DE102012024497A1 - Ventilated brake disk for disk brake of motor car, has annular body and disk pot designed as integral light metal casting support part, where friction rings exhibiting friction surfaces are arranged as separate components on support part - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine innenbelüftete Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.The invention relates to an internally ventilated brake disc for a disc brake of a motor vehicle according to the specified in the preamble of claim 1. Art.
Innenbelüftete Bremsscheiben mit einem aus einem ersten Material ausgebildeten, die Reibflächen aufweisenden, Reibring und einem aus einem zweiten Material ausgebildeten Bremsscheibentopf sind hinreichend bekannt. Es ist weiterhin bekannt, aus Gründen der Gewichtsreduzierung den Bremsscheibentopf aus einer Leichtmetalllegierung auszubilden. Die Verbindung zwischen Reibring und Bremsscheibentopf kann verschiedenartig ausgebildet sein, z. B. durch Zusatzelemente, wie Stifte, Tubes und Schrauben oder direkt durch Zapfen, Stege, Laschen oder Einbauten.Internally ventilated brake disks having a friction material comprising a friction material, a friction ring and a brake disk formed from a second material are well known. It is also known, for reasons of weight reduction form the brake disk hub from a light metal alloy. The connection between friction ring and brake disk can be designed in various ways, for. B. by additional elements such as pins, tubes and screws or directly by pins, webs, tabs or internals.
Eine gattungsgemäße, sämtliche Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 aufweisende Bremsscheibe ist in der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine innenbelüftete Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass die Bremsscheibe ein geringeres Bauteilgewicht aufweist.The invention has the object of providing an internally ventilated brake disc for a disc brake of a motor vehicle according to the type specified in the preamble of claim 1 in such a way that the brake disc has a lower component weight.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.This object is achieved by the characterizing features of claim 1 in conjunction with its generic features.
Die Unteransprüche 2 bis 5 bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims 2 to 5 form advantageous developments of the invention.
In bekannter Art und Weise umfasst die innenbelüftete Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs einen Bremsscheibentopf sowie einen Kühlkanäle und Reibflächen aufweisenden Ringkörper.In a known manner, the ventilated brake disc for a disc brake of a motor vehicle comprises a brake disc hub and a cooling channels and friction surfaces having annular body.
Erfindungsgemäß sind der Bremsscheibentopf sowie der die Kühlkanäle aufweisende Ringkörper als ein einteiliges Leichtmetallgussteil ausgebildet, an dem als separate Bauteile ausgebildete, die Reibflächen aufweisende, aus einem anderen Material bestehende, Reibringe angeordnet sind.According to the invention, the brake disk cup as well as the annular bodies having the cooling channels are designed as a one-piece light metal casting, on which friction rings having friction surfaces and friction material made of separate material are arranged.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Bremsscheibentopfes und des Ringkörpers als ein einteiliges Leichtmetallgussteil, nachfolgend auch als Tragteil bezeichnet, hat den Effekt, dass der Hauptteil der Bremsscheibe aus der Leichtmetalllegierung ausgebildet. D. h. die erfindungsgemäße Bremsscheibe weist einen im Vergleich zum Stand der Technik größeren Leichtmetall-Anteil auf und ist somit wesentlich leichter als die aus dem Stand der Technik bekannten Bremsscheiben.The inventive construction of the brake disk hub and the annular body as a one-piece light metal casting, hereinafter also referred to as a support member, has the effect that the main part of the brake disc formed from the light metal alloy. Ie. the brake disc according to the invention has a greater light metal content compared to the prior art and is thus much lighter than the brake discs known from the prior art.
