake disc that are not subject to friction and, if necessary, for temporarily preserving an attractive surface appearance of the friction surface when new vehicles are delivered.
  • a generic brake disc with a wear protection layer and an adhesion-promoting layer as well as a generic manufacturing process for this are known from WO 2020/234144 A1.
  • determining the individual layer thicknesses is difficult. Magneto-inductive layer thickness measuring devices are usually used for this purpose. However, these only work satisfactorily with non-magnetic layer materials. If ferromagnetic alloys are to be used, the layer thicknesses must be determined in a different way.
  • the invention is based on the object of providing a remedy here. From WO 2021/008744 A1 a brake disc with a base body made of gray cast iron is known, to which a diffusion layer formed from iron, aluminum and silicon is thermally applied in the area of a friction surface. This is expressly intended to save on the more expensive hard material coating based on carbides.
  • Heat treatment triggers a diffusion process, which creates a graded layer system of iron and aluminum in which the proportion of aluminum increases towards the surface and in which silicon is homogeneously distributed.
  • the aluminum boundary layer is finally removed mechanically.
  • WO 2021/008744 A1 suggests introducing coloring substances into the diffusion layer.
  • the coloring substances are added before or during coating in order to produce color markings within the diffusion layer.
  • the aim of this is to create shades of color in the diffusion layer, particularly in the area of the friction surfaces, which could be used as a wear indicator, for example.
  • the coloring substances represent temperature indicators to provide information about the operating temperature of the brake disc on the friction surfaces.
  • the invention is based on the object of simplifying the determination of the layer thickness in a brake disc of the type mentioned at the outset and of specifying a corresponding manufacturing process for such a disc.
  • the brake disc according to the invention for a friction brake of a motor vehicle comprises a friction section with at least one friction surface and a fastening section for wheel-side fastening to the motor vehicle, the friction section and the fastening section being formed on a base body made of gray cast iron or steel, a wear protection layer being thermally applied as a friction surface on the friction section is, and wherein an adhesion-promoting layer is arranged between the wear protection layer and the base body, via which the wear protection layer is connected to the base body. It is characterized by the fact that at the Color pigments are applied to the wear protection layer facing side of the adhesion promoting layer or are embedded in the adhesion promoting layer.
  • the color pigments include those made from chromium (III) oxide.
  • the majority of color pigments lose their color or become unstable at high temperatures, such as those that occur with thermal coating.
  • chromium (III) oxide is color stable up to about 1000 ° C, at least for about 30 minutes, and can also withstand temperatures of 1600 ° C for a short time, so that the color pigments are not affected by the thermal application processes for applying the friction surface .
  • the adhesion-promoting layer is stainless steel. This protects the gray cast iron base body from corrosion. In addition, this adhesion-promoting layer serves to stop any cracks in the wear protection layer. Ductile, stainless steel is therefore preferred. Austenitic stainless steels with the code 316L-AISI (steel designation 1.4404), ferritic stainless steels with the code 430 AISI (steel designation 1.4016) and duplex steels with an austenitic/ferritic structure have proven to be particularly suitable materials.
  • the wear protection layer has embedded hard material particles with a maximum diameter of 10 to 60 pm.
  • the wear protection layer basically serves to create a functional tribological system together with a brake pad and also to show low wear due to the embedded hard material particles. What is characteristic of the hard material particles is that they have a significantly higher hardness than the material of the Have basic body. Ceramic hard material particles are primarily suitable here. In particular, carbides, nitrides, oxides and borides should be mentioned as examples. With the particle sizes mentioned, in conjunction with a brake pad, high braking performance combined with low wear on the brake disc can be achieved. Alternatively, however, a coating made of such a material can also be provided as a wear protection layer.
  • the wear protection layer has a matrix made of stainless steel or an iron alloy in which the hard material particles are embedded. This allows sufficient ductility with regard to the thermal expansion behavior of the brake disc and low crack formation combined with high wear resistance.
  • the same materials as for adhesion can be used as matrix materials, especially stainless steels with the codes 316L and 430 as well as duplex steels.
  • the proportion of the matrix is preferably 60 to 70 percent by volume based on the wear protection layer, with the remainder being formed by the hard material particles.
  • the adhesion-promoting layer is applied to the base body by laser deposition welding.
  • the wear protection layer is applied to the adhesion-promoting layer by laser deposition welding.
  • the welded layer is directly bonded to the underlying material.
  • thermal spray processes such as flame spraying
  • laser deposition welding melts the underlying material slightly, resulting in a particularly intimate bond.
  • the material to be welded can be supplied as a powder, but if necessary also in the form of a wire or a rigid electrode.
  • color pigments such as chromium (III) oxide
  • the color pigments are introduced into the adhesion-promoting layer during its application to the base body and/or are applied to the adhesion-promoting layer after their application and before application of the wear protection layer.
  • the color pigments are applied to the adhesion-promoting layer by means of a suspension or solution.
  • the liquid component of the suspension or solution is then evaporated so that only the color pigments remain.
  • the color pigments are introduced into a stainless steel powder, which is welded onto the base body as an adhesion-promoting layer.
  • the color pigments must be sufficiently temperature-resistant and must not lose their color. Chromium (III) oxide, for example, is suitable for this.
  • other color pigments can also be used that remain stable at 1000°C for at least 30 minutes and can withstand temperatures up to 1600°C for a few seconds.
  • Figure 1 shows a schematic view of a brake disc in section according to an exemplary embodiment of the invention
  • Figure 2 is a detailed view of the friction surface in section to illustrate the layer structure.
  • the exemplary embodiment shows a brake disc 1 for a friction brake of a motor vehicle, in particular a passenger vehicle or light commercial vehicle.
  • the brake disc 1 has a base body 2 which is made of gray cast iron or a cast steel alloy.
  • This base body 2 initially extends over a fastening section 3 of the brake disc 1, via which the brake disc 1 can be fastened to the vehicle on the wheel side.
  • the fastening section 3 can be cup-shaped, as shown by way of example in FIG. 1. At the bottom 4 of this pot shape, one or more through openings 5 are formed, via which the brake disc 1 can be fixed, in particular screwed, to a wheel hub, for example.
  • the base body 2 extends into the area of a friction ring of the brake disc 1, which is also referred to below as a friction ring section 6.
  • two friction surfaces 6a and 6b are provided on the friction ring section 6, each of which is annular and lies opposite one another.
  • the friction surfaces 6a and 6b on a disc brake interact in a manner known per se with brake pads attached to a brake caliper to produce braking power when the same is actuated.
  • the friction surfaces 6a and 6b are preferably offset parallel to the plane of the pot base 4.
  • brake discs 1 with only one friction surface 6a are also possible.
  • the base body 2 can optionally have two or be designed in several parts, wherein friction surfaces 6a, 6b can be arranged on different base body parts.
  • the friction surfaces 6a and 6b consist of a different material or material system than the base body 2, in particular a material which has a higher hardness and wear resistance on the surface of the brake pads than the material of the base body 2.
