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Das Herstellungsverfahren betrifft eine zusammengesetzte Bremsscheibe mit einem äußeren Reibring und einem mit dem Reibring verbundenen inneren Trageteil, wobei mehrere über den Umfang des Trageteils und des Reibrings verteilt angeordnete Verbindungseinrichtungen eine im Umfangsrichtung drehfeste, in radialer Richtung verschiebbare Verbindung zwischen dem Reibring und dem Trageteil erzeugen, wobei die Verbindungseinrichtungen aus in einer Aufnahme am Umfang des Trageteils befestigten Hülsen bestehen, die mit ihren Öffnungen radial nach außen gerichtet sind und wobei in den Öffnungen radial verschiebbare Zapfen aufgenommen sind, die am radial einwärts gerichteten Innenumfang des Reibrings vorgesehen sind. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu Herstellung der Verbindungselemente in solch einer Bremsscheibe.
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Die Verbindung zwischen Reibringen und Trageteil einer Verbundbremsscheibe erfolgt herkömmlich über Gießen, Verschrauben, Schweißen, sowie Kleben der Verbindungselemente reibringseitig in Trageteilseitig vorgesehene Aufnahmen. Aufgrund von Passungsspielen beim Gießen sollerreicht werden, dass sich die Verbindungselemente der Reibringe unabhängig vom Trageteil bei Erwärmung während des Bremsens frei radial bewegen können.
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Aus der
DE 34 36 729 A1 ist bereits eine Bremsscheibe. bekannt, die zweiteilig ausgebildet ist und aus einem Bremsring und einem mit dem Bremsring verbundenen Topf besteht. Die Verbindung zwischen Bremsring und Topf erfolgt über Bolzen bzw. Stifte, die einerseits in Bohrungen in der Umfangswand des Bremsringes sitzen und andererseits radial aus der Umfangswand des Topfes ragen. Auf diese Weise soll sich der thermisch beanspruchte Bremsring unabhängig von der Nabe ausdehnen können und eine Wärmeübertragung auf die Nabe weitgehend unterbunden werden.
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Die
EP 0 680 571 B1 offenbart eine zusammengesetzte Bremsscheibe, deren Topf aus Aluminium besteht und der mit dem Bremsring durch Stifte, welche im Aluminium-Topf eingegossen sind, verbunden ist. Das andere Stiftende ragt in Bohrungen, welche in den Bremsring gebohrt sind und ein minimales Spiel aufweisen, so dass bei Erwärmung des Bremsringes dieser sich in radiale Richtung ausdehnen kann.
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Aus
DE 10 2008 061 915 A1 ist eine Bremsscheibe der eingangs erwähnten Art bekannt. Diese entkoppelte Verbindung erfordert eine sehr hohe Genauigkeit bei der Herstellung und ist damit mit höheren Kosten verbunden. Außerdem werden die vordefinierten Passungsspiele im Betrieb nach kurzer Zeit nicht mehr existieren oder sie werden verändert.
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Außerdem führt eine axial ungleichmäßige Verformung der Reibringe einer Bremsscheibe zu einer Schirmung, das heißt zu einem Unterschied zwischen der axialen Verformung des Reibrings stirnseitig und/oder topfseitig zwischen radial außen und radial innen liegenden Bereichen der Reibscheibe, wobei die Schirmung durch thermische Verzerrungen verursacht wird. Die Schirmung hat im Laufe des Betriebs der Bremsscheibe unerwünschte Folgen, wie ungleichmäßigen Verschleiß, Entstehung von lokalen Spitzenspannungen, Rissbildung und Rippenbrüche an den Rippen im Kühlbereich.
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DE 28 24 676 A1 ist darauf gerichtet, ein Verbindungselement für zwei mit unterschiedlichen Kräften beaufschlagte mechanische Teile beispielsweise einer Bremsscheibe an einer Nabe zu schaffen, das in der Lage ist, gewisse Verformungen bzw. Verlagerungen elastisch aufzunehmen. Dazu wird in dem Bereich des Bolzens, der mit einem Teil in Eingriff steht, eine Büchse koaxial angeordnet, deren Innendurchmesser grösser als der Außendurchmesser des Bolzens ist und der dadurch gebildete Ringraum von einer Büchse und Bolzen verbindenden elastischen Masse ausgefüllt ist. Damit soll erreicht werden, dass zwischen den beiden Teilen eine Art Gummilager geschaltet wird, das einerseits Stöße, insbesondere die erwähnten, hohen Fahrstöße und Vibrationen sowie die Wärmedehnungen auffängt und andererseits auch ermöglicht, nicht genau fluchtende Bohrungen miteinander zu verbinden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren bereit zu stellen, mit dem die Verbindung zwischen dem Trageteil und dem Reibring in einer Weise hergestellt wird, die eine Automatisierung der Herstellung der Bremsscheibe gestattet, wobei definierte Passungsspiele beziehungsweise Passungen zwischen Flächen der Reibring-Verbindungselemente und den Flächen der Topfaufnahmen eingestellt werden, die im Betrieb der Bremsscheibe aufrechterhalten werden.
