DE10116660B4

DE10116660B4 - Bremsscheibe für eine Scheibenbremse

Info

Publication number: DE10116660B4
Application number: DE10116660A
Authority: DE
Inventors: Horst Marchart
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2001-04-04
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2009-12-10
Anticipated expiration: 2021-04-05
Also published as: DE10116660A1

Abstract

Bremsscheibe für eine Scheibenbremse, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, welche Reibflächen aufweisende Bremsscheibe aus einem Verbundwerkstoff, z. B. Kohlenstofffaser verstärktem, porösem Kohlenstoffkörper besteht, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einer zugänglichen Reibfläche (10) der Bremsscheibe (3) ein Belastungsindikator (12) vorgesehen ist, der dem Fahrer oder einem Servicezuständigen Hinweise über etwaige Zustandsänderungen der Bremsscheibe, insbesondere durch Temperatureinwirkung gibt, wobei der Belastungsindikator (12) eine Indikatorfläche (13) in der Reibfläche (10) Bremsscheibe (3) umfasst, die von einer rinnenartige Ausnehmung (14) in der Bremsscheibe (3) umgeben ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsscheibe für eine Scheibenbremse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine bekannte Bremsscheibe einer Scheibenbremse aus keramischem Werkstoff, DE 44 38 455 C1 , wird mittels eines Verfahrens hergestellt, bei dem ein poröser Kohlenstoffkörper mit flüssigem Silizium infiltriert und durch Einleiten einer chemischen Reaktion unter Bildung von Siliziumkarbid keramisiert wird.
Aus der DE 44 38 456 A1 geht eine Bremsscheibe der ähnlichen Gattung hervor, jedoch umfasst diese Bremsscheibe einen Kernkörper, der zwischen zwei Reibscheiben angeordnet ist. Der Kernkörper und die Reibscheiben sind vorgefertigte Einheiten, die über eine hochtemperaturbeständige Verbindungsschicht miteinander verbunden sind.
Bremsscheiben der vorgenannten Art weisen eine höhere Stand- und Verschleißfestigkeit als solche z. B. aus eisenmetallischem Werkstoff auf und werden in der Öffentlichkeit – DE ”EIN SONDERTHEMA DER STUTTGARTER NACHRICHTEN UND DER STUTTGARTER ZEITUNG” AUTO 2001; Freitag, 2. März 2001, Seite 3 – aufgrund der besonderen Eigenschaften entsprechend positiv dargestellt. Allerdings weisen besagte keramische Bremsscheiben keine Einrichtungen auf, die einen Hinweis auf eventuelle Überbeanspruchungen der Bremsscheiben, insbesondere durch Wärmeeinwirkungen wiedergeben. Solche Überbeanspruchungen können unter Umständen zur Ausgasung von Kohlenstofffasern und damit zur Schwächung der Trägerstruktur der Bremsscheibe führen.
Aus der DE 196 51 798 A1 ist eine Bremsscheibe bekannt, die mindestens eine Reibfläche aufweist, mit einem Reibkörper und mindestens einem Formkörper, wobei der Reibkörper aus Kohlenstoff-faserverstärktem Verbundwerkstoff gebildet und fest mit dem Formkörper zusammengefügt ist, wobei der mindestens eine Formkörper mit dem Reibkörper derart verbunden ist, dass mindestens ein Teil davon einen Bereich der Reibfläche bildet und der Formkörper eine in Richtung der Flächennormalen höhere Wärmeleitung aufweist als die Reibfläche selbst, wobei sichergestellt werden soll, dass die in der Reibfläche entstehende Wärme definiert von dieser Fläche abgeführt wird und somit ein Wärmestau in der Reibfläche vermieden wird.
Aus der DE 12 12 794 B ist eine Einrichtung zum Anzeigen des Verschleißes am Bremsbelag einer Teilbelagscheibenbremse für Kraftfahrzeuge bekannt, wobei in die der Bremsscheibe abgewandte Randschicht des Bremsbelags stellenweise Farbkörper eingebaut sind, die nach dem Abtragen des Bremsbelags bis auf die Farbkörper die Bremsscheibe auffallend färben.
Aufgabe der Erfindung ist es, an der Bremsscheibe solche Vorkehrungen zu treffen, dass vor allem extreme Temperaturbeanspruchungen an der Bremsscheibe aus keramischem Werkstoff feststellbar sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass der Belastungsindikator dem Fahrer, einem Servicezuständigen oder dergl. sachdienliche, bspw. visuelle Hinweise z. B. von Extrembelastungen der Bremsscheibe aus keramischem Werkstoff gibt. Der Belastungsindikator umfasst erfindungsgemäß eine Indikatorfläche in der Reibfläche der Bremsscheibe, die von einer rinnenartigen Ausnehmung in besagter Reibfläche umgeben ist, welche Ausnehmung leicht realisierbar ist. Nach einer vor allem temperaturbedingten Extrembelastung der Bremsscheibe treten um die Indikatorfläche herum bzw. entlang der Ausnehmung sichtbare Veränderungen auf, die eine Anzeigefunktion ausüben. Die Ausnehmung kann auf einfache Weise mittels einer Einfräsung eingearbeitet werden. Auch ist der Belastungsindikator benachbart der äußeren Ringbegrenzung angebracht, was nicht nur zu seiner leichten Erkennung beiträgt, sondern auch seine Einarbeitung in die Bremsscheibe vereinfacht. Schließlich ist es, unter der Voraussetzung, dass die Bremsscheibe mit evolventenförmigen Kühlkanälen zur Innenbelüftung versehen ist, baulich von Vorteil, wenn die bspw. farblich gegenüber der Reibfläche farblich abgesetzte Indikatorfläche im Bereich eines der Stege angeordnet ist, die die Kühlkanäle voneinander trennen.