  • the friction surfaces 6a and 6b consist of a thermally applied layer system of at least two layers made of different materials. Two layers are shown here. However, a larger number of layers is also possible.
  • the layer system comprises at least one adhesion-promoting layer 7, which is applied to the material of the base body 2, and at least one wear protection layer 8, which forms the surface of the friction surface 6a or 6b for contact with the brake pads.
  • a wear protection layer 8 is thermally applied to the friction section 6 as a friction surface 6a and 6b, respectively.
  • the wear protection layer 8 does not sit directly on the base body 2 made of gray cast iron or steel. Rather, the adhesion-promoting layer 7 is arranged between the wear protection layer 8 and the base body 2.
  • the wear protection layer 8 is connected to the base body 2 via the adhesion-promoting layer 7. If necessary, additional intermediate layers can be provided between the adhesion-promoting layer 7 and the wear protection layer 8.
  • the adhesion-promoting layer 7 can be, for example, stainless steel. Ductile, stainless steel is preferred for this purpose. This protects the base body 2 from corrosion. In addition, such an adhesion-promoting layer 7 serves to stop any cracks in the wear protection layer 8 before they can reach the base body 2.
  • the wear protection layer 8 has a metallic matrix and hard material particles 9 embedded in it.
  • Ceramic hard material particles 9 are preferably used here.
  • carbides, nitrides, oxides and borides should be mentioned as examples.
  • a preferred material for the hard material particles 9 is tungsten carbide.
  • the hard material particles 9 preferably have a maximum diameter in the range of a maximum of 10 to 60 pm, preferably 15 to 55 pm. With the particle sizes mentioned, in cooperation with a brake pad, high braking performance combined with low wear on the brake disc 1 can be achieved.
  • Hard material particles 9 in spherical form are preferably used.
  • the metallic matrix preferably consists of a stainless steel or an iron alloy in which the hard material particles 9 are embedded. On the one hand, this enables sufficient ductility with regard to the thermal expansion behavior of the brake disc 1 and, on the other hand, low crack formation combined with high wear resistance.
  • the proportion of the matrix is preferably 60 to 70 percent by volume based on the wear protection layer 8, with the remainder being formed by the hard material particles 9.
  • the adhesion-promoting layer 8 is applied to the base body 2 by laser deposition welding.
  • the wear protection layer 8 can also be provided as a coating made purely of a ceramic material, which was presented above for the hard material particles 9.
  • Both the adhesion-promoting layer 7 and the wear protection layer 8 can be applied by laser deposition welding.
  • the welded layer is directly bonded to the underlying material.
  • thermal spray processes such as flame spraying
  • laser deposition welding melts the underlying material slightly, resulting in a particularly intimate bond.
  • the Material to be welded can be supplied as a powder, but if necessary also in the form of a wire or a rigid electrode.
  • One possibility is to determine layer thicknesses non-destructively using a magnetic inductive layer thickness measuring device. This methodology works in that an approximate layer thickness can be determined after the first layer of coating. After applying the second coating layer, i.e.
  • Wear protection layer 8 the layer thickness is measured again so that it can be assigned how thick the wear protection layer 8 is after a subsequent grinding process.
  • the measurement accuracy depends heavily on the surface roughness after coating and therefore has a certain inaccuracy.
  • Another problem is that the layer thickness only works with exactly the stainless steel-based layer system specified above.
  • the stainless steel used is non-magnetic due to an increased nickel content in the alloy, so this measuring method is functional. Checking and measuring the remaining layer thickness of the brake disc can only be done during maintenance in workshops. However, by using color wear detection, even a layperson can easily see at any time whether the wear limit has been reached.
  • color pigments 10 are applied in the coating process to the side of the adhesion-promoting layer 7 facing the wear protection layer 8. It is also possible, to embed these color pigments 10 in the adhesion promoting layer 7. This provides precise information about the position of the layer boundary between the wear protection layer 8 and the adhesion-promoting layer 7.
  • the natural inorganic color pigment chromium (III) oxide which has a greenish color in a certain particle size range, is preferably used for this purpose.
  • This color pigment 10 is both high temperature stable and high temperature color stable, so that in normal color determinations (approx. 30 minutes holding time) the color pigments 10 retain their color up to approximately 1000 ° C. Due to the thermal application, the color pigments 10 are heated to approximately 1600 ° C for a few seconds, and it has been shown that the color pigments 10 made of chromium (III) oxide remain stable and colored here too.
  • Other, preferably inorganic, color pigments 10 with such properties can also be used here.
  • the base body 2 made of gray cast iron or steel is first provided.
  • the adhesion-promoting layer 7 is then applied to the base body 2 by a thermal application process, for example laser deposition welding, preferably limited to the area of the friction surface section 6.
  • the color pigments 10 can be introduced into the adhesion-promoting layer 7 during its application to the base body 2.
  • the color pigments 10 can be added to the material to be welded, which can be, for example, powdery.
  • the color pigments 10 are applied to the adhesion promoting layer 7 after the adhesion promoting layer 7 has been applied and before the wear protection layer 8 is applied.
  • a suspension or solution can be used, in which the color pigments 10 are present in a residue-free gasifying solvent such as isopropanol and applied to the surface of the adhesion-promoting layer 7 become.
  • a residue-free gasifying solvent such as isopropanol
  • This variant offers very easy handling of the color pigments 10 and hardly affects the cycle times when applying the layer system.
  • the color pigments 10 are not on a single level, but are scattered in an interval range. This means that when the wear limit is reached, the color marking of the brake disc is retained over a longer period of time. In an ideal layer, the paint particles would lie in one plane and would be rubbed off after just a few braking applications. The existing surface roughness therefore extends the visibility of the colored marking.
  • the wear protection layer 8 is then finally applied to the adhesion-promoting layer 7, including the color pigments 10, to provide a friction surface 6a or 6b on the friction section 6 by a thermal application process, for example laser deposition welding.
  • the surface of the friction surface 6a or 6b can be ground.
  • the existing color pigments 10 cause a color change point as soon as the wear protection layer 8 is worn and the color pigments 10 come to the surface.
  • the incorporation of the color pigments 10 does not affect the bonding quality of the wear protection layer 8 on the underlying, color pigment-provided adhesion-promoting layer 7.
  • the color pigments 10 are then applied directly to the base body 2 before the wear protection layer 8 with embedded ceramic hard material particles 9, in particular made of spherical tungsten carbide, or a wear protection layer 8 purely made of a ceramic material is thermally applied, in particular laser welded, onto it.
