DE102011120541A1 - Brake disk i.e. composite brake disk, for motor vehicle i.e. passenger car, has connector connected with friction ring by molding connector on mating surface of ring, where mating surface is provided with coating by thermal spraying method - Google Patents

Brake disk i.e. composite brake disk, for motor vehicle i.e. passenger car, has connector connected with friction ring by molding connector on mating surface of ring, where mating surface is provided with coating by thermal spraying method Download PDF

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Abstract

The brake disk has a connector connected with a friction ring (10) by molding the connector on a mating surface (18) of the friction ring, where the connector is designed as a brake disk chamber, a wheel flange or a wheel hub. The mating surface is provided with a coating by a thermal spraying method. The friction ring and the connector are positively connected and firmly bonded with each other in a circumferential direction through the coating. Layer thickness of the coating is in a range of 200 to 700 micrometers. An independent claim is also included for a method for manufacturing a brake disk.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 7.The invention relates to a brake disk, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1 and to a method for producing a brake disk according to the preamble of patent claim 7.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind solche Bremsscheiben für Kraftwagen bekannt, welche einen Reibring und einen Bremsscheibentopf umfassen, Der Reibring und der Bremsscheibentopf sind über Stifte, insbesondere Stahl-Stifte, oder über Nieten miteinander verbunden. Die Bremsscheiben weisen somit eine hohe Teileanzahl und ein hohes Gewicht auf. Darüber hinaus ist eine mechanische Bearbeitung der Bremsscheibe vonnöten, was zu hohen Herstellungskosten der Bremsscheibe führt.From the general state of the art, such brake disks for motor vehicles are known which comprise a friction ring and a brake disk chamber. The friction ring and the brake disk chamber are connected to one another via pins, in particular steel pins, or via rivets. The brake discs thus have a high number of parts and a high weight. In addition, a mechanical processing of the brake disc is required, which leads to high production costs of the brake disc.

Die DE 100 60 262 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe mit einem Trägerteil und einem Reibring, wobei das Trägerteil mit mindestens einem auf seinem Umfang angeordneten, radial abstehenden Vorsprung durch gießen hergestellt wird. An das Trägerteil wird unter Abdichtung eines freien Endabschnitts des Vorsprungs ein den Vorsprung über einen dem Trägerteil zugeordneten Fußabschnitt umschließender, aus Kernsand gebildeter Gießkern derart angeformt, dass der Endabschnitt nicht vom Sand des Gießkerns benetzt wird. Anschließend wird der Reibring an das mit dem Gießkern versehene Trägerteil unter Umgießen des freien Endabschnitts des Vorsprungs angegoßen.The DE 100 60 262 A1 discloses a method for manufacturing a brake disc having a carrier part and a friction ring, wherein the carrier part is produced by casting with at least one radially projecting projection arranged on its circumference. To the support part, sealing the seal of a free end portion of the projection, a projection on a support member associated foot portion enclosing formed of core sand casting core is formed such that the end portion is not wetted by the sand of the casting core. Subsequently, the friction ring is cast on the support member provided with the casting core, while the free end portion of the projection is encapsulated.

Darüber hinaus ist der EP 0 077 137 B1 ein Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe als bekannt zu entnehmen, bei welcher der aus einer Aluminiumlegierung gebildete Bremsscheibentopf an den aus einem Eisenmetall gebildeten Reibring angegossen wird.In addition, the EP 0 077 137 B1 to derive a known method of manufacturing a brake disk, wherein the brake disk pot formed of an aluminum alloy is cast on the friction ring formed of a ferrous metal.

Die DE 101 53 306 B4 offenbart ein Verfahren zum Eingießen eines Einlegeteils auf Eisen-Basis in ein Leichtmetall-Gussbauteil, wobei das Einlegeteil an einer dem Gussbauteil zugewandten Oberfläche zumindest teilweise konditioniert, anschließend in ein Gießwerkzeug lagedefiniert positioniert wird, mit Gießmetall umgossen wird, wonach eine feste Verbindung zwischen dem Einlegeteil und dem erstarten Gießmetall an der konditionierten Oberfläche erfolgt. Dabei ist vorgesehen, dass zur Konditionierung der Oberfläche des Einlegeteils das Einlegeteil zunächst in ein Gießwerkzeug eingelegt wird, im Druckgießverfahren eine Leichtmetallschicht auf das Einlegeteil aufgebracht wird und in die Leichtmetallschicht Oberflächenvertiefungen eingebracht werden.The DE 101 53 306 B4 discloses a method of casting an iron-based insert into a light metal cast component, wherein the insert is at least partially conditioned on a surface facing the cast member, then positioned into a mold defined position, cast metal is cast around, followed by a strong bond between the insert and the erstarten casting metal on the conditioned surface takes place. It is provided that for conditioning the surface of the insert, the insert is first placed in a casting mold, a light metal layer is applied to the insert in die casting and surface depressions are introduced into the light metal layer.