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Zur Lösung der Aufgabe dient auch ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungseinrichtungen für eine Bremsscheibe der eingangs genannten Art, bei dem die Aufnahmen gegenüber den Hülsen mit vergrößerten Innendurchmessern zur Bildung von Zwischenräumen zwischen den Aufnahmen und den Hülsen geformt werden, und die Aufnahmen mit Klebstoff gefüllt werden, wobei die Menge des Klebstoffs pro Aufnahme so groß ist wie das Volumen der Zwischenräume, die Hülsen in die Aufnahmen eingepresst werden, wobei der Klebstoff in einen Umfangsbereich zwischen den Aufnahmen und den Hülsen verteilt wird und bei dem der Reibring um den mit den Hülsen versehenen Trageteil gegossen wird, wobei die Zapfen des Verbindungselements gebildet werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme an ihrem Trageteilseitigen Seitenwandabschnitt mit einem Winkel zu einer axialen Richtung der Bremsscheibe ausgebildet wird, oder dass die Aufnahme an ihrem Trageteilseitigen Seitenwandabschnitt einem Winkel zu einer axialen Richtung der Bremsscheibe ausgebildet wird, und dass der dazu gegenüber liegende stirnseitige Seitenwandabschnitt senkrecht zu der axialen Richtung der Bremsscheibe ausgebildet wird, oder, dass die Aufnahme auf ihrem Trägeteilseitigen Seitenwandabschnitt und auf dem dazu gegenüber liegenden stirnseitigen Seitenwandabschnitt unter einem Winkel zu einer axialen Richtung der Bremsscheibe verlaufende Seitenwandabschnitte ausgebildet wird. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung kann in vorteilhafter Weise immer die gleiche Hülsenform bei der Bereitstellung des erforderlichen axialen Spiels des Reibrings gegenüber dem Trageteil verwendet werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Umfangswand der Hülse unter einem Winkel zu einer axialen Richtung der Bremsscheibe ausgebildet wird, derart, dass der der Außenumfang der Hülse in radialer Richtung zunimmt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Form des Zapfens an dem Reibring und die Form der Aufnahme in dem Trageteil beibehalten werden kann, während das erfindungsgemäß bereitzustellende axiale Spiel alleine durch die Form der Hülse verwirklicht wird. Dies trägt zu Einsparungen bei der Herstellung der Bremsscheibe bei.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen an ihren offenen Enden radiale Ansätze haben, die im verbauten. Zustand die Zwischenräume zwischen dem Zapfen und der Hülse abdecken. Damit kann in vorteilhafter Weise verhindert werden, dass Klebstoff nach dem Einfügen der Hülse in die Aufnahme aus der Aufnahme austritt, was den nachfolgenden Herstellungsprozess der Bremsscheibe erleichtert.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Schicht aus dem Klebstoff 0,1 bis 0,3 mm beträgt. Wobei einerseits eine stabile Verbindung zwischen dem Trageteil und der Bremsscheibe und andererseits das gewünschte axiale Spiel zwischen diesen Bauteilen gewährleistet werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen der Aufnahme und der Hülse in tangentialer beziehungsweise Umfangsrichtung auf ein Minimum reduziert ist, wobei die Performance der Bremsscheibe durch die Dicke der Klebstoffschicht nicht nachteilig beeinflusst wird.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen aus Grauguss oder Legierungsstahl bestehen, wobei das Material der Hülsen so gewählt werden kann, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der Hülsen zwischen dem von Grauguss und dem von Aluminium liegt, wodurch die Wärmeausdehnung der Teile des Verbindungselements optimal aufeinander abgestimmt werden kann und eine Belastung im Betrieb der Bremsscheibe durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten vermieden wird.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Klebstoff verwendet wird, der bei 20°C eine statische Scherfestigkeit von etwa 65 N/mm2 eine dynamische Scherfestigkeit von etwa 40 N/mm2 und eine statische Druckfestigkeit von etwa 85 N/mm2 und eine dynamische Druckfestigkeit von etwa 70 N/mm2 aufweist, und der bei 150°C eine statische Scherfestigkeit von etwa 35 N/mm2, eine dynamische Scherfestigkeit von etwa 20 N/mm2, eine statische Druckfestigkeit von etwa 55 N/mm2, und eine dynamische Druckfestigkeit von etwa 45 N/mm2 aufweist. Ein derartiger Klebstoff eignet sich besonders dazu, das erfindungsgemäß vorzusehende axiale Spiel mit einer entsprechenden Dämpfung zwischen Trageteil Reibring bereitzustellen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Klebstoff verwendet wird, der eine Temperaturbeständigkeit bis 230°C besitzt. Da die Temperaturen an den Verbindungsstellen zwischen Reibringen und Trageteil bei Hybridbremsscheiben maximal 200°C erreichen, bleibt die Funktion der Klebeschicht in dem gesamten Bereich der Betriebstemperaturen der Bremsscheibe erhalten.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
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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 den Zeichnungen bedeutet:
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1 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels der Bremsscheibe;
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2 eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Bremsscheibe;
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3 eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Bremsscheibe;
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4 eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Bremsscheibe.
