CZ2000915A3

CZ2000915A3 - Brake disk for disk brakes

Info

Publication number: CZ2000915A3
Application number: CZ2000915A
Authority: CZ
Inventors: Wolfgang Pahle; Hans Baumgartner
Original assignee: Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2000-06-14

Abstract

Řešení se týká brzdového kotouče pro kotoučové brzdy, zvláště pro kotoučové brzdy užitkových vozidel, stloušťkou Dl kotouče se dvěmi vzájemně paralelně uspořádanými třecími kotouči (3,4), mezi kterýmije v podstatě uprostřed uspořádán vzduchový kanál (5) o šířce D2, přičemž brzdový kotoučje ze šedé litiny s podílemmolybdenu (Mo). Poměr mezi tloušťkou Dl kotouče a šířkou D2 vzduchového kanálu splňuje podmínku 3,0< Dl/D2<5, přičemž brzdový kotouč je ze šedé litiny s podílemmolybdenu Mo 0,6 až 0,8 %,The solution relates to the disc brake disc, especially for commercial vehicle disc brakes, thickness D1 discs with two parallel arranged friction discs (3,4) between which it is substantially centered an air duct (5) having a width D2 is provided, wherein a brake is provided disc is made of gray cast iron with a proportion of molybdenum (Mo). Ratio between the thickness D1 of the disc and the width D2 of the air duct meets the condition of 3.0 <D1 / D2 <5, with the brake disc being Gray cast iron with Mo content of 0.6 to 0.8%

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká brzdového kotouče pro kotoučové brzdy, zvláště pro kotoučové brzdy užitkových vozidel, s tlouštkou Dl kotouče a se dvěma třecími kotouči, mezi kterými je v podstatě uprostřed uspořádán vzduchový kanál o šířce D2, přičemž brzdový kotouč je ze šedé litiny s podílem Molybdenu Mo.The invention relates to a brake disc for disc brakes, in particular for commercial vehicle disc brakes, with a disc thickness D1 and two friction discs between which an air channel of width D2 is arranged substantially in the middle, the brake disc being of cast iron with Molybdenum Mo content. .

Známý stav technikyThe prior art

Ze spisu EP 0 778 355 Al je znám brzdový kotouč, který má tlouštku Dl a obsahuje třecí kotouče uspořádané vzájemně paralelně, mezi kterými je vytvořen v podstatě ve středu mezi nimi ležící vzduchový kanál o šířce D2. Poměr mezi tlouštkou Dl kotouče a šířkou D2 vzduchového kanálu je přitom u polotovaru kotouče okolo 3,6. Brzdový kotouč sestává ze šedé litiny s reletivně malým obsahem Molybdenu od 0,01 do 0,06 procent.EP 0 778 355 A1 discloses a brake disc having a thickness D1 and comprising friction disks arranged parallel to each other, between which an air duct of width D2 lying substantially in the center between them is formed. The ratio between the thickness D1 of the disc and the width D2 of the air channel is about 3.6 in the case of the disc blank. The brake disc consists of gray cast iron with a relatively low Molybdenum content of 0.01 to 0.06 percent.

Rovněž ze spisu WO 96/07766 (PCT/SE 95/00927 je již známo opatřit šedou litinu přídavkem molybdenu. V tomto spise je však uvedeno, že obsah molybdenu od 0,3 procent a více je nevýhodný, neboť, cena materiálu prudce stoupne a je obtížná výroba.It is also known from WO 96/07766 (PCT / SE 95/00927 to provide gray cast iron with the addition of molybdenum. However, it is stated that molybdenum content from 0.3 percent or more is disadvantageous because the cost of the material rises sharply and is difficult to manufacture.

Brzdový kotouč ze šedé litiny s přídavkem molybdenu je zjevný rovněž ze spisu DE 40 26 611 C2.A gray cast iron brake disk with molybdenum addition is also evident from DE 40 26 611 C2.

Brzdový kotouč tohoto druhu se v podstatě osvědčil. V této souvislosti je možno poukázat na spis ·« ···· ·· ·· • · · · » · · φ φ · φ · φ ·A brake disc of this kind has basically proven itself. In this context, it is possible to refer to the file · · spis φ φ · ·

£.£.

