DE102011089125A1

DE102011089125A1 - Bremskörper

Info

Publication number: DE102011089125A1
Application number: DE102011089125A
Authority: DE
Inventors: Hagen Kuckert; Patrick Glaser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Buderus Guss GmbH
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2013-06-20
Anticipated expiration: 2031-12-21
Also published as: US20130153345A1; DE102011089125B4; CN103174777A; ITMI20122139A1; CN103174777B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe (1) aus Gusseisen mit Lamellengrafit für eine Scheibenbremse eines Kraftwagens. Die Erfindung schlägt vor, Grafit aus offenen Kavitäten (6) des Gusseisens beispielsweise durch Ultraschallbehandlung zu entfernen um eine Haftung einer anschließend auf Reibflächen (4) der Bremsscheibe (1) aufgebrachten thermischen Pulverbeschichtung (7) zu verbessern.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bremskörper für eine Reibungsbremse eines Landfahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Der Bremskörper ist ein drehbares und mit der Reibungsbremse bremsbares Teil, beispielsweise eine Bremstrommel oder eine Bremsscheibe. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraft- oder sonstigen Landfahrzeugs. Bremskörper wiesen eine- oder mehrere Reibflächen auf. Damit sind die Flächen gemeint, gegen die ein Reibbremsbelag oder dgl. einer Reibungsbremse beim Bremsen und zum Bremsen des Bremskörpers gedrückt wird. Eine Bremsscheibe weist typischerweise zwei kreisringförmige Reibflächen auf einander abgewandten Stirnseiten auf.
Stand der Technik
Bremskörper, beispielsweise Bremsscheiben aus grauem Gusseisen (Grauguss) mit Lammelengrafit sind bekannt. Die Reibflächen der bekannten Bremskörper werden üblicherweise spanend bearbeitet, wodurch eine sog. Gusshaut entfernt und Kavitäten angeschnitten werden. Die Kavitäten sind unregelmäßig geformte Hohlräume, die das Lamellengrafit enthalten.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Bremskörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist eine Beschichtung seiner Reibfläche/n auf, also eine Oberflächenbeschichtung. Es können auch an die Reibfläche/n angrenzende Oberflächenbereiche und/oder andere Oberflächenbereiche oder die gesamte Oberfläche des Bremskörpers beschichtet sein. Die Beschichtung dient beispielsweise der Erhöhung einer Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und/oder einer Erhöhung des Reibwerts zwischen dem Bremskörper und einem Reibbremsbelag. Vorzugsweise ist die Beschichtung eine thermische- und/oder Pulverbeschichtung. Pulverbeschichtung bedeutet, dass ein Beschichtungsmaterial ursprünglich ein Pulver ist, das vor oder während des Auftragens auf den Bremskörper schmilzt, sich mit dem Bremskörper verbindet und eine Oberflächenschicht auf dem Bremskörper bildet. Thermisch bedeutet eine Erwärmung des Pulvers vor oder während der Beschichtung mindestens auf eine Schmelztemperatur. Das Pulver wird beispielsweise durch Flammspritzen auf den Bremskörper aufgetragen.
Es besteht das Problem, dass das Lamellengrafit des Gusseisens des Bremskörpers durch die spanende Bearbeitung seiner Reibfläche/n und die beim Spanen angeschnittenen, das Grafit enthaltenden Kavitäten, freiliegt. Das an den angeschnittenen Kavitäten des Gusseisens freiliegende Grafit beeinträchtigt eine Haftung der Beschichtung, an den angeschnittenen Kavitäten und dem freiliegenden Grafit haftet die Beschichtung praktisch nicht.
Die Erfindung sieht deswegen einen im Bereich der Reibfläche des Bremskörpers nahe einer Oberfläche des Bremskörpers zur Oberfläche des Bremskörpers hin abnehmenden Grafitanteil des Gusseisens vor. Der Grafitanteil, der im Gusseisen im Wesentlichen konstant ist, nimmt also nahe der Oberfläche auf Null, nahezu Null oder jedenfalls einen niedrigen Wert an der Oberfläche im Bereich der Reibfläche des Bremskörpers ab.