Bei den bekannten Verfahren wird somit der Reibring mit einem Verbindungselement verbunden. Zur Darstellung hoher Bremsleistungen ist eine besonders feste Verbindung zwischen dem Reibring und dem Verbindungselement vorteilhaft.In the known method, the friction ring is thus connected to a connecting element. To illustrate high braking performance, a particularly strong connection between the friction ring and the connecting element is advantageous.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsscheibe, insbesondere für einen Kraftwagen, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe bereitzustellen, bei welchen eine besonders feste Verbindung zwischen dem Reibring und dem Verbindungselement geschaffen ist.It is therefore an object of the present invention to provide a brake disk, in particular for a motor vehicle, and a method for producing a brake disk, in which a particularly firm connection between the friction ring and the connecting element is provided.

Diese Aufgabe wird durch eine Bremsscheibe, insbesondere für einen Kraftwagen, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a brake disc, in particular for a motor vehicle, with the features of patent claim 1 and by a method for producing a brake disc having the features of patent claim 7. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Eine solche Bremsscheibe, insbesondere für einen Kraftwagen, umfasst einen Reibring und ein Verbindungselement. Das Verbindungselement kann dabei als Bremsscheibentopf, als Radflansch oder als Radnabe ausgebildet sein. Das Verbindungselement ist durch Gießen des Verbindungselements über jeweilige Fügflächen mit dem Reibring verbunden. Mit anderen Worten ist das Verbindungselement an den Reibring mittels eines Gießverfahrens angegossen.Such a brake disc, in particular for a motor vehicle, comprises a friction ring and a connecting element. The connecting element can be designed as a brake disk pot, as a wheel flange or as a hub. The connecting element is connected by pouring the connecting element via respective joining surfaces with the friction ring. In other words, the connecting element is cast onto the friction ring by means of a casting process.

Erfindungsgemäß ist die Fügefläche des Reibrings mit einer Beschichtung versehen. Die Beschichtung ermöglicht die besonders feste Verbindung zwischen dem Reibring und dem Verbindungselement, so dass hohe Drehmomente zwischen dem Reibring und dem Verbindungselement übertragbar sind. Dies führt zu einer sehr hohen, von der erfindungsgemäßen Bremsscheibe bereitzustellenden Bremsleistung.According to the invention, the joining surface of the friction ring is provided with a coating. The coating allows the particularly strong connection between the friction ring and the connecting element, so that high torques between the friction ring and the connecting element can be transmitted. This leads to a very high, to be provided by the brake disc according to the invention brake power.

Die besonders feste Verbindung zwischen dem Reibring und dem Verbindungselement ist ohne zusätzliche und separate Verbindungselemente wie beispielsweise Stifte und/oder Nieten oder dergleichen dargestellt. Dies hält die Teileanzahl, die Kosten und das Gewicht der Bremsscheibe gering. Dies führt bei dem Kraftwagen zu sehr geringen, sogenannten ungefederten bzw. lediglich reifengefederten Massen, woraus ein sehr guter Fahrkomfort sowie eine sehr hohe Fahrdynamik des Kraftwagens resultieren.The particularly strong connection between the friction ring and the connecting element is shown without additional and separate connecting elements such as pins and / or rivets or the like. This keeps the number of parts, the cost and the weight of the brake disc low. This results in the car to very low, so-called unsprung or only sprung spring masses, resulting in a very good ride comfort and a very high driving dynamics of the motor vehicle.

Vorzugsweise sind der Reibring und das Verbindungselement über die Beschichtung formschlüssig miteinander verbunden. In vorteilhafter Ausgestaltung ist wenigstens eine Formschlussverbindung mit jeweiligen Formschlusselementen vorgesehen, über welche der Reibring und das Verbindungselement insbesondere in Umfangsrichtung zusätzlich formschlüssig miteinander verbunden sind. Dadurch kann eine besonders hohe Bremsleistung erreicht werden.Preferably, the friction ring and the connecting element are positively connected to one another via the coating. In an advantageous embodiment, at least one form-locking connection is provided with respective positive-locking elements, via which the friction ring and the connecting element in particular in the circumferential direction additionally are positively connected with each other. As a result, a particularly high braking performance can be achieved.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Reibring zumindest im Wesentlichen aus Grauguss gebildet, wobei das Verbindungselement zumindest im Wesentlichen aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung gebildet ist. Dadurch ist die Bremsscheibe als Verbundbremsscheibe ausgebildet, was zu einem besonders geringen Gewicht der Bremsscheibe bei gleichzeitiger Realisierung hoher Bremsleistungen führt.In a further advantageous embodiment of the invention, the friction ring is formed at least substantially of gray cast iron, wherein the connecting element is at least substantially formed of aluminum or an aluminum alloy. As a result, the brake disc is designed as a composite brake disc, which leads to a particularly low weight of the brake disc with simultaneous realization of high braking performance.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist die Fügefläche des Reibrings mittels eines thermischen Spritzverfahrens mit der Beschichtung versehen. Dies führt zu einer besonders festen Verbindung des Reibrings mit dem Verbindungselement.In a particularly advantageous embodiment, the joining surface of the friction ring is provided by means of a thermal spraying process with the coating. This leads to a particularly strong connection of the friction ring with the connecting element.

Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe, insbesondere einer erfindungsgemäßen Bremsscheibe, bei welchem ein Verbindungselement, insbesondere in Form eines Bremsscheibentopfes, eines Radflansches oder einer Radnabe, durch Gießen des Verbindungselements mit einem Reibring der Bremsscheibe über jeweilige Fügeflächen verbunden wird.The invention also includes a method for producing a brake disk, in particular a brake disk according to the invention, in which a connecting element, in particular in the form of a brake disk pot, a wheel flange or a wheel hub, is connected by casting the connecting element with a friction ring of the brake disk via respective joining surfaces.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Fügefläche des Reibrings zeitlich vor dem Gießen mit einer Beschichtung versehen wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bremsscheibe sind als vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt.According to the invention, it is provided that the joining surface of the friction ring is provided with a coating prior to casting. Advantageous embodiments of the brake disc according to the invention are to be regarded as an advantageous embodiment of the method according to the invention and vice versa.

Bei der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Bremsscheibe ist eine besonders feste Verbindung zwischen dem Reibring und dem Verbindungselement geschaffen, so dass besonders hohe Bremsleistungen darstellbar sind. Gleichzeitig sind keine zusätzlichen und separaten Verbindungselemente vorgesehen, was das Gewicht, die Teileanzahl und die Kosten der Bremsscheibe gering hält.In the brake disc produced by the method according to the invention, a particularly strong connection between the friction ring and the connecting element is created, so that particularly high braking power can be displayed. At the same time no additional and separate fasteners are provided, which keeps the weight, the number of parts and the cost of the brake disc low.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Fügefläche des Reibrings zunächst durch thermisches Spritzen, das heißt mittels eines thermischen Spritzverfahrens, mit der eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Reibring und dem Verbindungselement ermöglichenden Beschichtung versehen wird. Durch das thermische Spritzen geht die Beschichtung eine besonders feste Verbindung mit dem Reibring ein. Daran anschließend wird das Verbindungselement an den Reibring mittels wenigstens einer Gießform angegossen und somit dem Reibring verbunden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist prozesssicher und mit nur lediglich geringen Taktzeiten durchzuführen.In the context of the method according to the invention, it is preferably provided that the joining surface of the friction ring is first provided by thermal spraying, that is to say by means of a thermal spraying method, with which a cohesive connection between the friction ring and the connecting element is made possible. Due to the thermal spraying, the coating enters into a particularly firm connection with the friction ring. Subsequently, the connecting element is cast onto the friction ring by means of at least one casting mold and thus connected to the friction ring. The method according to the invention can be carried out reliably and with only short cycle times.

In Folge einer zur stoffschlüssigen Verbindung zusätzlichen, formschlüssigen Verbindung zwischen dem Reibring und dem Verbindungselement, insbesondere in Umfangsrichtung, ist eine sehr hohe Drehmomentübertragungsfähigkeit zwischen dem Reibring und dem Verbindungselement sowie eine sehr hohe Betriebsfestigkeit der Bremsscheibe realisiert.As a result of an additional material connection, positive connection between the friction ring and the connecting element, in particular in the circumferential direction, a very high torque transmission capability between the friction ring and the connecting element and a very high durability of the brake disc is realized.

Formschlusselemente der formschlüssigen Verbindung zwischen dem Reibring und dem Verbindungselement sind vorzugsweise einstückig mit dem Reibring bzw. einstückig mit dem Verbindungselement ausgebildet, was mit einem besonders geringen Gewicht der Bremsscheibe einhergeht.Positive locking elements of the positive connection between the friction ring and the connecting element are preferably formed integrally with the friction ring or integrally with the connecting element, which is associated with a particularly low weight of the brake disc.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist darüber hinaus eine hohe Prozessgeschwindigkeit sowie Fertigungssicherheit auf. Die Beschichtung der Fügefläche des Reibrings ermöglicht eine porenarme, kerbarme und hochfeste stoffschlüssige Verbindung, woraus eine sehr hohe Belastbarkeit, eine geringe Korissionsanfälligkeit der Bremsscheibe resultieren.The inventive method also has a high process speed and manufacturing safety. The coating of the joining surface of the friction ring allows a low-pore, kerbarme and high-strength cohesive connection, resulting in a very high load capacity, a low susceptibility to corrosion of the brake disc result.

