DE102010035642A1

DE102010035642A1 - Bremsscheibe und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102010035642A1
Application number: DE102010035642A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Mayer Ralph
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2012-05-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit einem Bremsscheibentopf (26) und einem Reibring (10), welche über eine Klebeverbindung (36) miteinander verbunden sind, wobei eine Formschlussverbindung (30, 32), insbesondere in Form eines Zahnwellenprofils, zwischen Bremsscheibentopf (26) und Reibring (10) vorgesehen ist, wobei die Klebeverbindung (36) im Bereich der Formschlussverbindung (30, 32) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraftwagens nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Bremsscheibe.
Solche zweiteilig ausgeführten Bremsscheiben, die aus einem getrennt gefertigten Bremsscheibentopf und Reibring bestehen, sind allgemein bekannt. Um die tribologischen Eigenschaften einer solchen Bremsscheibe zu verbessern und ihr Gewicht zu reduzieren, ist es wünschenswert, Bremsscheibentopf und Reibring aus unterschiedlichen Materialien zu fertigen. Aufgrund der hervorragenden tribologischen Eigenschaften und Wärmeleitfähigkeit von Grauguss wird der Reibring üblicherweise aus Grauguss gefertigt. Hierdurch kann eine gute Bremsleistung erzielt werden und die im Bremsbetrieb anfallende Reibungswärme vom Reibring gut aufgenommen werden. Der Bremsscheibentopf, der nicht derartigen Belastungen unterliegt, wird dagegen vorzugsweise aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium- oder Magnesiumblech gefertigt, um Gewicht zu sparen.
Um eine galvanische Kontaktkorrosion zwischen derartigen unterschiedlichen Materialien zu vermeiden, ist es aus der DE 10 2008 047 190 A1 bekannt, eine Klebeverbindung zwischen Bremsscheibentopf und Reibring anzubringen, welcher die beiden Teile galvanisch entkoppelt.
Solche Klebeverbindungen genügen jedoch nicht immer den im Bremsbetrieb auftretenden Ansprüchen an die Scherfestigkeit der Verbindung, so dass gegebenenfalls die maximal zwischen Bremsscheibentopf und Reibring übertragbaren Momente – und damit die Bremsleistung – limitiert sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Bremsscheibe nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Bremsscheibe bereitzustellen, welche einen besonders sicheren Halt zwischen Bremsscheibentopf und Reibring ermöglichen und damit eine hohe Momentenübertragungsfähigkeit der Bremse bereitstellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Bremsscheibe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.
Eine solche Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens umfasst einen Bremsscheibentopf und einen Reibring, welche über eine Klebeverbindung miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß ist neben der Klebeverbindung eine Formschlussverbindung, insbesondere in Form eines Zahnwellenprofils zwischen Bremsscheibentopf und Reibring vorgesehen. Die Klebeverbindung ist dabei im Bereich der Formschlussverbindung angeordnet.
Die Klebeverbindung stellt die gewünschte galvanische Entkopplung zwischen Bremsscheibentopf und Reibring bereit, während die Formschlussverbindung die Übertragung besonders hoher Bremsmomente ermöglicht. Die Klebeverbindung hat zudem eine Schutzfunktion und vermeidet die Zerstörung von Oberflächenbereichen, insbesondere von Korrosionsschutzschichten wie Zink-Nickel-Beschichtungen vom formschlüssigen Fügen der Bremsscheibe. Aufgrund der elastischen Natur der Klebeverbindung ergeben sich zudem Vorteile im Noise-Vibration-Harshness-Bereich (NVH), da die Klebeverbindung auftretende Schwingungen dämpfen kann. Da bei Formschlussverbindungen wie dem genannten Zahnwellenprofil funktionsbedingt bei Bremsscheiben ein Spalt zwischen Welle und Nabe vorhanden sein muss, erfüllt die Klebeverbindung zudem eine Korrosionsschutzfunktion, indem sie das Eindringen von Wasser, Salz, Schmutz oder dergleichen in diesen Spalt verhindert.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Zahnwellenprofil zwischen Bremsscheibentopf und Reibring flankenzentriert. Eine solche Flankenzentrierung besitzt ein besonders kleines Verdrehspiel und ist daher besonders für stoßartig auftretende und wechselnde Drehmomente, wie sie im Bremsbetrieb auftreten können geeignet.
