DE10322454A1 - Brake disc has friction ring which at least in region of corresponding holes for engagement of protrusions on holding section is formed from brittle material, and sleeve-form intermediate elements are fitted in holes in friction ring - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine aus mehreren
Teilen zusammengesetzte Bremsscheibe für eine Scheibenbremse. Eine
derartige Bremsscheibe ist aus der
Eine weitere Bremsscheibe ist beispielsweise
in der
Ein derartige Verbindung von Reibring und Halteteil lässt sich aufgrund der hohem Umformbelastungen jedoch nicht bei Reibringen aus sprödem Werkstoff, z. B. Keramik, anwenden.Such a connection of friction ring and holding part due to the high deformation loads, however, not with friction rings made of brittle material, z. B. ceramic.
Die vorliegende Erfindung geht daher aus von einer Bremsscheibe der sich aus dem Oberbegriff des Hauptanspruches ergebenden Gattung.The present invention therefore goes from a brake disc resulting from the preamble of the main claim resulting genus.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine mit einem Reibring aus einem spröden Material versehene Bremsscheibe dahingehend zu verbessern, daß der für die Verbindung von Reibring und Halteteil erforderliche Fertigungsaufwand und die damit verbundenen Fertigungskosten verringert werden. Insbesondere soll darauf geachtet werden, daß die bei der Umformung des Halteteils aufgewandten Kräfte nicht dazu führen, daß das spröde Material des Reibringes beschädigt wird.The object of the invention is a with a friction ring from a brittle Material provided brake disc to improve that of the connection of the friction ring and holding part required manufacturing costs and associated manufacturing costs can be reduced. In particular care should be taken to ensure that the forces applied during the shaping of the holding part do not lead to the brittle material of the friction ring damaged becomes.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.The problem is solved from the characterizing part of patent claim 1.
Die erfindungsgemäße Verbindungstechnik hat den Vorteil, besonders einfach und kostengünstig ausführbar zu sein, wobei eine Nachbearbeitung der fertigen Bremsscheibe entfällt. Neben der schon erwähnten Gewichtsreduzierung und der Formstabilität des Reibrings unter Temperatureinfluß gibt es aber noch weitere Vorteile der Erfindung. So ist die Verwendung unterschiedlicher Materialien für den Reibring und das Halteteil ohne zusätzlichen Aufwand möglich. Beispielsweise kann das Halteteil aus Aluminium bestehen. Desweiteren kann für das Halteteil eine besonders einfache Form ohne Hinterschneidungen gewählt werden, die eine einfache und kostengünstige Fertigung des rohen Halteteils insbesondere in einem einzigen Prägevorgang erlauben. Die erfindungsgemäßen Ausprägungen zur Befestigung des Reibringes werden erst bei der Verbindung des Halteteils mit dem Reibring eingeformt. Es sind also keine zusätzlichen vorbereitenden Arbeitsschritte nötig. Schließlich kann eine verbrauchte Bremsscheibe auf einfachste Weise in ihre beiden Teile zerlegt werden, um die Materialien von Reibring und Halteteil getrennt ihrer Wiederverwertung zuzuführen.The connection technology according to the invention The advantage of being particularly simple and inexpensive to perform, with post-processing the finished brake disc is not required. In addition to the one already mentioned There is weight reduction and the dimensional stability of the friction ring under the influence of temperature but still further advantages of the invention. So is the use different materials for the friction ring and the holding part possible without additional effort. For example the holding part can be made of aluminum. Furthermore, one can for the holding part particularly simple shape can be selected without undercuts, which is a simple and inexpensive Manufacture of the raw holding part in particular in a single stamping process allow. The characteristics of the invention Fastening of the friction ring are only when the holding part is connected molded with the friction ring. So there are no additional ones preparatory work steps necessary. Finally can easily put a used brake disc in your disassembled to the materials of friction ring and Keep the holding part separately for recycling.
Die Erfindung besteht im Prinzip darin, die durch die Verformung der Ausprägungen wirksamen Kräfte nicht direkt von den Ausprägungen auf das spröde Material der Bremsscheibe sondern nur indirekt über die Zwischenelemente wirken zulassen. Hierdurch werden, die Spannungen in dem spröden Material stark herabgesetzt so daß dessen Zerstörung verhindert wird. Das Material der Zwischenelemente sollte vergleichsweise weich sein, so daß es bei starken örtlichen Belastungen ausweichen kann. Außerdem paßt sich auf diese Weise das Material der Zwischenelemente besser an die Wandungen der Öffnungen in dem Reibring an und kann auch bei der Beseitigung von Spannungen helfen, die bei starker Erwärmung oder Temperaturänderung des Reibringes zwischen dem Reibring selbst und den Ausprägungen auftreten.The invention is in principle in it, the forces acting through the deformation of the forms are not directly from the values on the brittle Material of the brake disc but only act indirectly via the intermediate elements allow. As a result, the tensions in the brittle material greatly reduced so that destruction is prevented. The material of the intermediate elements should be comparative be soft so that it is strong local Can avoid loads. Moreover fits in this way the material of the intermediate elements better to the Walls of the openings in the friction ring and can also remove stresses help with excessive warming or temperature change of the friction ring between the friction ring itself and the occurrences.
