DE102018222687A1

DE102018222687A1 - Bremsscheibe und Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe

Info

Publication number: DE102018222687A1
Application number: DE102018222687.3A
Authority: DE
Inventors: Kangjian Wu
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Buderus Guss GmbH
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2020-06-25

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Bremsscheibe mit• wenigstens einer aus einem, insbesondere aus Grauguss gefertigten, Grundkörper bestehenden Reibfläche und• wenigstens einer auf wenigstens Teile der Reibfläche aufgebrachten Beschichtung mit einer vorgebbaren Schichtdicke.Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Schichtdicke der Beschichtung über die Reibfläche variabel ausgestaltet ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper ein Zentrum aufweist und die Schichtdicke mit zunehmender Entfernung vom Zentrum dicker ausgestaltet ist. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Bremsscheibe um das Zentrum rund ausgestaltet ist und die Schichtdicke mit zunehmendem Radius dicker ausgestaltet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsscheibe bzw. ein Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe mit den Merkmalen der unabhängig formulierten Ansprüche.
Bremsscheiben haben die Aufgabe, das Bremsmoment bei einer Verzögerung des Fahrzeugs auf die Achse zu übertragen sowie die bei der Bremsung auftretende kinetische Energie kurzzeitig in Form von Wärme zwischenzuspeichern und nachfolgend über Leitung, Strahlung und Konvektion wieder abzugeben.
Konventionelle Bremsscheiben werden häufig aus dem temperaturbeständigen Grauguss hergestellt. Verschleißfeste Bremsscheiben werden hergestellt, indem entweder sehr teure Vollkeramik-Bremsscheiben eingesetzt oder auf eine Grauguss (GG)-Scheibe mittels thermischer Spritzverfahren, wie beispielsweise HVOF Verfahren, eine Verschleißschutzschicht aufgespritzt wird. Dafür wird häufig WCbasiertes Pulver verwendet, was zu hoher Verschleißfestigkeit führt. Solch eine Bremsscheibe ist in der DE 10 2011 087 136 A1 gezeigt.
Aus der WO17046681A1 ist eine beschichtete metallische Bremsscheibe aus Aluminium, AI-Legierungen, Grauguss oder Stahl bekannt, die mit einer Verschleißschutzschicht aus Wolframcarbid und Kobalt an ihren Reibflächen ausgestattet ist. Die Beschichtung wird mittels HVOF-, HVAF oder KM-Technik auf die Reibflächen aufgebracht.
Die EP2394072B1 betrifft eine beschichtete Gusseisen-Bremsscheibe für Fahrzeug und deren Herstellungsverfahren, wobei auf die Reibflächen der Bremsscheiben eine Beschichtung aus Wolframcarbid, Chromcarbid und Nickel oder aus Wolframcarbid, Kobalt, Chrom und Nickel aufgetragen ist.
Die DE102014202068A1 betrifft die Beschichtung einer Bremsscheibe aus Aluminium oder AI-Legierungen mit einer Email-Schicht, wobei die Email-Schicht nach der Beschichtung nachbehandelt wird und mit der AI-Bremsscheibe metallurgisch verbindet.
Die DE102004052673B4 offenbart eine Spritzbeschichtung aus Fe-Basis-Legierungen auf einer Gusseisen-Bremsscheibe, wobei die Spritzbeschichtung als Flamm-, Lichtbogen- oder Plasma-Spritzbeschichtung oder Explosionsbeschichtung ausgebildet ist.
Die DE102008012683A1 betrifft eine beschichtete Carbon-Keramik-Bremsscheibe, wobei die Verschleißschutzschicht durch thermisches Beschichtungsverfahren auf die endbearbeiteten Carbon-Keramik-Bremsscheibe aufgebracht wird.
Allen der erwähnten Bremsscheiben gemein ist, dass eine Verschleißschutzschicht gleichmäßig auf die Bremsfläche einer Bremsscheibe aufgebracht wird, d.h., die Verschleißschutzschicht weist eine konstante Schichtdicke überall auf der Bremsfläche auf.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Bremsscheibe mit

