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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsscheibe. Insbesondere kann die Bremsscheibe aus heterogenen Materialien hergestellt werden durch Verbindung eines Reibteils und eines Hutteils, welche ausgebildet sind aus heterogenen Materialien durch ein Gussbondverfahren. Außerdem ist ein Verfahren zum Herstellen der Bremsscheibe offenbart.
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HINTERGRUND
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Im Allgemeinen betrifft eine Bremsscheibe für ein Fahrzeug eine Einrichtung, welche verwendet wird, um das Fahrzeug abzubremsen oder zu stoppen, und bildet ein Bremssystem, welches für das Fahrzeug unverzichtbar ist. Die Bremsscheibe, welche verwendet wird für das Bremssystem, wandelt kinetische Energie des Fahrzeuges in Wärmeenergie unter Verwendung von Reibkraft um, welche erzeugt wird durch Reibung mit einem Reibmaterial, um das Fahrzeug zu bremsen.
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In einer Bremsscheibe der verwandten Technik, da ein Hutteil, welches zu einer Nabe befestigt ist, und ein Reibteil, welches die Reibung zu der Zeit des Bremsens bewirkt, aus dem gleichen Material ausgebildet sind, wie z. B. Flocken-graphit Graugusseisen, weist eine solche Bremsscheibe verbesserte Bremskapazitäten, Bremseigenschaften, Wärmeableitungseigenschaften, und Schmierungsfunktion auf.
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In den letzten Jahren hat die weltweite Automobilindustrie Bestrebungen gemacht, um Technologien zum Verbessern der Brennstoffeffizienz aufgrund der Erschöpfung von Ölenergie und des klimatischen Wandels aufgrund der Treibhausgase zu entwickeln. Unter solchen wurde eine Technologie zum Reduzieren eines Gewichtes des Fahrzeuges ohne eine Verschlechterung der Fahrzeugleistung fokussiert.
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In der Tat kann eine Reduzierung im Gewicht an einer Unterseite des Fahrzeuges direkt die Leistung und die Brennstoffeffizienz des Fahrzeuges beeinflussen, und die Reduzierung in ungefederter Masse, welche direkt eine Radantriebslast betrifft, kann effizient in der Verbesserung der Brennstoffeffizienz sein.
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Insbesondere wurde eine Bremsscheibe, welche das Reibteil, welches aus Graugusseisen gemacht ist, und das Hutteil, welches aus Aluminium gemacht ist, beinhaltet, verwendet, um ein Gewicht der Bremsscheibe zu reduzieren.
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Wenn aber die Bremsscheibe, welche aus heterogenen Materialien ausgebildet ist, verwendet wird, und wenn eine Bremsgeschwindigkeit und eine Bremslast unter harten Bedingungen sind (z. B., wenn eine Temperatur einer Reiboberfläche ansteigt auf über 800°), können Risse 30 auftreten in dem Reibteil aufgrund eines Unterschiedes zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten eines Reibteils 10, welches aus Graugusseisen gemacht ist, und einem Hutteil 20, welches aus einer Aluminiumlegierung gemacht ist (siehe 1).
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Bremsscheibe zur Verfügung, welche aus heterogenen, unterschiedlichen Materialien hergestellt ist. Die Bremsscheibe kann eine exzellente Lebensdauer unter harten Bedingungen aufweisen durch verbinden einer Verbindungsstruktur eines Reitteils und eines Hutteils, welche unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Außerdem wird ein Verfahren zum Herstellen der Bremsscheibe zur Verfügung gestellt. Außerdem wird ein Verfahren zum Herstellen der Bremsscheibe zur Verfügung gestellt.