Das geringe Gewicht der Bremsscheibe ist auch einem geringen Gesamtgewicht des Kraftwagens, welcher insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet ist, zuträglich. So kann der Kraftwagen mit einem nur sehr geringen Energiebedarf angetrieben werden. Wird der Kraftwagen beispielsweise mittels einer Verbrennungskraftmaschine angetrieben, so können der Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen gering gehalten werden. Handelt es sich bei dem Kraftwagen um ein Hybrid-Fahrzeug oder um ein Elektrofahrzeug, welches mittels wenigstens eines Elektromotors unter Versorgung des Elektromotors mit elektrischem Strom antreibbar ist, so führt das geringe Gewicht des Kraftwagens zu einer hohen Reichweite desselbigen.The low weight of the brake disc is also a small total weight of the motor vehicle, which is designed in particular as a passenger car, conducive. So the car can be driven with only a very small energy requirement. If the motor vehicle is driven, for example, by means of an internal combustion engine, the fuel consumption and the CO 2 emissions can be kept low. If the motor vehicle is a hybrid vehicle or an electric vehicle which can be driven by electric current to supply the electric motor by means of at least one electric motor, the low weight of the motor vehicle results in a high range of same.

Die zweiteilige Ausgestaltung der Bremsscheibe wird ferner der Leichtbauweise gerecht, wodurch die Bremsscheibe einerseits hohe Bremsleistungen bereitstellen kann und andererseits ein sehr geringes Gewicht aufweist.The two-part design of the brake disc is also the lightweight construction justice, so that the brake disc can provide high braking performance on the one hand and on the other hand has a very low weight.

Durch die Bildung des Reibrings aus Grauguss und des Verbindungselements aus einem Aluminiumwerkstoff, insbesondere aus einem hochwarmfesten Aluminiumwerkstoff, ist die Bremsscheibe als Verbundbremsscheibe ausgebildet, welche hinsichtlich ihres Gewichts leicht ist und sehr hohe Bremsleistungen ermöglicht.Due to the formation of the friction ring made of cast iron and the connecting element of an aluminum material, in particular of a high-temperature aluminum material, the brake disc is designed as a composite brake disc, which is light in weight and allows very high braking performance.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features mentioned above in the description and Feature combinations as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown in the figure can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the invention.

Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine schematische Perspektivansicht eines Reibrings für eine Verbundbremsscheibe, welche den aus Grauguss gebildeten Reibring und einen aus einer Aluminiumlegierung gebildeten Bremsscheibentopf umfasst, wobei zum Verbinden des Reibrings mit dem Bremsscheibentopf der Bremsscheibentopf an den bereits hergestellten Reibring angegossen wird und wobei wenigstens eine Fügfläche des Reibrings, über welche der Reibring mit dem Bremsscheibentopf verbunden wird, zeitlich vor dem Angießen durch thermisches Spritzen mit einer Beschichtung versehen wird.The drawing shows in the single figure is a schematic perspective view of a friction ring for a composite brake disc, which comprises the gray iron formed friction ring and a brake disc made of an aluminum alloy, wherein for connecting the friction ring with the brake disc hub the brake disc hub is cast on the already produced friction ring and wherein at least one joining surface of the friction ring, via which the friction ring is connected to the brake disk hub, is provided with a coating in time prior to casting by thermal spraying.

Die Figur zeigt einen Reibring 10 für eine Verbundbremsscheibe eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens. Der Reibring 10 ist aus Grauguss gebildet und weist eine Innenkontur 12 mit Formschlusselementen 14 auf. Mit anderen Worten sind die Formschlusselemente 14 durch die Innenkontur 12 des Reibrings 10 und somit einstückig mit dem Reibring 10 ausgebildet.The figure shows a friction ring 10 for a composite brake disc of a motor vehicle, in particular a passenger car. The friction ring 10 is made of cast iron and has an inner contour 12 with positive locking elements 14 on. In other words, the form-locking elements 14 through the inner contour 12 the friction ring 10 and thus in one piece with the friction ring 10 educated.

Die Verbundbremsscheibe weist einen in der Figur nicht dargestellten Bremsscheibentopf auf, welcher bereichsweise in einer durch die Innenkontur 12 begrenzte Durchgangsöffnung 16 des Reibrings 10 anzuordnen ist.The composite brake disc has a brake disc pot, not shown in the figure, which partially in a through the inner contour 12 limited passage opening 16 the friction ring 10 is to be arranged.