• wenigstens einer aus einem, insbesondere aus Grauguss gefertigten, Grundkörper bestehenden Reibfläche und
• wenigstens einer auf wenigstens Teile der Reibfläche aufgebrachten Beschichtung mit einer vorgebbaren Schichtdicke.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Schichtdicke der Beschichtung über die Reibfläche variabel ausgestaltet ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper ein Zentrum aufweist und die Schichtdicke mit zunehmender Entfernung vom Zentrum dicker ausgestaltet ist. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Bremsscheibe um das Zentrum rund ausgestaltet ist und die Schichtdicke mit zunehmendem Radius dicker ausgestaltet ist.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die Schichtdicke mit der Entfernung vom Zentrum proportional zunimmt.
Zum Hintergrund der Erfindung Folgendes: In einer Bremsung ist der Verschleißweg einer Verschleißschutzschicht an einem bestimmten Radius der Bremsfläche durch die folgende Formel darzustellen: $s = ω \cdot r \cdot t$
wobei s ist der Verschleißweg, ω ist die mittlere Winkelgeschwindigkeit (unabhängig vom Radius), r ist der Radius und t ist die Bremszeit.
Aus diesem Grund nimmt der Verschleißweg der Verschleißschutzschicht mit zunehmendem Radius der Bremsfläche zu, d. h., bei gleichmäßig verteilter Schichtdicke wird die Verschleißschutzschicht am Außendurchmesser der Bremsfläche zuerst verschlissen und das Ende der Lebensdauer der beschichteten Bremsscheibe ist schon dadurch erreicht, während die Verschleißschutzschicht am Mitten- und Innendurchmesser der Bremsfläche am diesem Zeitpunkt noch nicht total weg verschlissen ist. Die Lebensdauer einer gleichmäßig beschichteten Bremsscheiben ist somit wegen der Schichtdicke der Verschleißschutzschicht am Außendurchmesser der Bremsfläche stark eingeschränkt. Darüber hinaus können die bei einer Bremsung auf der Bremsfläche ungleichmäßig verteilte Flächenpressungen auch eine Rolle spielen, dass die Schicht ungleichmäßig verschlissen wird.
Gemäß der Erfindung weist die Beschichtung der Bremsscheibe eine variierender bzw. variable Schichtdicke auf. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Schichtdicke der Verschleißschutzschicht mit zunehmendem Durchmesser der Bremsfläche zunimmt.
Durch die Verwendung solcher Schichtdickenverteilung kann die Verschleißschutzschicht an unterschiedlichen Durchmessern der Bremsfläche zu einem fast gleichen Zeitpunkt verschlissen werden. Bei gleicher verwendeter Menge des Beschichtungspulvers oder -werkstoffes deutet es auf eine deutlich erhöhte Lebensdauer der beschichteten Bremsscheiben hin.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe mit

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Beschichtung derart aufgebracht wird, dass die Schichtdicke variabel ausgestaltet ist.
Auch beim erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper ein Zentrum aufweist, und