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In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet die Bremsscheibe, welche aus heterogenen Materialen ausgebildet ist: ein Reibteil, in welchem ein Verbindungsloch in einem Zentrum davon ausgebildet ist, und Vorsprünge und Ausnehmungen sich entlang eines Umfanges des Verbindungsloches abwechselnd wiederholen, und wobei die Ausnehmung eine Form aufweist, welche in einer entgegengesetzten Richtung zu dem Verbindungsloch gebogen ist; und ein Hutteil, welches aus einem unterschiedlichen Material als das Reibteil gemacht ist, und Einsetznuten aufweist, welche entlang eines äußeren Umfangs davon ausgebildet sind, um zu ermöglichen, dass die Vorsprünge eingesetzt werden können, wobei Wärmeableitungslöcher ausgebildet sind entlang des Umfanges des Verbindungsloches an einer vorherbestimmten Distanz durch eine Verbindung der Einsetzteile der Vorsprünge mit einem vorherbestimmten Spalt von einer Innenoberfläche des Reibteils zu den Einsetznuten des Hutteils mit einer vorherbestimmten Spalte von einer Innenoberfläche des Reibteils.
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Die Einsetzteile und die Einsetznuten können miteinander über Oberflächenkontakt verbunden sein.
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Ein Wärmeausdehnungskoeffizient des Hutteils kann größer sein als ein Wärmeausdehnungskoeffizient des Reibteils.
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Das Hutteil kann aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet sin, und das Reibteil kann aus Gusseisen ausgebildet sein.
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Eine Abschrägung kann an einer oder mehreren Oberflächen einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche der Vorsprünge mit einem vorbestimmten Winkel gebildet sein.
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Insbesondere wenn das Hutteil aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist, und dass Reibteil aus einem Gusseisen ausgebildet ist, kann die Abschrägung ausgebildet sein, sodass eine Summe der vorherbestimmten Winkel von ungefähr 3° bis ungefähr 6° ist.
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Trennteile können zwischen den Einsetzteilen und den Einsetznuten an einem vorherbestimmten Abstand ausgebildet sein, und der Abstand zwischen den Trennteilen kann von ungefähr 0,3 mm bis ungefähr 1 mm sein.
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In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen der Bremsscheibe, welche heterogene oder unterschiedliche Materialien verwendet, zur Verfügung.
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In einer beispielhaften Ausführungsform weist das Verfahren die folgenden Schritte auf: einen Vorheizschritt zum Verarbeiten eines gegossenen Reibteils, welches Vorsprünge und Ausnehmungen aufweist, welche entlang eines Umfanges eines Verbindungsloches abwechselnd wiederholend sind, und Erwärmen des verarbeiteten Reibteils; einen Befestigungsschritt zum Einsetzen des vorgewärmten Reibteils in ein unteres Formteil einer Form, welche mit Einsätzen versehen ist zum Implementieren von Wärmeableitungslöchern entlang des Umfanges des Verbindungsloches an einem vorherbestimmten Abstand; einen Gießschritt des Verbindens einer oberen Form zu der unteren Form und Einspritzen von geschmolzenem Metall, welches ein Rohmaterial eines Hutteils ist; und einen Endbearbeitungsschritt der Verfestigung des Gusses, Abtrennen des verfestigten Gusses aus der Form, und Nachbearbeitung des getrennten Gusses.
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Das Verfahren kann ferner einen Vorbearbeitungsschritt zum Bearbeiten des Reibteils beinhalten, sodass die Oberflächenrauigkeit von ungefähr 6,3 bis ungefähr 25 Ra wird vor dem Vorwärmschritt.
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In dem Gießschritt kann Gravitationsguss oder Druckguss ohne Einschränkungen verwendet werden.
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Das Reibteil kann aus Gusseisen gemacht sein, und das Hutteil kann aus einer gegossenen Aluminiumlegierung gemacht sein.
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In dem Vorheizschritt kann das Reibteil auf eine Temperatur von ungefähr 300 bis 400° für ungefähr drei Stunden erwärmt werden.
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In dem Gießschritt kann die geschmolzene Aluminiumlegierung auf eine Temperatur von ungefähr 650° bis 750° erwärmt werden, um eingespritzt zu werden.
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In dem Endbearbeitungsschritt kann der Guss für ungefähr 60 bis 500 Sekunden verfestigt werden.