Der Bremsscheibentopf ist zumindest im Wesentlich aus einer Aluminiumlegierung gebildet und wird an den Reibring 10 angegossen und dadurch über jeweilige Fügflächen mit dem Reibring 10 verbunden. In der Figur ist dabei die Fügfläche des Reibrings 10 mit 18 bezeichnet. Vorliegend erstreckt sich die Fügfläche 18 des Reibrings 10 in Umfangsrichtung desselbigen vollständig umlaufend. Der Reibring 10 kann auch eine Mehrzahl von Fügeflächen 18 aufweisen.The brake disk cup is formed at least substantially of an aluminum alloy and is applied to the friction ring 10 molded and thereby on respective joining surfaces with the friction ring 10 connected. In the figure is the joining surface of the friction ring 10 With 18 designated. In the present case, the joining surface extends 18 the friction ring 10 completely circumferential in the circumferential direction of the same. The friction ring 10 can also have a plurality of joining surfaces 18 exhibit.

Im Rahmen des Angießens des Bremsscheibentopfes an den Reibring 10 werden am Bremsscheibentopf mit den Formschlusselementen 14 korrespondierende Formschlusselemente des Bremsscheibentopfes ausgebildet, so dass der Reibring 10 mit dem Bremsscheibentopf über die Formschlusselemente 14 des Reibrings und über die Formschlusselemente des Bremsscheibentopfes zumindest in Umfangsrichtung formschlüssig verbunden wird. Mit anderen Worten ist durch die Formschlusselemente 14 des Reibrings 10 und die Formschlusselemente des Bremsscheibentopfes eine Formschlussverbindung gebildet, mittels welcher besonders hohe Drehmomente zwischen dem Reibring 10 und dem Bremsscheibentopf übertragen werden können. Dies führt zur Realisierung hoher Bremsleistungen durch die Verbundbremsscheibe.As part of the casting of the brake disk hub to the friction ring 10 be on the brake disk pot with the positive-locking elements 14 formed corresponding form-fitting elements of the brake disk hub, so that the friction ring 10 with the brake disk pot via the positive-locking elements 14 the friction ring and the form-locking elements of the brake disk hub is positively connected at least in the circumferential direction. In other words, by the positive-locking elements 14 the friction ring 10 and the interlocking elements of the brake disk hub formed a positive connection, by means of which particularly high torques between the friction ring 10 and the brake disk pot can be transmitted. This leads to the realization of high braking performance through the composite brake disc.

Die jeweiligen Formschlusselemente sind dabei einstückig mit dem Reibring 10 bzw. mit dem Bremsscheibentopf ausgebildet. Dies bedeutet, dass zusätzliche, separate Verbindungselemente zum Verbinden des Reibrings 10 mit dem Bremsscheibentopf nicht vonnöten und nicht vorgesehen sind. Dies hält das Gewicht der Verbundbremsscheibe und damit des Kraftwagens gering.The respective form-fitting elements are integral with the friction ring 10 or formed with the brake disk hub. This means that additional, separate fasteners for connecting the friction ring 10 not required with the brake disk pot and are not provided. This keeps the weight of the composite brake disc and thus the motor vehicle low.

Zur Darstellung einer besonders festen Verbindung sind der Reibring 10 und der Bremsscheibentopf auch stoffschlüssig miteinander verbunden. Dazu ist die Fügefläche 18 des Reibrings 10 durch thermisches Spritzen mit einer Beschichtung versehen, über welche die stoffschlüssige Verbindung erfolgt.To illustrate a particularly strong connection of the friction ring 10 and the brake disk hub also connected to one another cohesively. This is the joining surface 18 the friction ring 10 provided by thermal spraying with a coating over which the cohesive connection takes place.

Bei dem thermischen Spritzen handelt es sich um ein universell einsetzbares Oberflächenbeschichtungsverfahren, bei dem beispielsweise ein pulver- oder drahtförmiger Beschichtungswerkstoff mit hoher thermischer und/oder kinetischer Energie auf die die Fügefläche 18 des Reibrings 10 bildende Oberfläche des Reibrings 10 aufgeschleudert wird und dort die Beschichtung ausbildet. Mit einer Vielzahl von zur Verfügung stehenden Prozessvarianten des thermischen Spritzens kann ein breites Spektrum an Werkstoffen wie Metalle und Keramiken, aber auch Hochleistungspolymere zu der Beschichtung verarbeitet werden. Die Dicke der Beschichtung kann mindestens 30 Mikrometer oder auch mehrere Millimeter betragen. Vorzugsweise beträgt die Dicke der Beschichtung 200 Mikrometer und höchstens 700 Mikrometer. Dadurch ist eine besonders feste Verbindung zwischen dem Reibring 10 und dem Bremsscheibentopf realisiert.In the thermal spraying is a universally applicable surface coating method in which, for example, a powder or wire-shaped coating material with high thermal and / or kinetic energy to the joining surface 18 the friction ring 10 forming surface of the friction ring 10 is spun on and there forms the coating. With a variety of available process variants of thermal spraying, a wide range of materials such as metals and ceramics, but also high-performance polymers can be processed into the coating. The thickness of the coating can be at least 30 micrometers or even several millimeters. Preferably, the thickness of the coating is 200 micrometers and at most 700 micrometers. This is a particularly strong connection between the friction ring 10 and the brake disk pot realized.