Bei einer derartigen flankenzentrierten Zahnwellenverbindung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Klebeverbindung im Bereich der Zahnflanken der korrespondierenden Zähne des Zahnwellenprofils angeordnet ist, um die gerade im Bereich des Zahnkopfes und Zahngrundes auftretenden Spalten zu versiegeln.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Klebeverbindung eine maximale Betriebstemperatur von wenigstens 220°C auf. Damit ist sichergestellt, dass bei den üblicherweise im Bremsbetrieb auftretenden Temperaturen die Klebeverbindung nicht geschwächt wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, bei welchem ein Bremsscheibentopf formschlüssig mit einem Reibring gefügt wird, in dem ein Formschlusselement des Bremsscheibentopfen, insbesondere eine Verzahnung, mit einem korrespondierenden Formschlusselement des Reibrings in Wirkverbindung gebracht wird. Vor dem formschlüssigen Fügen wird hierbei ein Klebstoff zumindest bereichsweise auf zumindest eines der Formschlusselemente aufgebracht. Wie bereits geschildert kann ein derartiger Klebstoffauftrag eine galvanische Entkopplung zwischen Bremsscheibentopf und Reibring bewirken, so dass die beiden Bauteile auch aus Materialien gefertigt werden können, die an sich elektrochemisch inkompatibel sind. Gleichzeitig führt die Klebstoffschicht zu einer Dämpfungswirkung, die die Noise-Vibration-Harshness(NVH)-Eigenschaften der Bremse verbessern. Die Klebstoffschicht führt zudem zu einer Versiegelung eines zwangsläufig auftretenden Spaltes zwischen den Formschlusselementen, so dass die Bremsscheiben besonders gut korrosionsgeschützt ist. Während des formschlüssigen Fügens ermöglicht der aufgetragene Klebstoff zudem ein Aneinandervorbeigleiten der Formschlusselemente, so dass keine Gefahr einer Oberflächenbeschädigung besteht.
Besonders bevorzugt ist die Klebeverbindung, bzw. der Klebstoff ausschließlich im Bereich der Zahnflanken der korrespondierenden Zähne des Zahnwellenprofils angeordnet.
Vorzugsweise wird der Klebstoff auf die Zahnflanken der Verzahnung aufgebracht. Von dort kann der Klebstoff in den gesamten Spalt zwischen den Fügeelementen fließen und sorgt so für eine besonders gute Versiegelung. Es kann dabei vorteilhaft sein, den Klebstoff im Nahbereich des Zahnkopfes beziehungsweise Zahngrundes auf die Flanken aufzutragen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird hierzu ein niedrigviskoser Klebstoff verwendet. Dieser fließt besonders gut in den Spalt zwischen den beiden Formschlusselementen, so dass sich eine gleichmäßige Klebeverbindung ergibt. Durch die niedrige Viskosität wird gleichzeitig eine gewisse Schmierwirkung erzielt, welche eine beschädigungsfreies Fügen der beiden Bauteile fördert.
Bevorzugt wird hierzu ein Klebstoff mit einer maximalen Betriebstemperatur von wenigstens 220°C verwendet, so dass sichergestellt ist, dass die entstehende Klebeverbindung den thermischen Anforderungen im Bremsbetrieb stand hält. Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
1 einen Reibring mit Zahnwellenprofil zur Verwendung in einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe; und
2 eine Detailansicht des Fügebereichs zwischen Bremsscheibentopf und Reibring eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe.
Einer im Ganzen mit 10 bezeichneter Reibring für eine Bremsscheibe einer Scheibenbremse eines Kraftwagens ist als zweiteiliger, innenbelüfteter Reibring mit zwei Reibringhälften 12, 14 ausgebildet. Die Reibringhälften 12, 14 sind über der Übersichtlichkeit halber nicht alle bezeichnete Stege 16 miteinander verbunden, zwischen denen sich Luftkanäle 18 ausbilden, die im Fahrbetrieb des Kraftwagens mit Luft durchströmt werden. Die Luft kann durch Öffnungen 20 auf den Reibflächen 22, 24 der Reibringhälften 12, 14 wieder austreten.
Aufgrund der thermischen Belastungen im Bremsbetrieb muss das Material des Reibringes 10 eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Um eine hohe Bremskraft zu ermöglichen sind zudem gute tribologische Eigenschaften notwendig. Daher ist der Reibring 10 vorzugsweise aus Grauguss gefertigt. Grauguss weist allerdings ein hohes Gewicht auf, so dass es vorteilhaft ist, den Reibring 10 mit einem Bremsscheibentopf 26 aus einem leichteren Material zu verbinden. Für den Bremsscheibentopf 26 wird daher vorzugsweise ein Leichtmetallblech, beispielsweise auf Aluminium- oder Magnesiumbasis verwendet. Zum Fügen von Bremsscheibentopf 26 und Reibring 10 ist ein Zahnwellenprofil vorgesehen. Auf einer inneren Mantelfläche 28 des Reibrings 10 sind dabei Zähne 30 angeordnet, die hier ebenfalls der Übersichtlichkeit halber nicht alle bezeichnet sind. Die Zähne 30 treten in Wirkverbindung mit komplementären Zähnen 32 eines Zahnwellenprofils des Bremsscheibentopfes 26. Durch die Verzahnung ist eine besonders hohe Momentenübertragung zwischen Reibring 10 und Bremsscheibentopf 26 möglich, so dass besonders hohe Bremsmomente realisiert werden können.