DE 195 44 559 Cl. Potřeba zlepšení vyvstává s ohledem na snížení sklonu brzdového kotouče k tvorbě trhlin a s ohledem na zvýšení životnosti kotouče. Stejný problém je rovněž u brzdového kotouče uvedeného ve spise DE 40 26 611 C2. Další stav techniky, který pojednává o brzdových kotoučích a o jejich materiálech je uveden ve spise DE 44 26 091 Al, DE 37 04 679 Al, DE-OS 22 35 657,DE 195 44 559 Cl. The need for improvement arises with a view to reducing the brake disc tendency to crack and increasing the service life of the disc. The same problem also applies to the brake disc disclosed in DE 40 26 611 C2. DE 44 26 091 A1, DE 37 04 679 A1, DE-OS 22 35 657 discloses a further prior art which discusses brake discs and their materials.

DE 94 00 562 U1 a DE 87 08 264 U1.DE 94 00 562 U1 and DE 87 08 264 U1.

Cílem vynálezu vycházejíce z brzdového kotouče tohoto druhu, je optimalizovat brzdový kotouč s ohledem na snížení sklonu k tvoření trhlin a s ohledem na zvýšení jeho životnosti.The object of the invention, starting from a brake disc of this kind, is to optimize the brake disc with a view to reducing the tendency to crack and to increase its service life.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Podstata brzdového kotouče, resp. kotoučů tohoto druhu spočívá podle vynálezu v tom, že poměr mezi tloušťkou Dl kotouče a šířkou D2 vzduchového kanálu splňuje podmínkuThe essence of the brake disc, respectively. according to the invention, the ratio between the thickness D1 of the disc and the width D2 of the air channel satisfies the condition

3,0< D1/D2 < 5 a brzdový kotouč je ze šedé litiny s přídavkem molybdenu 0,6 až 0,8 procent.3.0 < D1 / D2 < 5 and the brake disk is of gray cast iron with molybdenum addition of 0.6 to 0.8 percent.

Vynález se odlišuje od trendu odborného světa, podle kterého je šířka chladícího kanálu pokud možno maximalizována, jednak pro zvýšení chladícího proudu mezi třecími kotouči a jednak pro minimalizaci váhy brzdového kotouče. Vynález naproti tomu využívá poznatku, že patametru váha kotouče byla v minulosti věnována příliš velká pozornost. Další znak brzdového kotouče podle vynálezu je spatřován v materiálu, podle kterého vysoký obsah molybdenu v šedé litině a to mezi 0,6 a 0,8 procenta přispívá k výraznému zvýšení životnosti kotouče.The invention differs from the trend of the professional world according to which the width of the cooling channel is maximally maximized, on the one hand, to increase the cooling current between the friction discs, and on the other hand to minimize the weight of the brake disc. The invention, on the other hand, makes use of the fact that the disc weight has been given too much attention in the past. A further feature of the brake disc according to the invention is seen in a material according to which a high molybdenum content in gray cast iron of between 0.6 and 0.8 percent contributes to a significant increase in the life of the disc.

···· ·· ···· ·· ·· • * · 9 9 » 9 · • · · · · · · ♦ • · · · · · ♦ · · ·9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Při zkoušce se prokázalo zvýšení životnosti o více než 40 procent, běžně o 60 procent oproti variantám bez molybdenu.The test showed an increase in service life of more than 40 percent, normally 60 percent over molybdenum-free variants.

Vynález zvyšuje volbou šířky chladícího kanálu jednak tepelnou kapacitu a tuhost brzdového kotouče a zmenšuje přitom brzdový kotouč na minimum. Při zkoušce za extremních podmínek se čas pro vytvoření trhlin až zdvojnásobil a tím se zvýšila podstatně životnost kotouče. Přesto je chlazení jen nepodstatně horší než u řešení podle stavu techniky, u kterého je poměr D1/D2 mezi 2,5 až 2,8.The invention increases the heat capacity and stiffness of the brake disc by minimizing the cooling channel width while minimizing the brake disc. When tested under extreme conditions, the time to crack formation has doubled, thus significantly increasing the life of the blade. Nevertheless, the cooling is only insignificantly worse than that of the prior art, in which the ratio D1 / D2 is between 2.5 and 2.8.