  • Friction surface section a Friction surface b Friction surface

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft in einem Aspekt eine Bremsscheibe (1) für eine Reibungsbremse eines Kraftfahrzeugs, die Bremsscheibe umfassend einen Reibungsabschnitt (6) mit mindestens einer Reibfläche (6a, 6b) und einen Befestigungsabschnitt (3) zur radseitigen Befestigung am Kraftfahrzeug, wobei der Reibungsabschnitt (6) und der Befestigungsabschnitt (7) an einem Grundkörper (2) aus Grauguss oder Stahl ausgebildet sind, wobei als Reibfläche (6a, 6b) an dem Reibungsabschnitt (6) eine Verschleißschutzschicht (8) thermisch aufgebracht ist, und wobei zwischen der Verschleißschutzschicht (8) und dem Grundkörper (2) eine Haftvermittlungsschicht (7) angeordnet ist, über welche die Verschleißschutzschicht (8) an dem Grundkörper (2) angebunden ist. An der zur Verschleißschutzschicht (8) weisenden Seite der Haftvermittlungsschicht (7) sind Farbpigmente (10) aufgebracht oder es sind die Farbpigmente (10) in die Haftvermittlungsschicht (7) einbettet. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe.

Description

Beschreibung
BREMSSCHEIBE FÜR EINE REIBUNGSBREMSE EINES KRAFTFAHRZEUGS UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER BREMSSCHEIBE
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsscheibe für eine Reibungsbremse eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Reibungsabschnitt mit mindestens einer Reibfläche und einen Befestigungsabschnitt zur radseitigen Befestigung am Kraftfahrzeug, wobei der Reibungsabschnitt und der Befestigungsabschnitt einem Grundkörper aus Grauguss oder Stahl ausgebildet sind, wobei als Reibfläche an dem Reibungsabschnitt eine Verschleißschutzschicht thermisch aufgebracht ist, und wobei zwischen der Verschleißschutzschicht und dem Grundkörper eine Haftvermittlungsschicht angeordnet ist, über welche die Verschleißschutzschicht an dem Grundkörper angebunden ist.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe für eine Reibungsbremse eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Bereitstellen eines Grundkörpers aus Grauguss oder Stahl, welcher einen Reibungsabschnitt und einen Befestigungsabschnitt zur radseitigen Befestigung am Kraftfahrzeug ausbildet, ein Aufbringen einer Haftvermittlungsschicht auf den Grundkörper durch ein thermisches Auftragsverfahren, sowie ein Aufbringen einer Verschleißschutzschicht auf die Haftvermittlungsschicht zur Bereitstellung einer Reibfläche an dem Reibungsabschnitt durch ein thermisches Auftragsverfahren.
Bremsscheiben für Reibungsbremsen von Kraftfahrzeugen werden üblicherweise aus Grauguss hergestellt. Grauguss zeichnet sich durch eine hohe volumetrische Wärmekapazität und eine gute Thermoschockbeständigkeit aus. Zudem ist Grauguss als Werkstoff kostengünstig und die Fertigung von Bremsscheiben aus Grauguss ist technisch gut beherrschbar. Problematisch sind jedoch die hohe Korrosionsneigung und der hohe Verschleiß des Werkstoffs im Betrieb des Kraftfahrzeugs. Durch Korrosion kommt es zu optischen Mängeln, da sich bereits nach kürzester Zeit Rotrost ausbilden kann, welcher durch häufig eingesetzte offene Felgen direkt einsehbar ist. Die starke Korrosionsneigung des Werkstoffs kann bei sparsamer Fahrweise oder bei Elektro- und Hybridfahrzeugen mit großen Rekuperationsanteilen aufgrund der seltenen Bremsbetätigung zu einer verstärkten Oberflächenbeeinträchtigung führen, welche zu einem frühzeitigen Austausch der Bremsscheibe nötigt.
Weiterhin sind Bremsscheiben aus keramischen Werkstoffen bekannt, die zwar eine hohe Lebensdauer und exzellente Standfestigkeit aufweisen, sich aufgrund ihres sehr hohen Preises für den Großserieneinsatz jedoch bisher nicht durchsetzen konnten.
Als Alternative hierzu wurde bereits vorgeschlagen, einen Grauguss-Grundkörper im Bereich der Reibflächen mit einer Verschleißschutzschicht zu versehen. DE 10 2018 112 035 B3 offenbart beispielsweise eine Verschleißschutzschicht in Form einer Hartbeschichtung aus Wolframkarbid. Solche Lösungen erzielen ebenfalls im Vergleich zu reinen Grauguss-Bremsscheiben eine deutlich höhere Lebensdauer und Standfestigkeit, sind jedoch deutlich kostengünstiger als Bremsscheiben, die insgesamt aus keramischen Werkstoffen bestehen.
Reine Korrosionsschutzschichten wie temporäre Lack-, Zink- oder Pulverbeschichtungen sind als Verschleißschutzschicht hingegen ungeeignet, da diese auf der Reibfläche bereits bei den ersten Bremsvorgängen abgerieben werden und dort keinen dauerhaften Korrosionsschutz zu entfalten vermögen. Solche Korrosionsschutzschichten eignen sich lediglich zum Schutz nicht reibungsbeanspruchter Abschnitte einer Bremsscheibe sowie gegebenenfalls zur temporären Konservierung einer attraktiven Oberflächenanmutung der Reibfläche bei der Auslieferung von Neufahrzeugen.
Zur Verbesserung der Haftung der Verschleißschutzschicht ist weiterhin bekannt, zwischen dieser und dem Grundkörper aus Grauguss eine Haftvermittlungsschicht anzuordnen. Eine gattungsgemäße Bremsscheibe mit einer Verschleißschutzschicht und einer Haftvermittlungsschicht sowie ein gattungsgemäßes Herstellungsverfahren hierfür sind aus WO 2020/234144 A1 bekannt.
Die Bestimmung der einzelnen Schichtdicken gestaltet sich dabei jedoch schwierig. Üblicherweise werden hierzu magnetinduktive Schichtdickenmessgeräte verwendet. Diese funktionieren jedoch nur befriedigend mit nicht-magnetischen Schichtwerkstoffen. Sollen ferromagnetische Legierungen zum Einsatz kommen, müssen die Schichtdicken auf andere Art und Weise bestimmt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen. Aus WO 2021/008744 A1 eine Bremsscheibe mit einem Grundkörper aus Grauguss bekannt, auf den im Bereich einer Reibfläche eine aus Eisen, Aluminium und Silizium gebildete Diffusionsschicht thermisch aufgebracht ist. Hierdurch soll ausdrücklich die teurere Hartstoffbeschichtung auf Basis von Karbiden eingespart werden. Durch eine Wärmebehandlung wird ein Diffusionsprozess ausgelöst, durch welchen ein gradiertes Schichtsystem aus Eisen und Aluminium entsteht, bei dem der Aluminiumanteil zur Oberfläche hin zunimmt und in dem Silizium homogen verteilt ist. Die Grenzschicht aus Aluminium wird schließlich mechanisch abgetragen. In diesem Zusammenhang schlägt WO 2021/008744 A1 vor, farbgebende Substanzen in die Diffusionsschicht einzubringen.