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Gemäß verschiedener beispielhafter Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind Wärmeableitungslöcher zwischen dem Reibteil und dem Hutteil ausgebildet, welche unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Als solche können Risse, welche auftreten aufgrund einer Differenz zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten von unterschiedlichen Materialien unter harten Bedingungen einer stark erhöhten Temperatur verhindert werden.
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Ferner, da die Wärmeableitungslöcher implementiert sind an der Bremsscheibe kann ein Gewicht der Bremsscheibe weiter reduziert werden als im Vergleich zu der gewöhnlichen Bremsscheiben, welche heterogene Materialien verwendet, und Brennstoffeffizienz und R&H (Ride & Handling) können verbessert werden.
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Weitere Aspekte in der vorliegenden Erfindung werden unten beschrieben.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nun deutlicher verstanden durch die folgende detaillierte Beschreibung in Zusammenschau mit den beigefügten Figuren, wobei:
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1 eine fotografische Ansicht ist, welche ein Testergebnis nach dem Testen einer beispielhaften Bremsscheibe aus der verwandten Technik unter harten Bedingungen darstellt, welche aus heterogenen Materialien hergestellt wurde.
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2 und 3 sind jeweils eine perspektivische Ansicht und eine Draufsicht einer beispielhaften Bremsscheibe, welche aus heterogenen Materialien hergestellt wurde, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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4 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Reibteils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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5 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Hutteils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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6 und 7 sind Querschnittsansichten, welche entlang der Linie A-A' in 2 genommen wurde und zeigen verbundene Teile einer beispielhaften Bremsscheibe, welche aus heterogenen Materialien hergestellt wurde, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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8 bis 10 sind Diagramme, welche einen Abschrägewinkel einer beispielhaften Bremsscheibe darstellen, welche aus heterogenen Materialien hergestellt wurde, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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11 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften unteren Gussteils einer beispielhaften Form zum Herstellen einer Bremsscheibe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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12 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen beispielhaften Zustand darstellt, bei dem ein Reibteil zu einem unteren Gussteil befestigt ist gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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13 ist eine fotografische Ansicht, welche ein Resultat zeigt nach dem Testen einer beispielhaften Bremsscheibe, welche aus heterogenen Materialien hergestellt wurde, unter harten Bedingungen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Hiernach wird in Genauigkeit Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Beispiele davon in den beigefügten Figuren illustriert sind und unten beschrieben werden. Während die Erfindung beschrieben wird in Zusammenhang mit den beispielhaften Ausführungsformen, sollte es verstanden werden, dass die vorliegende Beschreibung nicht gedacht ist, um die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegensatz ist die vorliegende Erfindung dazu gedacht, um nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, jedoch auch Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, welche beinhaltet sein können im Geist und Bereich der Erfindung, wie durch die beigefügten Patentansprüche definiert.
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Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck, bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben und soll die Erfindung daher in keiner Weise einschränken. Wie sie hierin verwendet werden, sollen die Singularformen „ein, eine, eines”; und „der, die, das” auch die Pluralformen umfassen, solange aus dem Kontext nicht klar etwas anderes ersichtlich ist. Weiter soll verstanden werden, dass die Begriffe „umfasst” und/oder „umfassend”, wenn sie in der vorliegenden Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein der genannten Merkmale, Zahlen, Schritte, Arbeitsvorgänge, Elemente und/oder Komponenten/Bestandteile angeben, jedoch nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines oder mehrerer Merkmale, Zahlen, Schritte, Arbeitsvorgänge, Elemente, Komponenten/Bestandteile und/oder Gruppen derselben ausschließen. Wie er hierin verwendet wird, schließt der Begriff „und/oder” jegliche und alle Kombination eines oder mehrerer der damit verbundenen aufgelisteten Punkte ein.