Die Erfindung ist anwendbar unabhängig davon, ob nun die Ausprägungen und die Öffnungen in dem Reibring in radialer oder axialer Richtung verlaufen. Bei in axialer Richtung verlaufenden Öffnungen und Ausprägungen muß allerdings dafür gesorgt werden, daß der Reibring in axialer Richtung gesichert ist. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung werden hierzu aber die Merkmale nach Anspruch 2 empfohlen gemäß denen die Öffnungen und die Ausprägungen in radialer Richtung verlaufen.The invention is applicable regardless of whether the expressions and the openings run in the friction ring in the radial or axial direction. at Axial openings and features must, however be taken care of that the Friction ring is secured in the axial direction. In an advantageous further training the invention, however, the features according to claim 2 are recommended according to them the openings and the characteristics run in the radial direction.
Auch in der Formgebung der Öffnung und der Ausprägung ist man im Rahmen der Erfindung weitgehend frei, so daß Öffnungen und Ausprägungen beispielsweise einen eckigen Querschnitt haben können. In Weiterbildung der Erfindung wird allerdings empfohlen, die Merkmale nach Anspruch 3 anzuwenden so daß bevorzugt die Öffnung und die Ausprägung einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt besitzen.Also in the shape of the opening and the shaping is largely free in the context of the invention, so that openings and expressions for example, can have an angular cross section. In further training of Invention is recommended, however, the features according to claim 3 apply so that preferred the opening and the expression a substantially circular cross section have.
Um zu erreichen, daß auch bei härterem Material das Zwischenelement sich bei Temperaturschwankungen des Reibringes besser an die sich ändernden Abmessungen der Öffnungen anpaßt, werden in Weiterbildung der Erfindung die Merkmale nach Anspruch 4 empfohlen. Eine andere Möglichkeit für die Lösung der sich durch die ändernden Abmessungen der Öffnungen ergebenden Schwierigkeiten kann die Anwendung der Merkmalskombination nach Anspruch 5 darstellen.In order to ensure that the intermediate element adapts itself better to the changing dimensions of the openings in the event of temperature fluctuations of the friction ring even with harder material, the features according to claim 4 are recommended in a development of the invention. Another way to solve the changing ab Difficulties resulting from measurements of the openings can represent the application of the combination of features according to claim 5.
Die Öffnungen können in den Rohling des Reibringes vor dem Brennen beziehungsweise bei dem Gießen eingeformt werden, je nachdem aus welchem Material der Reibring hergestellten wird (beispielsweise Keramik oder Kohlenstoff oder in seiner Oberfläche behandeltes Metall).The openings can be in the blank of the friction ring before firing or during casting, depending on the material from which the friction ring is made (e.g. Ceramic or carbon or metal treated on its surface).
In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung können die Ausprägungen des Halteteils kraterförmig ausgestaltet sein. Sie greifen vorzugsweise in die Zwischenelemente im radial inneren Randbereich des Reibrings ein, wodurch ein sicherer Formschluß sowohl in axialer Richtung als auch zur sicheren Übertragung großer Drehmomente in Umfangsrichtung entsteht. Bei dieser Ausführungsform ist es zweckmäßig, wenn der Reibring mit radial nach innen vorspringenden, in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen angeordneten Füßen versehen ist, in denen Bohrungen zum Eingriff des Ausprägungen des Halteteils eingebracht sind.In another, not shown embodiment of the invention the characteristics of the Holding part crater-shaped be designed. They preferably engage in the intermediate elements in the radially inner edge area of the friction ring, making a more secure Form fit both in the axial direction as well as for the safe transmission of high torques in the circumferential direction. In this embodiment, it is useful if the friction ring with radially inwardly projecting, in the circumferential direction Provide feet that are evenly spaced is in which holes are introduced for engaging the characteristics of the holding part are.