Die farbgebenden Substanzen werden vor oder während der Beschichtung zugeführt, um innerhalb der Diffusionsschicht Farbmarkierungen zu erzeugen. Damit soll erreicht werden, dass insbesondere im Bereich der Reibflächen in der Diffusionsschicht Farbschattierungen erzeugt werden, die beispielsweise als Verschleißindikator eingesetzt und verwendet werden könnten. Möglich sei aber auch, dass die farbgebenden Substanzen Temperaturindikatoren darstellten, um Aufschluss über die Betriebstemperatur der Bremsscheibe an den Reibflächen zu geben.
Der Wirkmechanismus bleibt in WO 2021/008744 A1 jedoch diffus. Zudem kann mit einer Dispergierung von farbgebenden Substanzen in der Diffusionsschicht das Problem einer Schichtdickenbestimmung nicht zufriedenstellend gelöst werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Bremsscheibe der eingangs genannten Art die Schichtdickenbestimmung zu vereinfachen und ein entsprechendes Herstellungsverfahren für eine solche anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch eine Bremsscheibe gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Bremsscheibe für eine Reibungsbremse eines Kraftfahrzeugs umfasst einen Reibungsabschnitt mit mindestens einer Reibfläche und einen Befestigungsabschnitt zur radseitigen Befestigung am Kraftfahrzeug, wobei der Reibungsabschnitt und der Befestigungsabschnitt an einem Grundkörper aus Grauguss oder Stahl ausgebildet sind, wobei als Reibfläche an dem Reibungsabschnitt eine Verschleißschutzschicht thermisch aufgebracht ist, und wobei zwischen der Verschleißschutzschicht und dem Grundkörper eine Haftvermittlungsschicht angeordnet ist, über welche die Verschleißschutzschicht an dem Grundkörper angebunden ist. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass an der zur Verschleißschutzschicht weisenden Seite der Haftvermittlungsschicht Farbpigmente aufgebracht oder in die Haftvermittlungsschicht einbettet sind.
Hierdurch wird zwischen der Verschleißschutzschicht und der Haftvermittlungsschicht eine definierte Tiefenmarkierung geschaffen, welche eine Bestimmung der Schichtdicke beider Schichten ermöglicht, wenn man davon ausgeht, dass die Dicke des Grundkörpers vor der Beschichtung sowie dessen Gesamtdicke nach der Beschichtung bekannt sind. Der Übergang zwischen beiden aufgebrachten Schichten kann visuell erkannt und damit zur Schichtdickenbestimmung herangezogen werden.
Besondere Ausführungsarten einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.
Gemäß einer besonderen Ausführungsart umfassen die Farbpigmente solche aus Chrom(lll)oxid. Die überwiegende Zahl an Farbpigmenten verliert mit hohen Temperaturen, wie sie bei einer thermischen Beschichtung auftreten, ihre Farbigkeit oder wird instabil. Versuche haben überraschenderweise gezeigt, dass Chrom(lll)oxid bis etwa 1000°C zumindest für etwa 30 min. farbbeständig ist und zudem kurzzeitig Temperaturen von 1600°C widerstehen kann, so dass die Farbpigmente nicht durch die thermischen Auftragsverfahren zum Aufbringen der Reibfläche beeinträchtigt werden.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart ist die Haftvermittlungsschicht ein Edelstahl. Hierdurch wird der Grundkörper aus Grauguss vor Korrosion geschützt. Zudem dient diese Haftvermittlungsschicht dazu, etwaige Anrisse aus der Verschleißschutzschicht zu stoppen. Bevorzugt kommen daher duktile, nichtrostende Edelstähle zum Einsatz. Als besonders geeignete Werkstoffe haben sich hier insbesondere ein austenitische Edelstähle der Kennung 316L-AISI (Stahlbezeichnung 1.4404), ferritische Edelstähle der Kennung 430 AISI (Stahlbezeichnung 1.4016) sowie Duplexstähle mit einem austenitischen/ferritischen Gefüge erwiesen.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart weist die Verschleißschutzschicht eingelagerte Hartstoffpartikel mit einem maximalen Durchmesser von 10 bis 60 pm auf. Die Verschleißschutzschicht dient grundsätzlich dazu, gemeinsam mit einem Bremsbelag ein funktionales tribologisches System zu schaffen und darüber hinaus aufgrund der eingelagerten Hartstoffpartikel einen geringen Verschleiß aufzuweisen. Kennzeichnend für die Hartstoffpartikel ist, dass diese eine deutlich höhere Härte als der Werkstoff des Grundkörpers aufweisen. Hier kommen primär keramische Hartstoffpartikel infrage. Insbesondere sind beispielhaft Karbide, Nitride, Oxide und Boride zu nennen. Mit den genannten Partikelgrößen lassen sich im Zusammenspiel mit einem Bremsbelag eine hohe Bremsleistung verbunden mit einem geringen Verschleiß an der Bremsscheibe verwirklichen. Alternativ kann jedoch auch eine Beschichtung aus einem solchen Material als Verschleißschutzschicht vorgesehen werden.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart weist die Verschleißschutzschicht eine Matrix aus Edelstahl oder einer Eisenlegierung auf, in welche die Hartstoffpartikel eingebettet sind. Dies gestattet eine ausreichende Duktilität im Hinblick auf das Wärmedehnungsverhalten der Bremsscheibe und eine geringe Rissbildung verbunden mit einem hohen Verschleißwiderstand. Als Matrixwerkstoffe können die gleichen Werkstoffe wie für die Haftvermittlung herangezogen werden, inebsondere Edelstähle der Kennungen 316L und 430 sowie Duplex-Stähle.
Vorzugsweise beträgt der dabei der Anteil der Matrix 60 bis 70 Volumenprozent bezogen auf die Verschleißschutzschicht, wobei der Rest durch die Hartstoffpartikel gebildet wird.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart ist die Haftvermittlungsschicht durch Laserauftragsschweißen auf den Grundkörper aufgebracht.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart ist die Verschleißschutzschicht durch Laserauftragsschweißen auf die Haftvermittlungsschicht aufgebracht.
Beim Laserauftragsschweißen wird die aufgeschweißte Schicht unmittelbar stoffschlüssig mit dem darunterliegenden Material verbunden. Durch Laserauftragsschweißen wird, im Unterschied zu thermischen Spritzverfahren wie beispielsweise Flammspritzen, das darunterliegende Material etwas aufgeschmolzen, so dass sich ein besonders inniger Verbund ergibt. Eine Oberflächenvorbehandlung des Untergrunds wie bei thermischen Spitzverfahren, bei welchen sich lediglich eine mechanische Bindung einstellt, kann beim Laserauftragsschweißen entfallen. Das aufzuschweißende Material kann als Pulver, gegebenenfalls jedoch auch in Form eines Drahts oder einer starren Elektrode zugeführt werden. Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe für eine Reibungsbremse eines Kraftfahrzeugs gemäß Patentanspruch 8 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Schritte:
Bereitstellen eines Grundkörpers aus Grauguss oder Stahl, welcher sich über einen Reibungsabschnitt und einen Befestigungsabschnitt zur radseitigen Befestigung am Kraftfahrzeug erstreckt;
Aufbringen einer Haftvermittlungsschicht auf den Grundkörper durch ein thermisches Auftragsverfahren,
Aufbringen einer Verschleißschutzschicht auf die Haftvermittlungsschicht zur Bereitstellung einer Reibfläche an dem Reibungsabschnitt durch ein thermisches Auftragsverfahren; und
Auf- und/oder Einbringen von Farbpigmenten wie beispielsweise Chrom(lll)oxid, wobei die Farbpigmente in die Haftvermittlungsschicht während deren Aufbringung auf den Grundkörper eingebracht und/oder nach deren Aufbringung und vor Aufbringung der Verschleißschutzschicht auf die Haftvermittlungsschicht aufgebracht werden.