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Soweit nicht ausdrücklich angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich ist, soll der Begriff „etwa” wie er hierin verwendet wird, als innerhalb eines Bereichs mit in der Wissenschaft normalen Toleranzgrenzen liegend verstanden werden, zum Beispiel als innerhalb von 2 Standardabweichungen vom Mittelwert liegend. „Etwa” kann verstanden werden als innerhalb von 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, ,5%, 0,1%, ,0,05% oder 0,01% vom angegebenen Wert liegend. Soweit es aus dem Kontext nicht anderweitig klar hervorgeht, gelten alle hierin angegebenen Zahlenwerte als um den Begriff „etwa” erweitert.
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Es soll verstanden werden, dass der Begriff „Fahrzeug” oder „Fahrzeug ...”; oder jeder andere ähnliche Begriff, wie er hierin verwendet wird, Motofahrzeuge allgemein, wie beispielsweise Personenkraftwagen, einschließlich Geländewagen (sports utility vehicles, SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Industriefahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen sowie Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, umsteckbare Hybrid-Elektrofahrzeuge, mit Wasserstoff betriebene Fahrzeuge und Fahrzeuge, die mit anderen alternativen Kraftstoffen (z. B. Kraftstoffen, die aus einer andere Quelle als Erdöl stammen) betrieben werden, einschließt. Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das über zwei oder mehr Antriebsquellen verfügt, zum Beispiel ein Fahrzeug, das sowohl mit Benzin als auch mit Strom betrieben wird.
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Hiernach wird eine Bremsscheibe, welche aus heterogenen oder unterschiedlichen Materialien ausgebildet, und ein Verfahren zum Herstellen der Bremsscheibe gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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2 und 3 zeigen jeweils eine perspektivische Ansicht und eine Draufsicht einer beispielhaften Bremsscheibe, welche aus heterogenen Materialien hergestellt wurde, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Reibteils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 5 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Hutteils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In einer beispielhaften Ausführungsform, wie dargestellt in den Figuren, wird eine Bremsscheibe 1000 aus heterogenen Materialien hergestellt. Die Bremsscheibe kann beinhalten: ein Reibteil 100 und ein Hutteil 200. Insbesondere kann die Bremsscheibe das Reibteil beinhalten, in welchem in einem Zentrum ein Verbindungsloch 120 positioniert ist, wie dargestellt in 4, wobei Vorsprünge 140 und Ausnehmungen 150 abwechselnd wiederholend entlang eines Umfanges des Verbindungsloches 120 ausgebildet sein können, und die Ausnehmung 150 kann eine Form aufweisen, welche in einer entgegengesetzten Richtung zu dem Verbindungsloch gebogen ist. Wie dargestellt in 5, kann die Bremsscheibe das Hutteil 200 beinhalten, welches aus einem unterschiedlichen Material von dem des Reibteils 100 ausgebildet ist, und beinhaltet Einsetznuten 240 entlang eines äußeren Umfanges, in welche die Vorsprünge 140 eingesetzt werden. Daher können die Einsetzteile 141 der Vorsprünge 140 mit einem bestimmten Abstand von einer Innenoberfläche des Reibteils 100 verbunden werden zu den Einsetznuten 240 des Hutteils 200, und Wärmeableitungslöcher 130 können in einem bestimmten Abstand entlang des Umfanges des Verbindungsloches 120 ausgebildet sein. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können die Einsetzteile 141 und die Einsetznuten 240 über Oberflächenkontakt miteinander verbunden werden.
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Als solches kann das Reibteil verbunden werden zu dem Hutteil über das Verbindungsloch, welches an dem Zentrum ausgebildet ist. Die Vorsprünge und die Ausnehmungen können abwechselnd sich wiederholen entlang eines Innenumfanges des Verbindungsloches, und eine Vielzahl von Spaltträgern 110 ist ausgebildet an der Innenseite des Reibteils, um zu ermöglichen, dass Wärme abgegeben wird durch die Spaltträger 110.