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Gemäß 1 umfasst eine zusammengesetzte Bremsscheibe 2 für eine Bremse in einem Fahrzeug einen äußeren Reibring 4 und einem mit dem Reibring 4 verbundenen inneren Trageteil 6. Mehrere über den Umfang des Trageteils 6 und des Reibrings 4 verteilt angeordnete Verbindungseinrichtungen bilden eine im Umfangsrichtung drehfeste, in radialer Richtung verschiebbare Verbindung zwischen dem Reibring 4 und dem Trageteil 6.
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Die Verbindungseinrichtungen umfassen am Trageteil 6 befestigte Hülsen 8, die mit ihren Öffnungen 10 radial nach außen gerichtet sind und in den Öffnungen 10 radial verschiebbare Zapfen 12 aufgenommen sind, die am radial einwärts gerichteten Innenumfang des Reibrings 4 vorgesehen sind.
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Die Hülse ist gemäß 1 in einer Aufnahme 14 am Umfang des Trageteils 6 aufgenommen, wobei die Aufnahme 14 einen gegenüber der Hülse vergrößerten Innendurchmesser hat. Ein dadurch gebildeter Zwischenraum 16 zwischen dem Zapfen 12 und der Hülse 8 ist mit einem Klebstoff gefüllt.
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In den folgenden Ausführungsbeispielen werden für die Teile, die gleich den Teilen in 1 sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, während unterschiedliche Teile neue Bezugszeichen haben.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 2 sind ein Trageteilseitiger Seitenwandabschnitt 20 und ein stirnseitiger Seitenwandabschnitt 22 jeweils unter einem Winkel zu einer axialen Richtung der Bremsscheibe 2 angeordnet, wobei sich eine abgeänderte Aufnahme 24 ergibt.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 3 hat die Hülse 26 eine unter einen Winkel zu der axialen Richtung der Bremsscheibe 2 verlaufende Umfangswand 28 derart, dass der Außenumfang der Hülse 26 in radialer Richtung abnimmt. Die Aufnahme 14 und der Zapfen 12 sowie der radiale Ansatz 18 sind wie in 1 ausgebildet.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 4 bildet die Aufnahme 34 an ihrem trageteilseitigen Seitenwandabschnitt 36 einem Winkel zu der axialen Richtung der Bremsscheibe 2. Der stirnseitige Seitenwandabschnitt 38 der Aufnahme 34 verläuft senkrecht zu der axialen Richtung der Bremsscheibe 2.
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Der Zwischenraum zwischen der Aufnahme und der Hülse soll bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbespielen in tangentialer beziehungsweise Umfangsrichtung auf ein Minimum reduziert sein.
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Die Schichtdicke der Klebstoffschicht kann zwischen 0,1 bis 0,3 mm betragen. Hierbei kann ein Klebstoff verwendet werden, der bei 20°C eine statische Scherfestigkeit von etwa 65 N/mm2 eine dynamische Scherfestigkeit von etwa 40 N/mm2 und eine statische Druckfestigkeit von. etwa 85 N/mm2 und eine dynamische Druckfestigkeit von etwa 70 N/mm2 aufweist und der bei 150°C eine statische Scherfestigkeit von etwa 35 N/mm2, eine dynamische Scherfestigkeit von etwa 20 N/mm2, eine statische Druckfestigkeit von etwa 55 N/mm2 und eine dynamische Druckfestigkeit von etwa 45 N/mm2 aufweist.
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Die Hülsen können aus Grauguss oder Legierungsstahl bestehen, wobei das Material der Hülsen so gewählt ist, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der Hülsen zwischen dem von Grauguss (Reibring 6) und dem von Aluminium (Trageteil 4) liegt.
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Erfindungsgemäß werden die Verbindungseinrichtungen zwischen dem Reibring und dem Trageteil dadurch hergestellt, dass der Trageteil mit den Aufnahmen für die Hülsen versehen wird, dass die Aufnahmen mit Klebstoff gefüllt werden, wobei die Menge des Klebstoffs pro Aufnahme so groß ist wie das Volumen der Zwischenräume, dass die Hülsen in die Aufnahmen eingepresst werden, wobei der Klebstoff in einen Umfangsbereich zwischen den Aufnahmen und den Hülsen verteilt wird, und dass der Reibring um den mit den Hülsen versehenen Trageteil gegossen wird, wobei die Zapfen des Verbindingselements gebildet werden.
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Beim Gießen des Trageteils werden die Aufnahmen an ihrem Trageteilseitigen Seitenwandabschnitt mit einem Winkel zu einer axialen Richtung der Bremsscheibe ausgebildet, und die stirnseitigen Seitenwandabschnitt können senkrecht zu der axialen Richtung der Bremsscheibe ausgebildet werden.