Als Energieträger für eine An- oder Aufschmelzung des Beschichtungswerkstoffes, welcher auch als Spritzzusatzwerkstoff bezeichnet wird, kann ein elektrischer Lichtbogen im Rahmen eines Lichtbogenspritzens, ein Plasmastrahl im Rahmen eines Plasmaspritzens, eine Brennstoff-Sauerstoff-Flamme bzw. eine Brennstoff-Sauerstoff-Hochgeschwindigkeitsflamme im Rahmen eines konventionellen bzw. eines Hochgeschwindigkeits-Flammspritzens, schnelle, vorgewärmte Gase im Rahmen eines Kaltgasspritzens sowie ein Laserstrahl im Rahmen eines Laserstrahlspritzens dienen.As an energy source for a melting or melting of the coating material, which is also referred to as spray additive, an electric arc in the context of arc spraying, a plasma jet in the context of a plasma spraying, a fuel-oxygen flame or a fuel-oxygen high-velocity flame in the frame a conventional or a high-speed flame spraying, fast, preheated gases in the context of a cold gas spraying and a laser beam in the context of laser beam spraying serve.

Vorzugsweise wird die die Fügefläche 18 bereitstellende Oberfläche des Reibrings 10 zeitlich vor dem Versehen der Fügefläche 18 mit der Beschichtung einem mechanischen Oberflächenbearbeitungsverfahren unterzogen, so dass eine sehr gute Haftung zwischen der Beschichtung und der Fügefläche 18 ermöglicht ist. Dadurch ist es möglich, dass die Beschichtung fest mit der Fügefläche 18 verbunden ist und beim Angießen des Bremsscheibentopfes an einer Grenzfläche zwischen dem flüssigen Gusswerkstoff des Bremsscheibentopfes und der Beschichtung gezielt und kontrolliert aufgeschmolzen werden kann.Preferably, the joining surface 18 providing surface of the friction ring 10 temporally before the joining surface is provided 18 subjected to a mechanical surface treatment process with the coating, so that a very good adhesion between the coating and the joining surface 18 is possible. This makes it possible for the coating to be fixed to the joining surface 18 is connected and can be melted targeted and controlled when casting the brake disk hub at an interface between the liquid casting material of the brake disk hub and the coating.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Beschichtungswerkstoff um einen Pulver- oder Draht-Spritzwerkstoff, der eine bestimme metallische Zusammensetzung hat, die eine geringere Schmelztemperatur aufweist als der Gusswerkstoff des Bremsscheibentopfes. Vorzugsweise weist der Gusswerkstoff kurz vor oder bei dem Angießen eine Temperatur zwischen einschließlich 650° und einschließlich 680° Celsius auf. Der in einer Gießform angeordnete Reibring 10, wobei die Gießform zur Herstellung des Bremsscheibentopfes dient, ist auf eine vorgebbare Temperatur erwärmt. Vorzugsweise liegt die Temperatur des Reibrings 10 beim Angießen zwischen einschließlich 400° und einschließlich 430° Celsius. In diesem Temperaturbereich liegt die vorzugsweise metallische Beschichtung über ihrer Solidus- und unter ihrer Liquidus-Temperatur aufgrund ihrer metallischen Zusammensetzung.Preferably, the coating material is a powder or wire spray material that has a certain metallic composition that has a lower melting temperature than the cast material of the brake disk cup. Preferably, the casting material has a temperature between 650 ° and 680 ° C just before or during casting. The arranged in a mold friction ring 10 , wherein the mold is used for the production of the brake disk hub, is heated to a predeterminable temperature. Preferably, the temperature of the friction ring is 10 when casting between 400 ° and 430 ° C inclusive. In this temperature range, the preferably metallic coating is above its solidus and below its liquidus temperature due to its metallic composition.