Eine weitere Möglichkeit ist, Grafit enthaltende Kavitäten des Gusseisens des Bremskörpers im Bereich der Reibfläche/n, die durch spanendes Bearbeiten der Reibfläche/n angeschnitten und deswegen offen sind, vor dem Aufbringen der Beschichtung an der Oberfläche des Bremskörpers zu schließen. Beide Möglichkeiten können einzeln für sich verwirklicht sein, vorzugsweise sind sie gemeinsam verwirklicht, wobei insbesondere zuerst der Grafitanteil im Bereich der Reibfläche zur Oberfläche hin verringert und anschließend die Kavitäten geschlossen werden. Beide Maßnahmen verbessern die Haftung der anschließend auf den Bremskörper zumindest im Bereich der Reibfläche aufgebrachten Beschichtung, die Haftung der Beschichtung wird nicht stellenweise durch Grafitlamellen oder angeschnittene und offene Kavitäten verringert oder ganz aufgehoben.
Vorteil der Erfindung ist eine Verbesserung der Haftung der Beschichtung des Bremskörpers, die Beschichtung haftet gleichmäßig über ihre gesamte Fläche ohne Fehlstellen.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
Eine Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 sieht vor, dass der Bremskörper zumindest im Bereich der Reibfläche Ultraschall behandelt ist. Die Ultraschallbehandlung ist beispielsweise in einem Flüssigkeitsbad oder durch Aufsetzen eines Ultraschallerregers, einer sog. Sonotrode, möglich. Die Ultraschallbehandlung erfolgt nach Art einer Ultraschallreinigung, wobei Grafit aus offenen Kavitäten zumindest teilweise, nämlich zumindest in einem oberflächennahen Bereich, gelöst und entfernt wird. Durch die Ultraschallbehandlung verringert sich der Grafitanteil im Gusseisen des Bremskörpers in einem oberflächennahen Bereich zur Oberfläche hin wie gewünscht. Der oberflächenahe Bereich ist begrenzt durch eine Tiefe der durch spanende Bearbeitung der Reibfläche/n des Bremskörpers angeschnittenen und geöffneten, Grafit enthaltender Kavitäten des Gusseisens des Bremskörpers.
Anspruch 3 sieht eine mechanisch behandelte Reibfläche/n des Bremskörpers vor. Die Behandlung erfolgt beispielsweise durch Strahlen, beispielsweise Sandoder Kugelstrahlen, mit dem Zweck, offene Kavitäten zu schließen. Vorzugsweise sollte das Strahlen die Oberfläche des Bremskörpers nicht glätten, sondern besser aufrauhen, um die Haftung der Beschichtung zu verbessern. Möglich ist das Schließen der Kavitäten und das Erhöhen der Oberflächenrauhigkeit durch Wahl eines geeigneten Strahlmittels und der Strahlparameter, beispielsweise einer Strahlgeschwindigkeit und eines Strahlwinkels.
Anspruch 5 sieht eine laserstrahlbearbeitete Oberfläche des Bremskörpers im Bereich der Reibfläche/n vor. Durch die Laserstrahlbearbeitung wird der Grafit des Gusseisens an und nahe der Oberfläche sublimiert und das Gusseisen an der Oberfläche aufgeschmolzen, wodurch die Kavitäten geschlossen werden. Mit der Laserstrahlbearbeitung ist auch eine Erhöhung einer Oberflächenrauhigkeit des Gusseisens des Bremskörpers möglich. Das ist Gegenstand des Anspruchs 6.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Bremskörper gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung mit einer Ausbrechung; und
2 eine Ausschnittsvergrößerung gemäß Einzelheit II in 1.