Vorteilhaft ist zudem, dass aufgrund des Mehranteils der Leichtmetalllegierung an der Bremsscheibe, mit gleicher Masse ein größerer Durchmesser realisierbar ist, d. h. die Scheibe weist einen größeren effektiven Radius auf, was sich vorteilhaft auf das Bremsverhalten auswirkt.It is also advantageous that due to the additional portion of the light metal alloy on the brake disc, with the same mass a larger diameter can be realized, d. H. The disc has a larger effective radius, which has an advantageous effect on the braking behavior.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der bei der erfindungsgemäßen Bremsscheibe vorliegenden großflächigen Verbindung zwischen zwei unterschiedlichen Werkstoffen, z. B. Tragteil aus Aluminiumlegierung, Reibringe aus Grauguss. Gemäß dem Stand der Technik erfolgt die Wärmeleitung über lokale Stellen, wie Zapfen, Stifte. Hierdurch treten lokale erhöhte thermischen Spannungen auf, die zu Rissen führen können. Die erfindungsgemäße Bremsscheibe hat den Vorteil, dass aufgrund der großflächigen Verbindung eine homogenere Wärmeleitung sichergestellt ist, was sich positiv auf die Festigkeit und die Lebensdauer auswirkt.Another advantage results from the present in the brake disc according to the invention large-scale connection between two different materials, eg. B. supporting part made of aluminum alloy, friction rings of gray cast iron. According to the prior art, the heat conduction via local sites, such as pins, pins. This causes localized elevated thermal stresses, which can lead to cracks. The brake disc according to the invention has the advantage that due to the large-area connection a more homogeneous heat conduction is ensured, which has a positive effect on the strength and the life.
Vorzugsweise ist das Tragteil, d. h. das den Bremsscheibentopf und den Ringkörper umfassende einteilige Gussteil aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet. Die Ausbildung des Tragteils als Gussteil aus einer Aluminiumlegierung erweist sich als besonders vorteilhaft, da Aluminium bzw. eine entsprechende Aluminiumlegierung neben einem geringen spezifischen Gewicht eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Durch das Gewichtssparpotential in Verbindung mit der guten Wärmeleitfähigkeit können nun in vorteilhafter Weise Rippen und Stege im Kühlkanal versteift und im Hinblick auf die Gesamtsteifigkeit der Bremsscheibe optimiert werden, da durch das schnelle Kühlen bzw. die der besseren Wärmeabfuhr an die Umgebung die maximal zu erwartenden Temperarturen geringer sind. Der Mehranteil an Aluminiumlegierung an der Bremsscheibe wirkt sich zudem positiv auf die Dämpfungseigenschaften der Bremsscheibe im Hinblick auf die Noise-Vibration-Harshness (NVH)-Entwicklung der Bremsscheibe aus.Preferably, the support member, d. H. the one-piece casting comprising an aluminum alloy comprising the brake disk cup and the annular body. The design of the support member as a casting of an aluminum alloy proves to be particularly advantageous because aluminum or a corresponding aluminum alloy in addition to a low specific weight has a good thermal conductivity. Due to the weight saving potential in conjunction with the good thermal conductivity ribs and webs can now be stiffened in the cooling channel and optimized in terms of the overall stiffness of the brake disc, since by the rapid cooling or the better heat dissipation to the environment, the maximum expected Temperarturen are lower. The additional aluminum alloy on the brake disc also has a positive effect on the damping properties of the brake disc with regard to the noise vibration harshness (NVH) development of the brake disc.
Wegen seiner guten mechanischen und thermischen Eigenschaften sind die Reibringe vorzugweise als Graugussteil ausgebildet.Because of its good mechanical and thermal properties of the friction rings are preferably designed as a gray cast iron part.
Vorzugsweise sind die Reibringe stoffschlüssig mit dem Tragteil verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung zwischen den Reibringen und dem Tragteil erweist sich als besonders vorteilhaft, da für die Fügung der Bauteile Reibringe und Tragteil keine weitere Verbindungsmittel, wie z. B. Stifte, Schrauben oder dergleichen, erforderlich sind und daher die stoffschlüssige Verbindung eine gewichtsoptimierte Fügung gewährleistet.Preferably, the friction rings are integrally connected to the support member. The cohesive connection between the friction rings and the support member proves to be particularly advantageous because the joining of the components friction rings and support member no further connection means such. As pins, screws or the like, are required and therefore the cohesive connection ensures a weight-optimized joint.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Reibringe mittels Reibschweißen mit dem Tragteil verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung mittels Reibschweißen hat den Vorteil, dass hohe Festigkeiten bei geringer thermischer Werkstoffbelastung erzielbar sind. According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the friction rings are connected by friction welding to the support member. The cohesive connection by means of friction welding has the advantage that high strengths can be achieved with low thermal stress on the material.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe für eine Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs anzugeben, dass eine kostengünstige Herstellung der Bremsscheibe ermöglicht.The invention is further based on the object of specifying a method for producing a brake disc for a disc brake of a motor vehicle, which enables a cost-effective production of the brake disc.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 6 gelöst.This object is solved by the features of claim 6.