Die Beschichtung ist eine niedrig schmelzende Zn/Al-Legierung, vorzugsweise eine Zn35Al10Sn6Si6BN-Legierung. Diese umfasst bis zu 45 Gewichtsprozent (Gew.-%) Zink, welches vorzugsweise eine 99,9%-ige Reinheit aufweist. Die Legierung weist ferner bis zu 35 Gew.-% Aluminium mit vorzugsweise 99,0%-iger Reinheit, bis zu 10 Gew.-% Zinn, bis zu 6 Gew.-% Silizium und bis zu 6 Gew.-% Bornitrid auf. Dadurch ist eine besonders feste Verbindung zwischen dem Reibring 10 und dem Bremsscheibentopf realisiert. Die geschilderte Zusammensetzung der Beschichtung gilt selbstverständlich auch für den Spritzzusatzwerkstoff, welcher durch das thermische Spritzen auf die Fügefläche 18 aufgetragen und aus welchem die Beschichtung ausgebildet wird.The coating is a low melting Zn / Al alloy, preferably a Zn35Al10Sn6Si6BN alloy. This comprises up to 45 weight percent (wt%) of zinc, which preferably has a 99.9% purity. The alloy further comprises up to 35% by weight of aluminum, preferably 99.0% pure, up to 10% by weight of tin, up to 6% by weight of silicon and up to 6% by weight of boron nitride. This is a particularly strong connection between the friction ring 10 and the brake disk pot realized. The described composition of the coating of course also applies to the spray additive, which by thermal spraying on the joint surface 18 applied and from which the coating is formed.

Sobald der Gusswerkstoff an die beschichtete Fügefläche 18 gegossen wird, erhöht sich die Temperatur an der Grenzfläche zwischen der Beschichtung und dem Gusswerkstoff kurzzeitig über die Liquidus-Temperatur der Beschichtung. Dies bedeutet, dass der Gusswerkstoff die Grenzfläche der Beschichtung aufschmelzen lässt. Nachdem sich die Temperaturen des Reibrings 10 und des Bremsscheibentopfes ausgeglichen haben, beginnt die Erstarrungsphase des angegossenen Bremsscheibentopfes. Da die Grenzfläche der Beschichtung aufgeschmolzen ist, gelingt es, eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem angegossenen Bremsscheibentopf und der metallischen Beschichtung und somit mit dem Reibring 10 herzustellen.Once the casting material to the coated joining surface 18 is poured, the temperature at the interface between the coating and the cast material increases briefly over the liquidus temperature of the coating. This means that the cast material melts the interface of the coating. After the temperatures of the friction ring 10 and the brake disk hub have compensated, the solidification phase of the cast brake disk pot begins. Since the boundary surface of the coating has melted, it is possible to create a material-locking connection between the cast-on brake disk chamber and the metallic coating and thus with the friction ring 10 manufacture.

Die Zusammensetzung der Beschichtung ist vorzugsweise so gewählt, dass die metallische Matrix der Beschichtung bzw. die aus verschiedenen metallischen Werkstoffen bestehende, metallische Beschichtung beim Angießen des Gusswerkstoffes kurzzeitig über ihre Liquidus-Temperatur beaufschlagt wird. Diese kurzzeitige Beaufschlagung über die Liquidus-Temperatur bedeutet, dass die teilweise aufgeschmolzene, metallische Matrix der Beschichtung eine stoffschlüssige Erzeugung mit dem angegossenen Gusswerkstoff erzeugt.The composition of the coating is preferably selected such that the metallic matrix of the coating or the metallic coating consisting of different metallic materials is briefly acted upon by its liquidus temperature when casting the cast material. This short-term exposure to the liquidus temperature means that the partially molten, metallic matrix of the coating produces a cohesive production with the cast-on casting material.

Ein Vorteil des Erwärmens des Reibrings 10 auf die als 400° Celsius höhere Temperatur ist, dass dadurch das kurzzeitige Aufschmelzen der metallischen Matrix der Beschichtung erfolgen kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Reibring 10 auf den erstarrten Bremsscheibentopf aufgeschrumpft wird. Mit anderen Worten erzeugt eine Schrumpfung des erwärmten Reibrings 10 eine Presspassung mit dem Bremsscheibentopf. Dadurch kann eine jeweilige Oxidschicht des Bremsscheibentopfes während des Angießens sowie der Beschichtung, deren Temperatur über der Liquidus-Temperatur liegt, zerstört bzw. durchdrungen werden. Dies kommt der Pressung zwischen dem Reibring 10 und dem Bremsscheibentopf zugute.An advantage of heating the friction ring 10 to the higher than 400 ° Celsius temperature is that thereby the brief melting of the metallic matrix of the coating can take place. Another advantage is that the friction ring 10 shrunk onto the solidified brake disc pot. In other words, shrinkage of the heated friction ring produces 10 a press fit with the brake disk pot. As a result, a respective oxide layer of the brake disk hub during casting and the coating, whose temperature is above the liquidus temperature, are destroyed or penetrated. This comes the pressure between the friction ring 10 and the brake disc pot benefit.