Hierdurch wird auf einfache Weise eine Bremsscheibe mit hohem Verschleißwiderstand erhalten, welche zudem eine einfache Kontrolle der Schichtdicken zulässt.
In einer besonderen Ausführungsart des Verfahrens werden die Farbpigmente mittels einer Suspension oder Lösung auf die Haftvermittlungsschicht aufgebracht. Anschließend wird die flüssige Komponente der Suspension oder Lösung verdampft, so dass lediglich die Farbpigmente übrigbleiben.
In einer weiteren besonderen Ausführungsart des Verfahrens werden die Farbpigmente in ein Edelstahlpulver eingebracht, welches als Haftvermittlungsschicht auf den Grundkörper aufgeschweißt wird. Die Farbpigmente müssen hierzu ausreichend temperaturbeständig sein und dürfen dabei auch ihre Farbigkeit nicht verlieren. Geeignet hierfür ist beispielsweise Chrom(lll)oxid. Jedoch können auch andere Farbpigmente zum Einsatz kommen, die zumindest für 30 min. bei 1000°C stabil bleiben und für einige Sekunden Temperaturen bis zu 1600°C aushalten.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in: Figur 1 eine schematische Ansicht einer Bremsscheibe im Schnitt nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und in
Figur 2 eine Detailansicht der Reibfläche im Schnitt zur Veranschaulichung des Schichtaufbaus.
Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Bremsscheibe 1 für eine Reibungsbremse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Personenkraftfahrzeugs oder leichten Nutzfahrzeugs.
Die Bremsscheibe 1 weist einen Grundkörper 2 auf, der aus Grauguss oder einer Stahlgusslegierung hergestellt ist.
Dieser Grundkörper 2 erstreckt sich zunächst über einen Befestigungsabschnitt 3 der Bremsscheibe 1, über weichen die Bremsscheibe 1 radseitig am Fahrzeug befestigbar ist.
Ohne Beschränkung hierauf kann der Befestigungsabschnitt 3 topfförmig ausgebildet sein, wie dies in Fig. 1 beispielhaft dargestellt ist. Am Boden 4 dieser Topfform sind ein oder mehrere Durchgangsöffnungen 5 ausgebildet, über welche die Bremsscheibe 1 beispielsweise an einer Radnabe festgelegt, insbesondere angeschraubt werden kann.
Weiterhin erstreckt sich der Grundkörper 2 in den Bereich eines Reibrings der Bremsscheibe 1, welcher im Folgenden auch als Reibringabschnitt 6 bezeichnet wird.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind an dem Reibringabschnitt 6 zwei Reibflächen 6a und 6b vorgesehen, welche jeweils ringförmig ausgebildet sind und einander gegenüberliegen.
Dier Reibflächen 6a und 6b wirken an einer Scheibenbremse bei einer Betätigung derselben in an sich bekannter Weise mit an einem Bremssattel befestigten Bremsbelägen zur Erzeugung einer Bremsleistung zusammen.
Die Reibflächen 6a und 6b sind vorzugsweise zur Ebene des Topfbodens 4 parallel versetzt.
Jedoch sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch Bremsscheiben 1 mit lediglich einer Reibfläche 6a möglich. Ferner kann der Grundkörper 2 gegebenenfalls zwei- oder mehrteilig ausgeführt sein, wobei Reibflächen 6a, 6b an unterschiedlichen Grundkörperteilen angeordnet sein können.
Vorliegend bestehen die Reibflächen 6a und 6b aus einem anderen Werkstoff oder Werkstoffsystem als der Grundkörper 2, insbesondere einem Werkstoff, welcher an der Oberfläche zu den Bremsbelägen eine höhere Härte und Verschleißfestigkeit aufweist als der Werkstoff des Grundkörpers 2.
Bei dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel bestehen die Reibflächen 6a und 6b aus einem thermisch aufgebrachten Schichtsystem aus mindestens zwei Schichten aus untereinander unterschiedlichem Werkstoff. Vorliegend sind zwei Schichten dargestellt. Jedoch ist auch eine größere Zahl von Schichten möglich.
Das Schichtsystem umfasst mindestens eine Haftvermittlungsschicht 7, welche auf den Werkstoff des Grundkörpers 2 aufgebracht ist, sowie mindestens eine Verschleißschutzschicht 8, welche die Oberfläche der Reibfläche 6a bzw. 6b zum Kontakt mit den Bremsbelägen bildet.
In Fig. 1 und 2 ist somit als Reibfläche 6a bzw. 6b an dem Reibungsabschnitt 6 eine Verschleißschutzschicht 8 thermisch aufgebracht. Die Verschleißschutzschicht 8 sitzt jedoch nicht unmittelbar auf dem Grundkörper 2 aus Grauguss oder Stahl. Vielmehr ist zwischen der Verschleißschutzschicht 8 und dem Grundkörper 2 die Haftvermittlungsschicht 7 angeordnet. Über die Haftvermittlungsschicht 7 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Verschleißschutzschicht 8 an den Grundkörper 2 angebunden. Gegebenenfalls können zusätzliche Zwischenschichten zwischen der Haftvermittlungsschicht 7 und der Verschleißschutzschicht 8 vorgesehen sein.
Die Haftvermittlungsschicht 7 kann beispielsweise ein Edelstahl sein. Bevorzugt kommen hierfür duktile, nichtrostende Edelstähle zum Einsatz. Hierdurch wird der Grundkörper 2 vor Korrosion geschützt. Zudem dient eine solche Haftvermittlungsschicht 7 dazu, etwaige Anrisse aus der Verschleißschutzschicht 8 zu stoppen, bevor diese den Grundkörper 2 erreichen können.
Die Verschleißschutzschicht 8 weist eine metallische Matrix sowie in diese eingelagerte Hartstoffpartikel 9 auf. Vorzugsweise kommen vorliegend keramische Hartstoffpartikel 9 zum Einsatz. Insbesondere sind beispielhaft Karbide, Nitride, Oxide und Boride zu nennen. Ein bevorzugter Werkstoff für die Hartstoff parti kel 9 ist Wolframkarbid.