Bei sogenannten belüfteten Bremsscheiben ist der Reibring mit Hohlräumen für den Durchtritt von Kühlluft versehen. Bei Verwendung eines solchen Reibrings wird eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung empfohlen, bei der die Ausprägungen des Halteteils in die mit Zwischenelementen versehenen Hohlräume des Reibrings eingreifen. Insbesondere bei den üblichen Ausführungsformen derartiger Reibringe mit zwei Teilringen, die durch radiale Stege miteinander verbunden sind, ist diese Ausführungsform besonders zweckmäßig, da die Ausprägungen des Halteteils in Bezug auf die Drehrichtung formschlüssig zwischen je zwei Stege eingreifen können und in Bezug auf die Axialrichtung formschlüssig zwischen den beiden Reibringhälften eingeklemmt werden können. In diesem Fall kann zwar auf einen umlaufenden, radial vorstehenden Flansch des Halteteils im Prinzip verzichtet werden, jedoch wird ein solcher Flansch empfohlen, um eine noch stabilere Anlage am Reibring zu gewährleisten.With so-called ventilated brake discs the friction ring with cavities for the Passage of cooling air Mistake. When using such a friction ring, another advantageous embodiment recommended the invention, in which the characteristics of the holding part in the intervene with cavities of the friction ring provided with intermediate elements. In particular with the usual Embodiments of such Friction rings with two partial rings, which are interconnected by radial webs are connected, this embodiment is particularly useful because the expressions of the holding part with respect to the direction of rotation between two bars can intervene and are positively clamped between the two friction ring halves with respect to the axial direction can. In this case, it is possible to use a circumferential, radially projecting flange of the holding part can be dispensed with in principle, but such Flange recommended to ensure an even more stable contact on the friction ring guarantee.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings.
Es zeigen:Show it:
Die erfindungsgemäße mehrteilige Bremsscheibe
umfasst ein metallisches, im wesentlichen topfförmiges Halteteil
Der Umformvorgang am Halteteil
Die
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung der
Bremsscheibe gegenüber
bekannten Anordnungen besteht in der Möglichkeit, spröde Werkstoffe
z. B. keramische Reibringwerkstoffe durch ein einfaches, serientaugliches
Umformverfahren mit einem metallischen Halteteil
Durch Verwendung von erfindungsgemäßen Zwischenelementen
Zusammenfassend läßt sich die vorliegende Erfindung kurz wie folgt angeben.In summary, the present invention specify briefly as follows.
Aufgabe der Erfindung ist die Verbindung eines Reibringes aus einem keramischen Werkstoff mit einem Blechtopf.The object of the invention is the connection a friction ring made of a ceramic material with a tin pot.
Die Bremsscheibeneinheit besteht
aus einem Reibring (
Da Zwischenelement und Reibring unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen, wird vorgeschlagen, die auftretenden Wärmespannungen durch folgende Massnahmen zu eliminieren: durch entsprechende Gestaltung der Passung (genug Spiel vorsehen), oder durch ein geschlitztes Zwischenelement.Because the intermediate element and the friction ring are different CTE own, it is proposed that the thermal stresses occur by the following Eliminate measures: by designing the fit accordingly (provide enough play), or through a slotted intermediate element.
In der zusammengebauten Einheit kann sich der Reibring unter Wärmeeinfluß auf dem Zwischenelement ohne Verzwängung radial nach aussen bewegen.Can in the assembled unit the friction ring under the influence of heat on the Intermediate element without squeezing move radially outwards.
Bild 4 zeigt eine Variante des Zwischenlelementes
(
Der Umformvorgang kann sowohl mit Hilfe von einzelnen Stempeln, als auch beispielsweise mit Hilfe des Hydroumformverfahrens realisiert werden.The forming process can be done with both Help from individual stamps, as well as with help of the hydroforming process.
Der Vorteil gegenüber dem Stand der Technik besteht in der Möglichkeit, "spröde" Werkstoffe z.B. keramische Bremsscheibenwerkstoffe durch ein einfaches, serientaugliches Umformverfahren mit einem metallischen Topf zu verbinden. Durch Verwendung eines Zwischenelementes wird die, durch den Umformvorgang entstehende Axialkraft nicht auf den Grundwerkstoff (Keramik), sondern in das metallische Zwischenelement geleitet. Der keramische Werkstoff nimmt an der nötigen Verformung nicht teil und kann daher durch den Umformvorgang auch nicht beschädigt werden.The advantage over the prior art is in the possibility "brittle" Materials e.g. ceramic brake disc materials through a simple, Forming process suitable for series production with a metallic pot connect. By using an intermediate element, the the axial force generated during the forming process does not affect the base material (Ceramic), but passed into the metallic intermediate element. The ceramic material does not take part in the necessary deformation and can therefore not be damaged by the forming process.
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