In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend näher beschrieben ist:
Es zeigen
1 eine Schrägansicht einer in ein Kraftfahrzeug einbaubaren Scheibenbremse mit einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe,
2 einen Schnitt nach der Linie II-II der 2 in größerem Maßstab,
3 eine Teilhauptansicht der Bremsscheibe gemäß 1.
4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der 3.
Ein Reibkörper 1 ist Bestandteil einer Scheibenbremse 2, die eine Bremsscheibe 3 und einen Bremssattel 4 aufweist und zum Einbau in ein Kraftfahrzeug – Personenwagen, Lastkraftwagen, Motorrad – geeignet ist.
Die Bremsscheibe 3 ist hinter einem nicht dargestellten Rad angeordnet und weist eine äußere Ringbegrenzung 5 sowie eine innere Ringbegrenzung 6 auf. Die innere Ringbegrenzung 5 umgibt einen metallischen Topf 7, der unter Vermittlung von Schrauben 8 mit der Bremsscheibe 2 verbunden ist. Als Werkstoff für die Bremsscheibe 3 wird z. B. C/C- CsiC verwendet. Dabei wird ein kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoff nach einem Flüssig-Silizier-Verfahren mit flüssigem Silizium infiltriert und einer Wärmebehandlung unterzogen, wobei das Silizium sich mit Kohlenstoff zu SiC umwandelt. Die eingangs genannte DE 44 38 455 C1 behandelt diesen Werkstoff und seine Anwendung für Bremsscheiben eingehend.
An Bremsbelägen 9 des Bremssattels 4 zugekehrten Seiten besitzt die Bremsscheibe 3 Reibflächen 10, 11, wobei die Reibfläche 10 bspw. nach Abnahme des Rades von der Außenseite des Kraftfahrzeugs zugänglich ist. Die Reibfläche 10 ist mit einem Belastungsindikator 12 versehen, der dem Fahrer oder Servicezuständigen durch sichtbare Veränderungen seiner Oberfläche – Ausgasen von Fasern- visuelle Hinweise über etwaige Zustandsänderungen der Bremsscheibe, insbesondere durch Temperatureinwirkung und danach folgender Oxydation gibt.
Der Belastungsindikator 12 umfasst zumindest eine Indikatorfläche 13, die zwischen der äußeren Ringbegrenzung 5 und der inneren Ringbegrenzung 6 der Bremsscheibe 3 oberflächenbündig in der Reibfläche 10 angeordnet ist und von einer rinnenartigen Ausnehmung 14 umgeben ist. Die Ausnehmung 14 wird durch eine Einfräsung gebildet, deren Breite Br und Tiefe Ti iterativ und/oder rechnerisch festlegbar sind. Die Indikatorfläche 13 und die Ausnehmung 14 sind im Ausführungsbeispiel benachbart der äußeren Ringbegrenzung 5 angeordnet, wobei die Form der Indikatorfläche 13 so gewählt ist, dass die Ausnehmung 14 in besagte äußere Ringbegrenzung 5 mündet.
Aus 1 geht hervor dass die Bremsscheibe 3 zur Innenbelüftung mit mehreren evolventenförmigen Kühlkanälen 15 versehen ist, die durch axiale Stege 16 voneinander getrennt sind und über Durchgangsöffnungen 17 mit der Umgebung bzw. Atmosphäre in Verbindung stehen. Im Bereich eines der Stege 16 ist die Indikatorfläche 13, die farblich gegenüber der Reibfläche 10 abgesetzt sein kann, angeordnet.
In 3 sind verschiedene Formen von Indikatorflächen 18, 19, 20, 21 und 22 dargestellt. Danach ist die Indikatorfläche 18 halbovalartig, die Indikatorfläche 19 quadratisch, die Indikatorfläche 20 rechteckig, die Indikatorfläche 21 halbkreisartig und die Indikatorfläche 22 kreisabschnittartig ausgeführt.
Die Bremsscheibe 3 umfasst einen von zwei Reibscheiben 23, 24 begrenzten Kernkörper 25, der unter Vermittlung von Verbindungsschichten mit besagten Reibscheiben 23, 24 verbunden ist. An den Reibscheiben 23, 24 sind die Reibflächen 10, 11 vorgesehen. Die Reibscheiben 23, 24 und der Kernkörper 25 sind Kohlefaser verstärkte, poröse Kohlenstoffkörper, die mit flüssigem Silzium bei definierter Temperatur in einer eingestellten Atmosphäre infiltriert werden, dergestalt, dass die Siliziumkarbid enthaltenden Verbindungsschichten zwischen die vorgefertigten Kohlenstoffkörper eingebracht werden und in den Spalten zwischen den Kohlenstoffkörpern flüssiges Silizium infiltriert und keramisiert wird. Die bereits genannte DE 44 38 456 A1 befasst sich mit einer Bremsscheibe in dieser Art. Der Belastungsindikator 12 bzw. die Indikatorfläche 13 ist in der Reibscheibe 23 vorgesehen, wobei die Ausnehmung 14 in den Kernkörper hineinragen kann.