Die Hartstoffpartikel 9 weisen vorzugsweise einen maximalen Durchmesser im Bereich von maximal 10 bis 60 pm, vorzugsweise 15 bis 55 pm auf. Mit den genannten Partikelgrößen lassen sich in Zusammenwirkung mit einem Bremsbelag eine hohe Bremsleistung verbunden mit einem geringen Verschleiß an der Bremsscheibe 1 verwirklichen.
Vorzugsweise kommen Hartstoffpartikel 9 in sphärischer Form zum Einsatz.
Die metallische Matrix besteht vorzugsweise aus einem Edelstahl oder einer Eisenlegierung, in welche die Hartstoffpartikel 9 eingebettet sind. Dies ermöglicht zum einen eine ausreichende Duktilität im Hinblick auf das Wärmedehnungsverhalten der Bremsscheibe 1 und zum anderen eine geringe Rissbildung verbunden mit einem hohen Verschleißwiderstand.
Vorzugsweise beträgt der Anteil der Matrix 60 bis 70 Volumenprozent bezogen auf die Verschleißschutzschicht 8, wobei der Rest durch die Hartstoffpartikel 9 gebildet wird.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart ist die Haftvermittlungsschicht 8 durch Laserauftragsschweißen auf den Grundkörper 2 aufgebracht.
Alternativ kann jedoch die Verschleißschutzschicht 8 auch als eine Beschichtung rein aus einem keramischen Werkstoff vorgesehen werden, welcher oben für die Hartstoffpartikel 9 vorgestellt wurde.
Sowohl die Haftvermittlungsschicht 7 als auch die Verschleißschutzschicht 8 können durch Laserauftragsschweißen aufgebracht werden. Hierbei wird die aufgeschweißte Schicht unmittelbar stoffschlüssig mit dem darunterliegenden Material verbunden. Durch Laserauftragsschweißen wird, im Unterschied zu thermischen Spritzverfahren wie beispielsweise Flammspritzen, das darunterliegende Material etwas aufgeschmolzen, so dass sich ein besonders inniger Verbund ergibt. Eine Oberflächenvorbehandlung des Untergrunds wie bei thermischen Spitzverfahren, bei welchen sich lediglich eine mechanische Bindung einstellt, kann beim Laserauftragsschweißen entfallen. Das aufzuschweißende Material kann als Pulver, gegebenenfalls jedoch auch in Form eines Drahts oder einer starren Elektrode zugeführt werden.
Erprobungen haben gezeigt, dass der Verschleiß einer Bremsscheibe 1 der vorstehend erläuterten Art zwar erheblich niedriger ist als bei einfachen Graugussbremsscheiben. Allerdings ist es schwierig, eindeutig festzustellen, zu welchem Zeitpunkt die Verschleißschutzschicht 8 auf der Bremsscheibe 1 verschlissen ist und ein Austausch der Bremsscheibe 1 erforderlich wird.
Eine Möglichkeit besteht darin, Schichtdicken zerstörungsfrei mit Hilfe eines magnetinduktiven Schichtdickenmessgeräts zu ermitteln. Diese Methodik funktioniert insofern, als dass nach der ersten Beschichtungslage eine ungefähre Schichtdicke ermittelt werden kann. Nach dem Aufbringen der zweiten Beschichtungslage, d.h.
Verschleißschutzschicht 8, wird die Schichtdicke erneut gemessen, so dass zugeordnet werden kann, wie dick die Verschleißschutzschicht 8 nach einem anschließenden Schleifprozess ist.
Die Messgenauigkeit hängt jedoch stark von der Oberflächenrauheit nach dem Beschichten ab und weist damit eine gewisse Ungenauigkeit auf. Ein weiteres Problem ist, dass die Schichtdicke nur bei genau diesem oben angegebenen Schichtsystem auf Basis von Edelstahl funktioniert. Der verwendete Edelstahl ist aufgrund eines erhöhten Nickelanteils in der Legierung nicht-magnetisch, so dass dieses Messverfahren funktionsfähig ist . Die Überprüfung und Messung der Restschichtdicke der Bremsscheibe kann nur im Zuge von Wartungen in Werkstätten erfolgen. Durch den Einsatz einer farblichen Verschleißerkennung, kann jedoch auch ein Laie jederzeit unschwer erkennen, ob die Verschleißgrenze erreicht ist.
Günstigere Legierungen wie beispielsweise 430-Legierungen sind jedoch oftmals ferromagnetisch, so dass das vorstehend genannte Messverfahren nicht eingesetzt werden kann.
Der Problematik der Schichtdickenbestimmung wird vorliegend durch eine gezielte Einbettung geeigneter Farbpigmente 10 begegnet.
Dazu werden im Beschichtungsprozess an der zur Verschleißschutzschicht 8 weisenden Seite der Haftvermittlungsschicht 7 Farbpigmente 10 aufgebracht. Es ist auch möglich, diese Farbpigmente 10 in die Haftvermittlungsschicht 7 einzubetten. Hierdurch wird eine genaue Information über die Lage der Schichtgrenze zwischen der Verschleißschutzschicht 8 und der Haftvermittlungsschicht 7 erhalten.
Hierdurch wird eine Möglichkeit geschaffen, die Verschleißgrenze der Verschleißschutzschicht 8 sichtbar zu machen. Dafür wird vorzugsweise das natürliche anorganische Farbpigment Chrom(lll)oxid verwendet, welches in einem bestimmten Partikelgrößenbereich eine grünliche Farbe aufweist. Dieses Farbpigment 10 ist sowohl hochtemperaturstabil als auch hochtemperaturfarbstabil, so dass bei gewöhnlichen Farbbestimmungen (ca. 30 Minuten Haltedauer) die Farbpigmente 10 bis ca. 1000°C ihre Farbe behalten. Aufgrund der thermischen Aufbringung werden vorliegend die Farbpigmente 10 für wenige Sekunden auf ca. 1600°C erhitzt, wobei sich gezeigt hat, dass die Farbpigmente 10 aus Chrom(lll)oxid auch hier stabil und farbig bleiben. Auch andere, vorzugsweise anorganische Farbpigmente 10 mit solchen Eigenschaften können vorliegend zum Einsatz kommen.
Bei der Herstellung der Bremsscheibe 1 wird zunächst der Grundkörper 2 aus Grauguss oder Stahl bereitgestellt.
Danach erfolgt die Aufbringung der Haftvermittlungsschicht 7 auf den Grundkörper 2 durch ein thermisches Auftragsverfahren, beispielsweise Laserauftragsschweißen, vorzugsweise beschränkt auf den Bereich des Reibflächenabschnitts 6.
Dabei können die Farbpigmente 10 in die Haftvermittlungsschicht 7 während deren Aufbringung auf den Grundkörper 2 eingebracht werden. Die Farbpigmente 10 können hierzu dem aufzuschweißenden Werkstoff, der beispielsweise pulverförmig sein kann, beigemengt werden.
Alternativ oder ergänzend werden die Farbpigmente 10 nach der Aufbringung der Haftvermittlungsschicht 7 und vor Aufbringung der Verschleißschutzschicht 8 auf die Haftvermittlungsschicht 7 aufgebracht.