Nach vollständiger Abkühlung bzw. Aufschrumpfung des Reibrings 10 auf den Bremsscheibentopf ist eine besonders feste Verbindung des Reibrings 10 mit dem Bremsscheibentopf hergestellt, welche durch eine Kombination aus stoffschlüssiger und reibschlüssiger und formschlüssiger Verbindung miteinander verbunden sind.After complete cooling or shrinkage of the friction ring 10 on the brake disc hub is a particularly strong connection of the friction ring 10 manufactured with the brake disk hub, which are connected by a combination of cohesive and frictional and positive connection with each other.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Reibringfriction ring
1212
Innenkonturinner contour
1414
FormschlusselementeForm-fitting elements
1616
DurchgangsöffnungThrough opening
1818
Fügeflächejoining surface

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10060262 A1 [0003] DE 10060262 A1 [0003]
  • EP 0077137 B1 [0004] EP 0077137 B1 [0004]
  • DE 10153306 B4 [0005] DE 10153306 B4 [0005]

Claims (9)

Bremsscheibe, insbesondere für einen Kraftwagen, mit einem Reibring (10) und mit einem Verbindungselement, insbesondere einem Bremsscheibentopf, einem Radflansch oder einer Radnabe, welches durch Gießen des Verbindungselements über jeweilige Fügeflächen (18) mit dem Reibring (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügefläche (18) des Reibrings (10) mit einer Beschichtung versehen ist.Brake disk, in particular for a motor vehicle, with a friction ring ( 10 ) and with a connecting element, in particular a brake disk cup, a wheel flange or a wheel hub, which by casting the connecting element via respective joining surfaces ( 18 ) with the friction ring ( 10 ), characterized in that the joining surface ( 18 ) of the friction ring ( 10 ) is provided with a coating. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügefläche (18) des Reibrings (10) durch ein thermisches Spritzverfahren mit der Beschichtung versehen ist.Brake disc according to claim 1, characterized in that the joining surface ( 18 ) of the friction ring ( 10 ) is provided with the coating by a thermal spraying method. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (10) aus Grauguss und das Verbindungselement überwiegend oder vollständig aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminiumlegierung gebildet ist.Brake disc according to one of claims 1 or 2, characterized in that the friction ring ( 10 ) made of gray cast iron and the connecting element is formed predominantly or completely of a light metal, in particular aluminum alloy. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (10) und das Verbindungselement, insbesondere in Umfangsrichtung, über wenigstens eine Formschlussverbindung formschlüssig und über die Beschichtung stoffschlüssig miteinander verbunden sind.Brake disc according to one of the preceding claims, characterized in that the friction ring ( 10 ) and the connecting element, in particular in the circumferential direction, are positively connected to each other via at least one form-locking connection and cohesively via the coating. Bremsscheibe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einer niedrig schmelzenden Zn/Al-Legierung oder einer Legierung mit bis zu 45 Gew.-% Zink, bis zu 35 Gew.-% Aluminium, bis zu 10 Gew.-% Zinn, bis zu 6 Gew.-% Silizium und bis zu 6 Gew.-% Bornitrid gebildet ist.Brake disc ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coating of a low-melting Zn / Al alloy or an alloy with up to 45 wt .-% zinc, up to 35 wt .-% aluminum, up to 10 wt. % Tin, up to 6 wt .-% silicon and up to 6 wt .-% boron nitride is formed. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Schichtdicke von wenigstens 200 μm und höchstens 700 μm aufweist.Brake disc according to one of the preceding claims, characterized in that the coating has a layer thickness of at least 200 microns and at most 700 microns. Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem ein Verbindungselement, insbesondere ein Bremsscheibentopf, ein Radflansch oder eine Radnabe, durch Gießen des Verbindungselements mit einem Reibring (10) der Bremsscheibe über jeweilige Fügeflächen (18) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügefläche (18) des Reibrings (10) zeitlich vor dem Gießen mit einer Beschichtung versehen wird.Method for producing a brake disk, in particular according to one of the preceding claims, in which a connecting element, in particular a brake disk pot, a wheel flange or a wheel hub, by casting the connecting element with a friction ring (US Pat. 10 ) of the brake disc via respective joining surfaces ( 18 ), characterized in that the joining surface ( 18 ) of the friction ring ( 10 ) is provided with a coating prior to casting. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Gusswerkstoffs des Verbindungselements in einem Bereich von einschließlich 650°C bis einschließlich 680°C liegt.A method according to claim 7, characterized in that the temperature of the casting material of the connecting element in a range of including 650 ° C up to and including 680 ° C. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Reibrings (10) beim Verbinden des Verbindungselements mit dem Reibring in einem Bereich von einschließlich 400°C bis einschließlich 430°C liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the friction ring ( 10 ) is in a range of including 400 ° C up to and including 430 ° C when connecting the connecting element with the friction ring.
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