Der Unteranspruch 7 bildet eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung.The dependent claim 7 forms an advantageous development of the invention.
Das Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe für eine Scheibenbremse umfasst die Verfahrensschritte:
- • Herstellung einer den Bremsscheibentopf und den Ringkörper – nachfolgend auch als Tragteil bezeichnet – umfassenden ersten Gussform;
- • Herstellung eines Kerns zur Ausbildung von Kühlkanälen im Tragteil;
- • Herstellung einer zweiten Gussform für die Reibringe;
- • Einlegen des Kerns in die erste Gussform;
- • Gießen des Tragteils und der Reibringe;
- • Abkühlen des gegossenen Tragteils und der Reibringe;
- • Entfernen des Kerns aus dem Tragteil;
- • Spanende Bearbeitung der Reibflächen der Reibringe;
- • Stoffschlüssige Verbindung von Reibringen und Tragteil.
- • Production of a brake disk pot and the annular body - hereinafter also referred to as a supporting part - comprehensive first mold;
- • Production of a core for the formation of cooling channels in the supporting part;
- • production of a second mold for the friction rings;
- Inserting the core into the first mold;
- • casting the supporting part and the friction rings;
- Cooling the cast support member and the friction rings;
- • removing the core from the supporting part;
- • Machining the friction surfaces of the friction rings;
- • Cohesive connection of friction rings and supporting part.
Da gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren lediglich die Reibflächen der Reibringe spanend bearbeitet werden, ist eine kostengünstige Fertigung der Bremsscheibe gewährleistet. Neben der kostengünstigen Fertigung haben die großen, unbearbeiteten Flächen zwischen Reibring und Tragteil den weiteren Vorteil, dass eine bessere mikroskopische Haftung gewährleistet ist.Since only the friction surfaces of the friction rings are machined according to the inventive method, a cost-effective production of the brake disc is ensured. In addition to the cost-effective production, the large, unprocessed surfaces between friction ring and support member have the further advantage that a better microscopic adhesion is ensured.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden die Reibringe und das Tragteil mittels Reibschweißen stoffschlüssig miteinander verbunden. Das Verbinden mittels Reibschweißen erweist sich fertigungstechnisch als besonders vorteilhaft, da Reibschweißen kurze Schweißzeiten benötigt und keine bzw. geringe Schweißnahtvorbereitungen erforderlich sind. D. h. mittels Reibschweißen ist eine kostengünstige Herstellung der Bremsscheibe gewährleistet.According to a particularly advantageous embodiment of the method, the friction rings and the supporting part by means of friction welding materially connected to each other. The joining by means of friction welding proves to be particularly advantageous in terms of production, since friction welding requires short welding times and no or little weld preparation is required. Ie. friction welding ensures cost-effective production of the brake disk.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.Further advantages, features and possible applications of the present invention will become apparent from the following description in conjunction with the embodiments illustrated in the drawings.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben.The invention will be described below with reference to the embodiments illustrated in the drawings.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.In the description, the claims, and the drawing, the terms and associated reference numerals used in the list of reference numerals below are used.
In der Zeichnung bedeutet:In the drawing:
In der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren werden zur Vermeidung von Wiederholungen gleiche Bauteile und Komponenten mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, sofern keine weitere Differenzierung erforderlich oder sinnvoll ist.In the following description and in the figures, to avoid repetition, the same components and components are identified by the same reference numerals, unless further differentiation is necessary or expedient.
Die innenbelüftete Bremsscheibe
In bekannter Art und Weise ist aus Gründen der Gewichtsreduzierung der Bremsscheibentopf
Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsscheibe
Wie
Bei dem Tragteil
Wie
Da bei der erfindungsmäßen Bremsscheibe
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsscheibe
In Übereinstimmung mit der in
Eine weitere konstruktive Gestaltungsmöglichkeit ist
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- innenbelüftete Bremsscheibeventilated brake disc
- 1212
- Bremsscheibentopfbrake disc pot
- 1414
- Kühlkanälecooling channels
- 1616
- Reibflächefriction surface
- 1818
- Reibkörperfriction body
- 2020
- Tragteilsupporting part
- 2222
- Reibringfriction ring
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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