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Es kann bevorzugt sein, dass das Hutteil aus einer Aluminiumlegierung gemacht ist, und das Reibteil aus Gusseisen gemacht ist, um ein Gewicht der Bremsscheibe zu reduzieren. Da die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Aluminiumlegierung und des Gusseisens unterschiedlich voneinander sind, kann das Hutteil, welches einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, sich mehr ausdehnen, um Spannung zu dem Reibteil aufzubringen unter einer harten Bedingung, wie z. B. einer erhöhten Temperatur, wodurch Risse bewirkt werden. Jedoch können gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Risse verhindert werden, da ein Raum positioniert ist, wo das Hutteil, welches einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, sich ausdehnen kann hin zu dem Raum der Wärmeableitungslöcher 130.
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Da die Wärmeableitungslöcher 130 ausgebildet sind an einem bestimmten Abstand entlang des Umfanges des Verbindungsloches, kann eine Vielzahl von Brücken 142 ausgebildet sein, und die Spannung auf dem Bremsdrehmoment kann verteilt werden, um mechanische Festigkeit zu erhalten.
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In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Bearbeiten der Ausnehmungen und der Vorsprünge des Reibteils Bohren sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Ferner, da die Ausnehmung eine näherungsweise kreisförmige Form aufweist, welche in entgegengesetzter Richtung zu dem Verbindungsloch gebogen ist, kann die Spannung weiter verteilt werden als bei einem rechteckigen Loch.
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6 und 7 zeigen Querschnittsansichten, welche entlang der Linie A-A' in 2 genommen wurden, und zeigen verbundene Teile einer beispielhaften Bremsscheibe, welche aus heterogenen Materialien hergestellt wurde. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann das Reibteil 100 ein Oberteil 101, ein Unterteil 103, und eine Rippe 102 aufweisen, welche das Oberteil und das Unterteil verbindet. Das Oberteil 101 kann mit dem Hutteil 200 verbunden sein, oder das Unterteil 103 kann zu dem Hutteil 200 verbunden sein.
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8 bis 10 sind Diagramme, welchen einen Abschrägewinkel einer beispielhaften Bremsscheibe darstellen, welche aus heterogenen Materialien hergestellt wurde. In einer beispielhaften Ausführungsform können eine obere Oberfläche 140a und eine untere Oberfläche 140b der Vorsprünge 140 des Reibteils 100 in engem Kontakt sein mit einer oberen Oberfläche 240a und einer unteren Oberfläche 240b der Einsetznut 240, und eine Abschrägung kann ausgebildet sein auf einer oder mehreren Oberflächen der oberen Oberfläche 140a und der unteren Oberfläche 140b der Vorsprünge 140 des Reibteils 100 mit einem bestimmten Winkel. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen, wenn die Abschrägung auf irgendeiner Oberfläche ausgebildet ist, kann die Abschrägung ausgebildet sein mit einem Winkel α von ungefähr 3 bis 6°, und wenn die Abschrägung ausgebildet ist auf jeweils der oberen Oberfläche 140a und der unteren Oberfläche 140b, können die Abschrägungen derart ausgebildet werden, dass eine Summe (α + β) der Winkel von ungefähr 3° bis ungefähr 6° sein kann.
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Aufgrund eines grundlegenden Unterschiedes zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten der heterogenen Materialien, insbesondere der Wärmeausdehnungskoeffizienten von Gusseisen und Aluminium, wenn diese Materialien über Guss miteinander verbunden sind, kann sich die Aluminiumlegierung 200 weiter zusammenziehen. Demzufolge, wenn die Vorsprünge 140 des Reibteils 100 in einer rechteckigen Form geformt sind, kann die Spannung konzentriert werden durch ein Bremsdrehmoment, sodass das Reibteil brechen kann, da das Reibteil nicht geeignet antworten kann auf die Kontraktion des Hutteils 200. Demzufolge kann in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Hutteil verbunden werden zu dem Reibteil, um natürlich die Vorsprünge 140 zu umgeben durch eine Bereitstellung der Abschrägung an den Vorsprüngen 140 des Reibteils 100, wobei das Hutteil 200 sich zusammenzieht, wenn der Guss verfestigt wird nach dem Gießen. Daher kann ein Fehler, wenn das Reibteil 100 und das Hutteil 200 miteinander verbunden sind, minimiert werden.