Zvláště výhodné varianty vynálezu se vyznačují tím, že poměr mezi tlouštkou Dl kotouče a šířkou D2 vzduchového kanálu splňuje podmínku 3,5_< D1/D2 <. 4. Přitom je vynález vhodný pro brzdové kotouče s průměrem, který je stejný nebo větší než 300 mm (např.430 až 460 mm), přičemž tlouštka Dl je cca 45 mm a šířka vzduchového kanálu D2 12 mm. Toto dimenzování brzdového kotouče je např. vhodné pro kotoučové brzdy užitkových vozidel s ráfky 22,5'' (571,5 mm), zvláště je vhodné pro brzdové kotouče užitkových vozidel s poměrem mezi vnitřním průměrem kotouče a vnějším průměrem kotouče okolo 0,6.Particularly advantageous variants of the invention are characterized in that the ratio between the thickness D1 of the disc and the width D2 of the air duct satisfies the condition 3.5 <D1 / D2 <. 4. The invention is suitable for brake disks having a diameter equal to or greater than 300 mm (e.g., 430-460 mm), the thickness D1 being about 45 mm and the width of the air channel D2 12 mm. This dimensioning of the brake disc is, for example, suitable for disc brakes of commercial vehicles with 22.5 '' (571.5 mm) rims, particularly suitable for commercial vehicle brake discs having a ratio between the inner diameter of the disc and the outer diameter of the disc of about 0.6.

Podle vynálezu je brzdový kotouč ze šedé litiny (železo, přísady dalších legujících kovů a rovněž nečistoty podmiňující roztavení) s podílem molybdenu. Oproti konvenčním brzdovým kotoučům nabízí brzdový kotouč podle vynálezu zvýšení životnosti o faktor 3 až 4, aniž by se znatelně zvýšila citlivost brzdového obložení na otěr. Přednostně je podíl molybdenu v šedé litině mezi 0,75% a 0,76 %, zvláště na hodnotě 0,752 %. Zvláštní výhoda vysokého podílu molybdenu spočívá v tom, že molybden tvorbou mikrokarbidu zbrzďuje pokračování nárůstuAccording to the invention, the brake disc is made of gray cast iron (iron, additives of other alloying metals as well as impurities conducive to melting) with a proportion of molybdenum. Compared to conventional brake discs, the brake disc according to the invention offers an increase in the service life by a factor of 3 to 4 without appreciably increasing the wear sensitivity of the brake lining. Preferably, the proportion of molybdenum in the gray cast iron is between 0.75% and 0.76%, in particular 0.752%. A particular advantage of the high proportion of molybdenum is that molybdenum by the formation of microcarbide inhibits the continued growth

trhlin v brzdovém kotouči. Na rozdíl od známého mikrokarbidu niobu, zvyšuje přitom molybden pevnost šedé litiny za tepla. Zvláště v kombinaci s geometrickými parametry vynálezu dochází k takovému zvýšení životnosti kotouče, že se vyplatí dále zvýšit podíl molybdenu.cracks in the brake disc. In contrast to the known niobium microcarbide, molybdenum increases the heat strength of gray cast iron. Particularly in combination with the geometrical parameters of the invention, such a life of the disc is increased that it is worth further to increase the molybdenum content.

Účelně obsahuje šedá litina dále chrom (Cr) s obsahem 0,2 až 0,3%. Chrom vytváří ve spojení s molybdenem mikrokarbid. S výhodou obsahuje složení šedé litiny brzdového kotouče následující přísady: C:3,8-4%, Si:l,4-1,8%, Mn:0,6-0,8%, P:<0,l%, S:<0,12%,Suitably, the gray cast iron further contains chromium (Cr) with a content of 0.2 to 0.3%. Chromium forms a microcarbide in conjunction with molybdenum. Preferably, the gray cast iron brake disc composition comprises the following ingredients: C: 3.8-4%, Si: 1.4-1.8%, Mn: 0.6-0.8%, P: <0.1%, S: <0.12%

Cr:<0,2-0,3%, Cu:<0,2%, Ni:<0,l%, Mo:0,6 až 0,8% a V:<0,1%.Cr: <0.2-0.3%, Cu: <0.2%, Ni: <0.1%, Mo: 0.6 to 0.8% and V: <0.1%.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Na přiložených výkresech je znázorněn brzdový kotouč podle vynálezu, kde obr. 1 znázorňuje pohled na brzdový kotouč, částečně v řezu a obr.2 znázorňuje zkušební diagram testu na tepelné trhlinyBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a partial cross-sectional view of the brake disc; and FIG. 2 is a test diagram of a thermal crack test.