Ausführungsform der Erfindung
1 zeigt eine Bremsscheibe 1, die einen Bremskörper gemäß der Erfindung bildet. Die Bremsscheibe 1 ist für eine nicht dargestellte Scheibenbremse eines Kraftwagens vorgesehen. Sie weist eine topfförmige Nabe 2 mit einem kreisringscheibenförmigen Flansch 3 auf, dessen beide Stirnflächen Reibflächen 4 bilden. Zum Bremsen werden nicht dargestellte Reibbremsbeläge von beiden Seiten gegen die Reibflächen 4 gedrückt und bremsen dadurch in bekannter Weise die Bremsscheibe 1.
Die Bremsscheibe 3 besteht aus Grauguss mit Lamellengrafit, die Reibflächen 4 sind spanend bearbeitet, nämlich abgedreht, d. h. es sind dünne Oberflächenschichten spanend von den Reibflächen 4 entfernt worden. Durch die spanende Bearbeitung der Reibflächen 4 sind Kavitäten 6 (2) des Gusseisens der Bremsscheibe 1 angeschnitten, d. h. geöffnet worden, die Lamellengrafit des Gusseisens, d. h. Grafit in Form unregelmäßiger Lamellen enthalten. Durch eine Ultraschallbehandlung ist das Grafit aus den angeschnittenen, d. h. bis zur Oberfläche reichenden Kavitäten 6 vollständig oder zumindest teilweise herausgelöst werden. Die Ultraschallbehandlung erfolgt nach Art einer Ultraschallreinigung beispielsweise mit einer aufgesetzten Sonotrode, d. h. einem Werkzeug, das hochfrequente mechanische Schwingungen, nämlich Ultraschall, eines Ultraschallgenerators in die Bremsscheibe 1 einleitet, oder in einem Flüssigkeitsbad, dessen Flüssigkeit mit Ultraschall beaufschlagt wird. Die in das Gusseisen der Bremsscheibe 1 eingeleiteten Ultraschallschwingungen zerstören die Grafitlamellen und lösen sie aus den durch die spanende Bearbeitung geöffneten Kavitäten 6 heraus. Aus tiefen Kavitäten 6 wird das Grafit evtl. nur teilweise herausgelöst. Die Ultraschallbeaufschlagung kann auf den Bereich der Reibflächen 4 beschränkt sein.
2 zeigt eine Schnittdarstellung des Gusseisens mit dem Lamellengrafit 5 in einem oberflächennahen Bereich im Bereich einer Reibfläche 4 der Bremsscheibe 1. Nicht angeschnittene Kavitäten 6 bleiben vollständig mit dem Lamellengrafit 5 gefüllt. Angeschnittene Kavitäten 6 sind vollständig oder tiefere Kavitäten 6 teilweise frei von Grafit. Das bedeutet, der Anteil des Lamellengrafits 5 im Gusseisen der Bremsscheibe 1 ist über einen großen Teil einer Dicke der Bremsscheibe 1 konstant und nimmt in einem oberflächennahen Bereich zu einer Oberfläche der Bremsscheibe 3 im Bereich der Reibflächen 4 hin ab, vorzugsweise auf Null. Der oberflächenahe Bereich, in dem der Grafitanteil abnimmt bzw. niedriger als im übrigen Teil des Gusseisens ist, reicht von der Oberfläche so tief wie die durch die spandende Bearbeitung der Reibflächen 4 angeschnittenen Kavitäten 6.
Nach der Ultraschallbehandlung werden die Oberflächen der Reibflächen 4 der Bremsscheibe 1 mechanisch beaufschlagt, beispielsweise sand- oder kugelgestrahlt. Dadurch werden die angeschnittenen Kavitäten 6 geschlossen, so dass das Gusseisen der Bremsscheibe 1 im Bereich der Reibflächen 4 eine geschlossene Oberfläche aufweist. Zugleich wird die Oberfläche angerauht, d. h. eine Oberflächenrauhigkeit erhöht.