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In beispielhaften Ausführungsformen kann der Winkel der Abschrägung berechnet werden aus einem Unterschied zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten beider Materialien, und die Beschreibung davon wird präsentiert durch Bezug auf die folgende Tabelle. [Tabelle 1]
| Material | Wärmeausdehnungskoeffizient | Änderungsbetrag der Temperatur | Dicke des verbundenen Teils | Radius des verbundenen Teils | Dicke-Abnehmbetrag | Radius-Abnehmbetrag | Abschrägewinkel |
| Aluminiumlegierung | 2,15B-05 | 630 | 8 | 95 | 0,11 | 1,29 |
| Gusseisen | 1,05E-05 | 320 | 8 | 95 | 0,03 | 0,32 | α | 4,8 |
| | | | | | 0,08 | 0,97 | | |
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Wie in Tabelle 1 gezeigt, wenn eine Schmelztemperatur des Aluminiumgusses ungefähr 650° ist, und eine Vorheiztemperatur des Gusseisen ungefähr 340° ist, kann die Dicke der Verbindungsteile durch die Wärmeausdehnungskoeffizienten abnehmen, während die Aluminiumlegierung und das Gusseisen gekühlt werden auf Raumtemperatur von 20°. Die Aluminiumlegierung, welche einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, kann mehr abnehmen.
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Ein Beispiel, welches den Unterschied im Abnahmebetrag zwischen Aluminium und dem Gusseisen darstellt, ist wie folgt. Ein Dickeunterschied ist 0,08, und ein Radiusunterschied ist 0,97. Wenn ein Winkel zwischen der Dicke und dem Radius erhalten wird unter Verwendung von Arkustangens, ist der Abschrägungswinkel α ungefähr 4,8°. Dennoch kann der Abschrägungswinkel verändert werden in Abhängigkeit von einem Temperaturänderungsbetrag, und der Abschrägungswinkel kann ungefähr 3 bis 6° in dem vorherbestimmten Temperaturbereich sein.
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In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen, wie dargestellt in 8 bis 10, können Trennteile 250 zwischen den Einsetzteilen 141 und den Vorsprüngen 140 und der Einsetznuten 240 an einem bestimmten Abstand ausgebildet sein, und der Abstand kann ungefähr 0,3 bis 1 mm sein. Überdies, aufgrund einer Trenndistanz „d” in 8 bis 10, kann das Trennteil die Trenndistanz aufweisen und die Schlupfdistanz zwischen dem Reibteil und dem Hutteil kann gesichert werden während Wärmeausdehnung. Als Konsequenz wird Wärme nicht übertragen, sodass eine Bremscharakteristik für eine lange Zeit aufrechterhalten werden kann.
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In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen der Bremsscheibe zur Verfügung gestellt.
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In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Verfahren die folgenden Schritte aufweisen: einen Vorheizschritt zum Bearbeiten eines gegossenen Reibteils, welches Vorsprünge und Ausnehmungen aufweist, welche abwechselnd wiederholend sind entlang eines Umfanges eines Verbindungsloches, um das Reibteil zu erwärmen; einen Befestigungsschritt zum Einsetzen des vorgewärmten Reibteils in ein unteres Formteil einer Form, welches bereitgestellt ist mit Einsätzen zum Implementieren von Wärmeableitungslöchern entlang des Umfanges des Verbindungsloches mit einem vorherbestimmten Abstand; einen Gussschritt des Verbindens eines oberen Formteils zu dem unteren Formteil und Einspritzen von geschmolzenem Metall, welches ein Rohmaterial eines Hutteils ist; und einen Endbearbeitungsschritt des Aushärtens des Gusses, Trennen des Gusses von der Form, und Nachbearbeitung des Gusses.