Claims

Bremsscheibe für eine Scheibenbremse, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, welche Reibflächen aufweisende Bremsscheibe aus einem Verbundwerkstoff, z. B. Kohlenstofffaser verstärktem, porösem Kohlenstoffkörper besteht, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einer zugänglichen Reibfläche (10) der Bremsscheibe (3) ein Belastungsindikator (12) vorgesehen ist, der dem Fahrer oder einem Servicezuständigen Hinweise über etwaige Zustandsänderungen der Bremsscheibe, insbesondere durch Temperatureinwirkung gibt, wobei der Belastungsindikator (12) eine Indikatorfläche (13) in der Reibfläche (10) Bremsscheibe (3) umfasst, die von einer rinnenartige Ausnehmung (14) in der Bremsscheibe (3) umgeben ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Belastungsindikator (12) in der Reibfläche (10) der Bremsscheibe (3) zwischen einer äußeren Ringbegrenzung (5) und einer inneren Ringbegrenzung (6) angeordnet ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (14) durch eine Einfräsung in der Bremsscheibe (3) gebildet wird.
Bremsscheibe nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Indikatorfläche (13) und die Ausnehmung (14) gebildete Belastungsindikator (12) benachbart der äußeren Ringbegrenzung (5) angeordnet ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Belastungsindikator (12) eine derartige Form aufweist, dass die Ausnehmung (14) in die äußere Ringbegrenzung (5) mündet.
Bremsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Belastungsindikators (12, 18, 19, 20, 21, 22) rechteckig, quadratisch, halbkreisartig, halbovalartig oder kreisabschnittartig ist.
Bremsscheibe, die zur Innenbelüftung mit evolventenförmigen Kühlkanälen versehen ist, welche über Durchgangsöffnungen in der Bremsscheibe mit der Umgebung in Verbindung stehende Kühlkanäle durch Stege voneinander getrennt sind, nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Belastungsindikator (12) im Bereich eines der Stege (16) angeordnet ist.
Bremsscheibe nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Indikatorfläche (13) gegenüber der Reibfläche (10) der Bremsscheibe (3) farblich abgesetzt ist.