Zum festen, rückstandslosen Aufbringen der Farbpigmente 10 auf die Haftvermittlungsschicht 7 kann eine Suspension oder Lösung verwendet werden, bei der die Farbpigmente 10 in einem rückstandsfrei vergasenden Lösemittel wie beispielsweise Isopropanol vorliegen und auf die Oberfläche der Haftvermittlungsschicht 7 aufgebracht werden. Andere Möglichkeiten wären anzufertigende Pasten, welche besser auf der Oberfläche haften.
Diese Variante bietet einen sehr einfachen Umgang mit den Farbpigmenten 10 und beeinträchtigt kaum die Taktzeiten bei der Aufbringung des Schichtsystems.
Außerdem liegen aufgrund der Rauheit der Haftvermittlungsschicht 7 die Farbpigmente 10 nicht auf einer einzelnen Ebene, sondern sind in einem Intervallbereich gestreut .Die bedeutet, dass beim Erreichen der Verschleißgrenze die farbliche Markierung der Bremsscheibe über einen längeren Zeitraum erhalten bleibt. Bei einer idealen Schicht würden die Farbpartikel in einer Ebene liegen und bereits nach wenigen Bremsungen abgerieben sein. Die vorhandene Oberflächenrauheit verlängert daher die Sichtbarkeit der farblichen Markierung.
Danach erfolgt schließlich das Aufbringen der Verschleißschutzschicht 8 auf die Haftvermittlungsschicht 7, unter Einschluss der Farbpigmente 10, zur Bereitstellung einer Reibfläche 6a bzw. 6b an dem Reibungsabschnitt 6 durch ein thermisches Auftragsverfahren, beispielsweise Laserauftragsschweißen.
Abschließend kann die Oberfläche der Reibfläche 6a bzw. 6b geschliffen werden.
Die vorhandenen Farbpigmente 10 bewirken einen farblichen Umschlagspunkt, sobald die Verschleißschutzschicht 8 abgenutzt ist und die Farbpigmente 10 an die Oberfläche treten. Die Einlagerung der Farbpigmente 10 beeinträchtigt nicht die Anbindungsqualität der Verschleißschutzschicht 8 auf der darunterliegenden, farbpigmentversehenen Haftvermittlungsschicht 7.
Die vorstehend erläuterte Einbindung von Farbpigmenten 10 ermöglicht es, beispielsweise in der Entwicklungsphase bis zum Serieneintritt sehr einfach die Schichtdickenverhältnisse an den Reibflächen 6a und 6b zu bestimmen. Damit ist eine Möglichkeit gegeben, die Leistungsfähigkeit der Verschleißschutzschicht 8 bis an die äußersten Grenzen zu testen und so Rückschlüsse auf die Lebensdauerfähigkeit einer beschichteten Bremsscheibe 1 zu ziehen. In einem Serieneinsatz ermöglicht dies die Feststellung eines Bremsenscheibenverschleißes durch Inaugenscheinnahme. In Abwandlung des vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiels ist es ferner möglich, die Haftvermittlungsschicht 7 wegzulassen. Die Farbpigmente 10 werden dann unmittelbar auf den Grundkörper 2 aufgebracht, bevor auf diesen die Verschleißschutzschicht 8 mit eingebetteten keramischen Hartstoffpartikeln 9, insbesondere aus sphärischem Wolframkarbid, oder eine Verschleißschutzschicht 8 rein aus einem keramischen Werkstoff thermisch aufgebracht, insbesondere laseraufgeschweißt wird.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und weiteren Abwandlungen näher erläutert. Insbesondere können technische Einzelmerkmale, welche oben im Kontext weiterer Einzelmerkmale erläutert wurden, unabhängig von diesen sowie in Kombination mit weiteren Einzelmerkmalen verwirklicht werden, auch wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist. Die Erfindung ist daher ausdrücklich nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel und Abwandlungen beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
Bezugszeichenliste
Bremsscheibe
Grundkörper
Befestigungsabschnit Boden
Durchgangsöffnung
Reibflächenabschnit a Reibfläche b Reibfläche
Haftvermitlungsschicht
Verschleißschutzschicht
Hartstoffpartikel 0 Farbpigmente

Claims

Patentansprüche Bremsscheibe (1) für eine Reibungsbremse eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Reibungsabschnitt (6) mit mindestens einer Reibfläche (6a, 6b) und einen Befestigungsabschnitt (3) zur radseitigen Befestigung am Kraftfahrzeug, wobei der Reibungsabschnitt (6) und der Befestigungsabschnitt (7) an einem Grundkörper (2) aus Grauguss oder Stahl ausgebildet sind, wobei als Reibfläche (6a, 6b) an dem Reibungsabschnitt (6) eine Verschleißschutzschicht (8) thermisch aufgebracht ist, und wobei zwischen der Verschleißschutzschicht (8) und dem Grundkörper (2) eine Haftvermittlungsschicht (7) angeordnet ist, über welche die Verschleißschutzschicht (8) an dem Grundkörper (2) angebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der zur Verschleißschutzschicht (8) weisenden Seite der Haftvermittlungsschicht (7) Farbpigmente (10) aufgebracht oder in die Haftvermittlungsschicht (7) einbettet sind. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbpigmente (10) Chrom(lll)oxid umfassen. Bremsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlungsschicht (7) ein Edelstahl ist. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzschicht (8) eingelagerte Hartstoffpartikel (9) mit einem maximalen Durchmesser von 10 bis 60 pm aufweist oder eingelagerte Hartstoffpartikel (9) aus einem Karbid, insbesondere globulitischem Wolframkarbid, mit einem maximalen Durchmesser von 10 bis 60 pm aufweist. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzschicht (8) eine Matrix aus Edelstahl oder einer Eisenlegierung aufweist. Bremsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Matrix 60 bis 70 Volumenprozent an der Verschleißschutzschicht (8) beträgt und der Rest durch Hartstoffpartikel (9) gebildet wird. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlungsschicht (7) durch Laserauftragsschweißen auf den Grundkörper (2) aufgebracht ist und/oder die Verschleißschutzschicht (8) durch Laserauftragsschweißen auf die Haftvermittlungsschicht (7) aufgebracht ist. Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe (1) für eine Reibungsbremse eines Kraftfahrzeugs, umfassend:
Bereitstellen eines Grundkörpers (2) aus Grauguss oder Stahl, welcher sich über einen Reibungsabschnitt (6) und einen Befestigungsabschnitt (3) zur radseitigen Befestigung am Kraftfahrzeug erstreckt,
Aufbringen einer Haftvermittlungsschicht (7) auf den Grundkörper (2) durch ein thermisches Auftragsverfahren,
Aufbringen einer Verschleißschutzschicht (8) auf die Haftvermittlungsschicht (8) zur Bereitstellung einer Reibfläche (6a, 6b) an dem Reibungsabschnitt (6) durch ein thermisches Auftragsverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass
Farbpigmente (10) in die Haftvermittlungsschicht (7) während deren Aufbringung auf den Grundkörper (2) eingebracht oder nach deren Aufbringung und vor Aufbringung der Verschleißschutzschicht (8) auf die Haftvermittlungsschicht (7) aufgebracht werden. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbpigmente (10) mittels einer Suspension oder einer Lösung auf die Haftvermittlungsschicht (7) aufgebracht werden und die flüssige Komponente der Suspension oder Lösung nach dem Auftrag verdampft wird. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbpigmente (10) in ein Edelstahlpulver eingebracht werden, welches als Haftvermittlungsschicht (7) auf den Grundkörper (2) aufgeschweißt wird.