Auf die so behandelten Reibflächen 4 wird eine thermische Pulverbeschichtung 7 beispielsweise durch Flammspritzen aufgetragen. Die Pulverbeschichtung 7 bedeckt die Reibflächen 4 der Bremsscheibe 1 und reicht fertigungsbedingt etwas auf angrenzende Oberflächenbereiche. Die Pulverbeschichtung 7 besteht beispielsweise aus Metall- oder sonstigen Karbiden, die in eine Matrix aus beispielsweise Metall eingelagert sind. Die Pulverbeschichtung 7 ist also ein Teilchenverbundwerkstoff mit einer Matrix, in die Karbidteilchen eingelagert sind.
Sofern eine Haftung der Beschichtung 7 bei offenen Kavitäten 6 besser ist, bleiben diese geöffnet und es wird nur das Lamellengrafit herausgelöst.
Eine andere Möglichkeit, den Grafitanteil oberflächennah im Bereich der durch die spanende Bearbeitung der Reibflächen 4 angeschnittenen und dadurch geöffneten Kavitäten 6 zu entfernen, ist eine Laserstrahlbehandlung. Mittels eines Laserstrahls wird das Lamellengrafit 5 in einem oberflächennahen Bereich der Reibflächen 4 sublimiert und das Gusseisen angeschmolzen, das die Kavitäten 6 verschließt und durch Abkühlen wieder erhärtet. Zusätzlich kann durch die Laserstrahlbearbeitung eine Oberflächenrauhigkeit erhöht werden, um die Haftung der anschließend aufgebrachten Pulverbeschichtung 7 zu verbessern. Die Oberflächenbeschichtung 7 weist eine hohe Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf.

Claims

Bremskörper für eine Reibungsbremse eines Landfahrzeugs, wobei der Bremskörper (1) Gusseisen mit Lamellengrafit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich einer Reibfläche (4) des Bremskörpers (1) ein Grafitanteil des Gusseisens in einem oberflächennahen Bereich des Bremskörpers (1) zu einer Oberfläche des Bremskörpers (1) hin abnimmt und/oder Kavitäten (6) des Gusseisens im Bereich der Reibfläche (4) des Bremskörpers (1) an einer Oberfläche des Bremskörpers (1) geschlossen sind, und dass die Reibfläche (4) des Bremskörpers (1) eine Beschichtung (7) aufweist.
Bremskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskörper (1) im Bereich der Reibflächen (4) vor einem Aufbringen der Beschichtung (7) ultraschallbehandelt ist, so dass der Grafitanteil des Gusseisens an der Oberfläche und im oberflächennahen Bereich des Bremskörpers (1) verringert ist.
Bremskörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Ultraschallbehandlung und vor dem Aufbringen der Beschichtung (7) die Oberfläche des Gusseisens des Bremskörpers (1) im Bereich der Reibungsfläche (4) mechanisch behandelt ist, so dass Kavitäten (6) des Gusseisens an der Oberfläche des Bremskörpers (1) geschlossen sind.
Bremskörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Gusseisens des Bremskörpers (1) im Bereich der Reibfläche (4) vor dem Aufbringen der Beschichtung (7) gestrahlt ist.
Bremskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskörper (1) im Bereich der Reibfläche (4) vor dem Aufbringen der Beschichtung (7) laserstrahlbearbeitet ist, so dass Grafit an der Oberfläche des Gusseisens des Bremskörpers (1) sublimiert und das Gusseisen an der Oberfläche aufgeschmolzen wird, und eine die Oberfläche des Gusseisens des Bremskörpers (1) im Bereich der Reibfläche (4) vor dem Aufbringen der Beschichtung (7) geschlossen wird.
Bremskörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Laserstrahlbearbeitung eine Oberflächenrauhigkeit des Gusseisens des Bremskörpers (1) im Bereich der Reibfläche (4) im Vergleich zu einer nicht Laserstrahl bearbeiteten Oberfläche des Gusseisens des Bremskörpers (1) erhöht ist.
Bremskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskörper (1) eine Bremsscheibe ist.