Příklad provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Brzdový kotouč 1 obsahuje třecí kotouče 3,4 spojené spolu přes příčky 2, takže se mezi paralelně k sobě uspořádanými třecími kotouči 3,4 vytváří vzduchový a chladící kanál 5. Na vnitřním obvodu třecího kotouče 3 je vytvarován hrncovitý nástavec 6 pro upevnění brzdového kotouče na nápravu kola. Brzdový kotouč 1 může však být i vícedílný - např. podle spisu DE 195 44 559 Cl a/nebo být vytvořen dělený.The brake disc 1 comprises the friction discs 3,4 connected together via the crossbars 2 so that an air and cooling channel 5 is formed between the friction discs 3.4 arranged in parallel to each other. A pot-like extension 6 is formed on the inner circumference of the friction disc 3 wheel axle. However, the brake disk 1 may also be of a multi-part design, for example according to DE 195 44 559 C1 and / or be of a split design.

V obr.l zobrazený brzdový kotouč 1 se v praxi realisuje tak, že celková tloušťka Dl kotouče je 45 mm a šířka D2 vzduchového kanálu je 12 mm. U brzdových kotoučů, jejichž vzduchový kanál nemá konstantní šířku se určuje šířka D2 podle nejužšího místa. Tak se dostává poměr Dl ku D2 odThe brake disc 1 shown in FIG. 1 is realized in practice such that the total thickness D1 of the disc is 45 mm and the width D2 of the air channel is 12 mm. For brake discs whose air duct does not have a constant width, the width D2 is determined by the narrowest point. Thus, the ratio D1 to D2 is obtained from

3,75 (u průměru kotouče od 430 - 460 mm pro ráfky kol 22,5''). Podle stavu techniky je šířka vzduchového kanálu spíše 17 - 18 mm. Hmotnost brzdového kotouče se přitom zvýší v závislosti na geometrii vzduchového kanálu (velikost příček a pod.) jenom o 2 - 3 kg. Zde potom je výhodné, že při stejném přívodu energie se teplota brzdového kotouče zvýší méně, než při větší šířce vzduchového kanálu a tím menší tepelné kapacitě.3.75 (for disc diameter from 430 - 460 mm for 22.5 '' rims). According to the prior art, the width of the air duct is rather 17-18 mm. Depending on the geometry of the air duct (partition size, etc.), the weight of the brake disc increases only by 2-3 kg. Here, it is advantageous that, with the same energy supply, the temperature of the brake disc increases less than with a larger air channel width and thus a lower heat capacity.

Další zmenšení šířky D2 vzduchového kanálu je z výrobně technických důvodů nehospodárné, neboť pískové jádro pro vytvoření vzduchového kanálu při lití brzdového kotouče již není vhodné pro zacházení s ním. Požadovaný poměr velikostí Dl a D2 představuje optimalizaci geometrie brzdového kotouče v závislosti na nebezpečí tvorby trhlin, váze, chladících poměrech, vyrobitelnosti a hospodárnosti.Further reduction of the air channel width D2 is uneconomical for manufacturing reasons, since the sand core for forming the air channel when casting the brake disc is no longer suitable for handling it. The desired ratio of sizes D1 and D2 is an optimization of the brake disc geometry depending on the risk of cracking, weight, cooling conditions, manufacturability and economy.