Um galvanische Kontaktkorrosion zwischen Reibring 10 und Bremsscheibentopf 26 zu vermeiden, wird vor dem Fügen der beiden Bauteile 10, 26 auf die Zahnflanken 34 der Zähne 32 des Bremsscheibentopfes 26 oder auch der Zähne 30 des Reibringes 10 ein Klebstoff 36 aufgebracht. Der Klebstoff 36 wird dabei bevorzugt in den Übergangsbereichen zwischen den Zahnflanken 34 und dem jeweils zugeordneten Zahngrund 38 beziehungsweise Zahnkopf 40 aufgetragen. Hierzu wird bevorzugt ein niedrigviskoser Klebstoff verwendet, der sich entlang der Zahnwellenprofile von Reibring 10 und Bremsscheibentopf 26 besonders gut verteilt. Hierdurch wird eine galvanische Trennung zwischen Reibring 10 und Bremsscheibentopf 26 erreicht. Gleichzeitig wirkt der Klebstoff 36 beim formschlüssigen Fügen von Reibring 10 und Bremsscheibentopf 26 als Gleitmittel, welcher eine mechanische Beschädigung der Oberfläche der Zahnwellenprofile vermeidet. So können Oberflächenbeschichtungen, beispielsweise auf Zink-Nickel-Basis, vor Beschädigung geschützt werden, so dass ein optimaler Korrosionsschutz der Oberflächen erhalten bleibt. Gleichzeitig verschließt der Klebstoff 36 nach erfolgten formschlüssigen Fügen einen Spalt zwischen den Zähnen 30, 32, so dass kein Wasser, Salz oder Schmutz in diesen Spalt eindringen kann, so dass der Korrosionsschutz weiter verbessert wird. Die Klebstoffschicht weist zudem eine dämpfende Wirkung auf, welche die Noise-Vibration-Harshness-Eigenschaften der Bremsscheibe zusätzlich verbessern. Durch die Klebeverbindung zwischen Reibring 10 und Bremsscheibentopf 26 wird zudem eine axiale Sicherung zwischen den beiden Bauteilen 10, 26 geschaffen, welche die radiale Kraftübertragung durch die Zahnwellenprofile komplimentiert.
Bezugszeichenliste

10: Reibring
12: Reibringhälfte
14: Reibringhälfte
16: Steg
18: Luftkanal
20: Öffnung
22: Reibfläche
24: Reibfläche
26: Bremsscheibentopf
28: Mantelfläche
30: Zahn
32: Zahn
34: Zahnflanke
36: Klebstoff
38: Zahngrund
40: Zahnkopf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008047190 A1 [0003]

Claims

Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit einem Bremsscheibentopf (26) und einem Reibring (10), welche über eine Klebeverbindung (36) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Formschlussverbindung (30, 32), insbesondere in Form eines Zahnwellenprofils, zwischen Bremsscheibentopf (26) und Reibring (10) vorgesehen ist, wobei die Klebeverbindung (36) im Bereich der Formschlussverbindung (30, 32) angeordnet ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnwellenprofil (30, 32) flankenzentriert ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeverbindung (36) im Bereich der Zahnflanken (34) der korrespondierenden Zähne (30, 32) des Zahnwellenprofils angeordnet ist.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeverbindung (36) eine maximale Betriebstemperatur von wenigstens 220°C aufweist.
Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, bei welchem ein Bremsscheibentopf (26) formschlüssig mit einem Reibring (10) gefügt wird, indem ein Formschlusselement (32) des Bremsscheibentopfes (26), insbesondere eine Verzahnung, mit einem korrespondierenden Formschlusselement (30) des Reibrings (10) in Wirkverbindung gebracht wird, wobei vor dem formschlüssigen Fügen ein Klebstoff (36) zumindest bereichsweise auf zumindest eines der Formschlusselemente (30, 32) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (36) auf die Zahnflanken (34) der Verzahnung (30, 32) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein niedrigviskoser Klebstoff (36) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klebstoff (36) mit einer maximalen Betriebstemperatur von wenigstens 220°C verwendet wird.