• dass die Beschichtung derart aufgebracht wird, dass die Schichtdicke mit zunehmender Entfernung vom Zentrum dicker ausgestaltet ist, bzw.
• dass die Bremsscheibe um das Zentrum rund ausgestaltet ist und die Schichtdicke (d) mit zunehmendem Radius dicker ausgestaltet ist, bzw.
• dass die Schichtdicke (d) mit der Entfernung vom Zentrum proportional zunimmt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels anhand einer Zeichnungen erläutert.
Es zeigt dabei die Figur einen Ausschnitt einer beschichteten Bremsscheibe
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Die Figur zeigt einen Längsschnitt einer Bremsscheibe 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei weist die Bremsscheibe einen kreisringscheibenförmigen Bremsring 8 sowie eine mit dem Bremsring 8 einstückige und koaxiale, napfförmige Nabe 7 auf. Der Reibring 8 bildet die eigentliche Bremsscheibe.
Die Bremsscheibe 1 besteht aus einem Grundkörper 2 aus Grauguss oder einerAluminiumlegierung. Die rotationssymmetrisch aufgebaute Bremsscheibe 1 weist ein Zentrum 5 auf
Die Reibflächen 4 der Bremsscheibe 1 sind mit einer Oberflächenbeschichtung 3 mit einer Dicke d versehen, die die Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit der Bremsscheibe 1 erhöht. Die Oberflächenbeschichtung kann eine thermisch gespritzte Schicht sein, die beispielsweise durch Flamm- oder Lichtbogenspritzen aufgetragen ist. Die Oberflächenbeschichtung der Reibflächen 4 kann Carbide, insbesondere Metallcarbide, beispielsweise Chrom- oder Wolframcarbide aufweisen, die in eine Matrix, insbesondere eine metallische Matrix, aus beispielsweise Nickel- oder Kobalt eingelagert sind. Die die Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit erhöhende Oberflächenbeschichtung der Reibflächen 4 kann ein- oder mehrschichtig sein.
In der Figur wird als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eine beschichtete Bremsscheibe 1 mit variierender Schichtdicke d auf deren Reibflächen 4. In diesem Beispiel wird die Verschleißschutzschicht so auf die Reibflächen 4 aufgebracht, dass die Schichtdicke d der Verschleißschutzschicht 3 mit zunehmendem Radius r der Reibflächen 4, der beispielweise als Abstand zum Zentrum 5 dargestellt werden kann (Abstand durch Pfeil 6), proportional zunimmt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011087136 A1 [0003]
WO 17046681 A1 [0004]
EP 2394072 B1 [0005]
DE 102014202068 A1 [0006]
DE 102004052673 B4 [0007]
DE 102008012683 A1 [0008]

Claims

Bremsscheibe (1) mit • wenigstens einer aus einem, insbesondere aus Grauguss gefertigten, Grundkörper (2) bestehenden Reibfläche (4), • wenigstens einer auf wenigstens Teile der Reibfläche (4) aufgebrachten Beschichtung (3) mit einer vorgebbaren Schichtdicke (d), dadurch gekennzeichnet, dass • die Schichtdicke (d) variabel ausgestaltet ist.
Bremsscheibe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) ein Zentrum (5) aufweist, die Schichtdicke (d) mit zunehmender Entfernung (r) vom Zentrum dicker ausgestaltet ist.
Bremsscheibe (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe um das Zentrum rund ausgestaltet ist und die Schichtdicke (d) mit zunehmender Entfernung (r) dicker ausgestaltet ist.
Bremsscheibe (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke (d) mit der Entfernung vom Zentrum proportional zunimmt.
Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe (1) mit • wenigstens einer aus einem, insbesondere aus Grauguss gefertigten, Grundkörper (2) bestehenden Reibfläche (4), • wenigstens einer auf wenigstens Teile der Reibfläche (4) aufgebrachten Beschichtung (3) mit einer vorgebbaren Schichtdicke (d), dadurch gekennzeichnet, dass • die Beschichtung derart aufgebracht wird, dass die Schichtdicke (d) variabel ausgestaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) ein Zentrum (5) aufweist und die Beschichtung derart aufgebracht wird, dass die Schichtdicke (d) mit zunehmender Entfernung vom Zentrum dicker ausgestaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung derart aufgebracht wird, dass die Bremsscheibe um das Zentrum rund ausgestaltet ist und die Schichtdicke (d) mit zunehmendem Entfernung (r) dicker ausgestaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung derart aufgebracht wird, dass die Schichtdicke (d) mit der Entfernung (r) vom Zentrum proportional zunimmt.