Obr.2 ukazuje v závislosti na zkušebních diagramech obvyklých testů zátěžových-a tepelných trhlin, že u brzdových kotoučů užitkových vozidel s tloušťkou Dl od 45mm a s poměrem 0,6 mezi vnitřním průměrem kotouče a vnějším průměrem kotouče při zmenšení šířky vzduchového kanálu na zhruba 12mm (případně na hodnotu v čárkovaně znázorněném koridoru okolo 12mm) je dosažitelné výrazné prodloužení životnosti kotouče již při kotouči bez Μσ ·· ·· • · · · • · · · • · · · ·· ·· oproti životnosti odpovídajícího kotouče se šířkou vzduchového kanálu D2 od 17mm. Ve srovnání k životnosti 17mm vzduchového kanálu vzrůstá životnost při zmenšení šířky vzduchového kanálu na 12mm o více než 100%. U brzdového kotouče ze šedé litiny s obsahem molybdenu 0,6 - 0,8%, zvláště 0,75% (a dalších přísadách: C:3,8-4%, Si:l,4-1,8%, Mn:0,6-0,8%, P:< 0,1%, S:< 0,12%,Fig. 2 shows, depending on test diagrams of conventional stress and thermal crack tests, that for commercial vehicle brake discs having a D1 thickness of 45mm and a ratio of 0.6 between the inner diameter of the disc and the outer diameter of the disc, or to a value in a dashed line of about 12mm), a significant prolongation of the life of the blade is achievable even with a blade without oprotiσ ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · od 17mm. Compared to the 17mm air duct life, the service life increases by more than 100% when the air duct width is reduced to 12mm. For a gray cast iron brake disc with a molybdenum content of 0.6-0.8%, in particular 0.75% (and other additives: C: 3.8-4%, Si: 1.4-1.8%, Mn: 0.6-0.8%, P: <0.1%, S: <0.12%,

Cr:< 0,2-0,3%, Cu:< 0,2%, Ni:< 0,1%, a V:< 0,1) životnost dále výrazně vzroste, zvláště potom, když je šířka vzduchového kanálu u kotouče s přídavkem molybdenu okolo 12mm. Životnost obložení se sníží zmenšením šířky vzduchového kanálu jen minimálně případně neznatelně.Cr: <0.2-0.3%, Cu: <0.2%, Ni: <0.1%, and V: <0.1), the service life further increases significantly, especially when the air channel width is at discs with molybdenum addition around 12mm. The service life of the lining is reduced only minimally or noticeably by reducing the width of the air duct.

Claims

PATENT CLAIMS

Brake disc for disc brakes, in particular for commercial vehicle disc brakes, with a disc thickness D1 and with two friction discs (3,4) arranged in parallel, between which an air channel (5) of width D2 is arranged substantially in the middle, the brake disc is made of gray cast iron with Molybdenum (Mo), characterized in that the ratio between the thickness D1 of the disc and the width D2 of the air duct satisfies the condition

3.0 < D1 / D2 < 5 and wherein the brake disk is of gray cast iron with a Mo content of 0.6 to 0.8%.

2. Brake disc according to item 1, characterized by a diameter of at least 300mm or more.

3. Brake disc according to item 2, characterized by a diameter of 430 to 460mm.

4. A brake disc according to any one of the preceding claims, characterized by a disc thickness D1 of about 45mm.

Brake disc according to one of the preceding claims, characterized by an air channel width D2 of 12mm.

Brake disc according to any one of the preceding claims, characterized in that the ratio between the inner diameter of the disc and the outer diameter of the disc is about 0.6.

Brake disc according to one of the preceding claims, characterized by its dimensioning for 22.5 "rims (571.5mm) • 0 ····

Brake disc according to one of the preceding claims, characterized in that the two friction discs have the same thickness.

Brake disc according to one of the preceding claims, characterized in that the two friction discs (3, 4) are connected to one another via crossbars.

Brake disc according to one of the preceding claims, characterized in that the brake disc is in the form of a split, multi-piece brake disc.

Brake disc according to one of the preceding claims, characterized in that the molybdenum Mo content of gray cast iron is 0.75% to 0.76%.

Brake disc according to one of the preceding claims, characterized in that the gray cast iron comprises Cr chromium.

13. The brake disc according to claim 12, wherein the Cr content of the gray cast iron is 0.2% to 0.3%.

Brake disc according to one of the preceding claims, characterized in that the gray cast iron contains the following additives:

C: 3.8% - 4% Si: 1.4% - 1.8% Mn: 0.6% - 0.8%, P: <0.1%, WITH: <0.12%, Cr: <0.2% -0.3% Cu: <0,2%, Ni: <0.1%, Mo: 0.6% to 0.8% IN: <0.1%

frfrfr fr * frfrfrfr frfr frfr frfr frfr frfr fr fr

Brake disc according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio between the thickness D1 of the disc and the width D2 of the air duct satisfies the condition

3.2 <D1 / D2 <. 4