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In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann das Verfahren ferner beinhalten: einen Vorbearbeitungsschritt des Bearbeitens des Reibteils, sodass eine Oberflächenrauheit davon zwischen 6,3 bis 25 Ra wird vor dem Vorheizschritt. Eine Einheit Ra der Rauigkeit, wie hierin verwendet, bezieht sich auf eine arithmetische Durchschnittsrauheit, wie definiert in ISO 4287:1997. Da das Reibteil eine geeignete Reibkraft aufweist in dem Rauigkeitsbereich, kann das Reibteil und das Hutteil wesentliche Reibkraft aufweisen durch Guss, und Schlupf miteinander. Wenn die Oberflächenrauheit größer ist als der vorherbestimmte Wert von ungefähr 25 Ra, können das Reibteil und das Hutteil nicht schlupfen, und die Spannung kann konzentriert werden. Wenn die Rauheit geringer ist als der vorherbestimmte Wert von ungefähr 6,3 Ra, kann die Verbindungskraft zwischen dem Reibteil und dem Hutteil schwach sein, obwohl die Abschrägung ausgebildet sein kann.
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11 ist eine perspektivische Ansicht eines unteren Formteils und einer Form zum Herstellen einer beispielhaften Bremsscheibe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 12 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Zustand darstellt, wo ein beispielhaftes Reibteil befestigt wird zu dem unteren Formteil gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie dargestellt in den Figuren, kann ein unteres Formteil 300 bereitgestellt sein mit Einsätzen 310 zum Implementieren der Wärmeableitungslöcher entlang des Umfanges des Verbindungsloches an einem bestimmten Abstand an dem vorgewärmten Reibteil, und das Reibteil kann befestigt werden zu dem unteren Formteil, sodass die Ausnehmungen 150 des Reibteils eingesetzt werden in die Einsätze 310 des unteren Formteils.
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In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann Gravitationsguss oder Druckguss ohne Einschränkungen verwendet werden.
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In einer weiteren bestimmten beispielhaften Ausführungsform kann das Reibteil erst gegossen werden unter Verwendung von Gusseisen, und kann vorbearbeitet werden, um die vorher genannte Oberflächenrauheit zur Verfügung zu stellen. Nachfolgend kann in dem Vorheizsschritt das Reibteil auf eine Temperatur von ungefähr 300 bis 400° für ungefähr ein bis drei Stunden erwärmt werden, und ein Vergütungsverfahren kann ausgeführt werden auf das Material, um die Spannung zu entfernen. In diesem Zustand kann das Reibteil zu einer Aluminiumlegierung verbunden werden und gegossen werden, um die Verbindungskraft zu steigern.
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In weiteren bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann in dem Gussschritt eine geschmolzene Aluminiumlegierung, welches ein Rohmaterial des Hutteils ist, erwärmt werden auf eine Temperatur von ungefähr 650 bis 750°, und die geschmolzene Aluminiumlegierung kann eingespritzt werden. In einer weiteren bestimmten beispielhaften Ausführungsform kann in dem Endbearbeitungsschritt der Guss gehärtet werden für ungefähr 60 Sekunden bis 500 Sekunden, und von der Form getrennt werden.
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1 und 13 sind fotografische Ansichten, welche Ergebnisse darstellen nach dem Testen einer beispielhaften Bremsscheibe, welche aus heterogenen Materialien hergestellt worden ist in der verwandten Technik, und einer beispielhaften Bremsscheibe, welche hergestellt wurde aus heterogenen Materialien gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Test wurde ausgeführt unter harten Bedingungen, wie z. B. eine erhöhte Temperatur.
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Das die Bremsscheibe insbesondere in einer Hochtemperatur- und Hochgeschwindigkeits-Bremsumgebung betrieben werden kann, kann eine Temperatur der Reiboberfläche ansteigen auf ungefähr 800°. Wie dargestellt in den Testergebnissen in 1 können Risse in der Bremsscheibe der verwandten Technik auftreten. Da jedoch die Bremsscheibe 100 in der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Raum aufweist, wo das Hutteil, welches einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, sich hin zu dem Raum der Wärmeableitungslöcher 130 ausdehnen kann, treten Risse nicht auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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