PCT/EP2022/087294 2022-03-28 2022-12-21 Bremsscheibe für eine reibungsbremse eines kraftfahrzeugs und verfahren zur herstellung einer bremsscheibe WO2023186347A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022203016.8 2022-03-28
DE102022203016.8A DE102022203016A1 (de) 2022-03-28 2022-03-28 Bremsscheibe für eine Reibungsbremse eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zur Herstellung derselben

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023186347A1 true WO2023186347A1 (de) 2023-10-05

Family

ID=84981435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/087294 WO2023186347A1 (de) 2022-03-28 2022-12-21 Bremsscheibe für eine reibungsbremse eines kraftfahrzeugs und verfahren zur herstellung einer bremsscheibe

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022203016A1 (de)
WO (1) WO2023186347A1 (de)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008101551A1 (de) * 2007-02-20 2008-08-28 Siemens Aktiengesellschaft Bauteil, vorrichtung zur verschleisskontrolle für ein bauteil und verfahren zur instandsetzung eines bauteils
US20170356515A1 (en) * 2016-06-10 2017-12-14 Brake Parts Inc Llc Brake rotor having visual wear control indicators
US20180180125A1 (en) * 2016-12-23 2018-06-28 Hyundai America Technical Center, Inc Cold spray laser coated of iron/aluminum brake discs
DE102018112035B3 (de) 2018-05-18 2019-06-19 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug-Bremsscheibe
DE102018120897A1 (de) * 2018-08-27 2020-02-27 Fritz Winter Eisengiesserei Gmbh & Co. Kg Bauteil einer Bremse für ein Fahrzeug
WO2020234144A1 (de) 2019-05-18 2020-11-26 Robert Bosch Gmbh Reibbremskörper für eine reibbremse eines kraftfahrzeugs, reibbremse und verfahren zum herstellen eines reibbremskörpers
WO2021008744A1 (de) 2019-12-30 2021-01-21 C4 Laser Technology GmbH Verschleiss- und korrosionsschutz aufweisende bremsscheibe und verfahren zu deren herstellung

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005047739B3 (de) 2005-09-29 2007-02-08 Siemens Ag Substrat mit aufgebrachter Beschichtung, und Herstellungsverfahren

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008101551A1 (de) * 2007-02-20 2008-08-28 Siemens Aktiengesellschaft Bauteil, vorrichtung zur verschleisskontrolle für ein bauteil und verfahren zur instandsetzung eines bauteils
US20170356515A1 (en) * 2016-06-10 2017-12-14 Brake Parts Inc Llc Brake rotor having visual wear control indicators
US20180180125A1 (en) * 2016-12-23 2018-06-28 Hyundai America Technical Center, Inc Cold spray laser coated of iron/aluminum brake discs
DE102018112035B3 (de) 2018-05-18 2019-06-19 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug-Bremsscheibe
DE102018120897A1 (de) * 2018-08-27 2020-02-27 Fritz Winter Eisengiesserei Gmbh & Co. Kg Bauteil einer Bremse für ein Fahrzeug
WO2020234144A1 (de) 2019-05-18 2020-11-26 Robert Bosch Gmbh Reibbremskörper für eine reibbremse eines kraftfahrzeugs, reibbremse und verfahren zum herstellen eines reibbremskörpers
WO2021008744A1 (de) 2019-12-30 2021-01-21 C4 Laser Technology GmbH Verschleiss- und korrosionsschutz aufweisende bremsscheibe und verfahren zu deren herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022203016A1 (de) 2023-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010013343A1 (de) Reibscheibe mit einer Verschleißschutzschicht und integrierter Verschleißindikation und Zusammensetzungen der Verschleißschutzschicht
WO2015117879A1 (de) Verfahren zur herstellung einer bremsscheibe sowie bremsscheibe
EP1812725A1 (de) Verschleissarme bremsscheibe oder bremstrommel und verfahren zu deren herstellung
DE102019210088A1 (de) Bremsscheibe und Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe
CH667469A5 (de) Verfahren zum aufbringen von schutzschichten.
EP3026288B1 (de) Verfahren zur herstellung einer bremsscheibe sowie bremsscheibe
EP3620545B1 (de) Bremsscheibe und verfahren zum herstellen einer bremsscheibe
EP3658797A1 (de) Bremsscheibe und verfahren zur herstellung einer bremsscheibe
DE102015204813A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe sowie Bremsscheibe
DE102009049875A1 (de) Bremsscheibe mit einem ringförmigen Reibkörper und Verfahren zum Herstellen des Reibkörpers
DE102006035948A1 (de) Bremsscheibe und Verfahren zu ihrer Herstellung
CH648357A5 (de) Flammspritzwerkstoff.
WO2023186347A1 (de) Bremsscheibe für eine reibungsbremse eines kraftfahrzeugs und verfahren zur herstellung einer bremsscheibe
EP3816471B1 (de) Reibwerterhöhende einlage zum kraftschlüssigen verbinden von bauteilen, verfahren zur herstellung einer reibwerterhöhenden einlage und verfahren zur herstellung eines pressverbands
DE3743167A1 (de) Fuelldraht zum erzeugen von schmelz-verbundschichten
WO2023104251A1 (de) Grundkörper mit einer beschichtung
DE102019207291A1 (de) Reibbremskörper für eine Reibbremse, Reibbremse und Verfahren zur Herstellung
EP4292810A1 (de) Oberflächenschicht für einen grundkörper aus grauguss oder einem ferritischen stahl, grundkörper mit einer solchen oberflächenschicht sowie verfahren zur herstellung eines bremskörpers für eine reibungsbremse eines kraftfahrzeugs
DE102006060775A1 (de) Keilbremse für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung einer Keilbremse
WO2018011362A1 (de) Zylinderbohrungen beschichten ohne vorgängige aktivierung der oberfläche
DE202019106342U1 (de) Zylinderlaufbuchse mit Außenbeschichtung auf Aluminium-Basis von hoher Schichthaftfestigkeit
DE102014221377A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe sowie Bremsscheibe
DE10024819A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe
DE102019209424B3 (de) Reibbremskörper für eine Radbremse eines Kraftfahrzeugs, Reibbremse und Verfahren zur Herstellung eines Reibbremskörpers
EP2213901B1 (de) Bremsscheibe für Scheibenbremsen sowie Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22843691

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1