DE102019202492A1 - Friction brake body for a friction brake of a motor vehicle, friction brake and method for producing the friction brake body - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Reibbremskörper für eine Reibbremse (2) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Bremsscheibe (1), wobei der Reibbremskörper einen Basiskörper (3) aus Grauguss oder kohlenstofflegiertem Stahl mit zumindest einer Reibkontaktoberfläche (4) aufweist. Es ist vorgesehen, dass der Basiskörper (3) zumindest im Bereich der Reibkontaktoberfläche (4) ein Härtegefüge aufweist, das Martensit und Restaustenit enthält.The invention relates to a friction brake body for a friction brake (2) of a motor vehicle, in particular a brake disc (1), the friction brake body having a base body (3) made of gray cast iron or carbon-alloyed steel with at least one friction contact surface (4). It is provided that the base body (3) has a hardness structure, at least in the area of the frictional contact surface (4), which contains martensite and retained austenite.
Description
Die Erfindung betrifft einen Reibbremskörper für eine Reibbremse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Bremsscheibe, wobei der Reibbremskörper einen Basiskörper aus Grauguss oder kohlenstofflegiertem Stahl mit zumindest einer Reibkontaktoberfläche aufweist.The invention relates to a friction brake body for a friction brake of a motor vehicle, in particular a brake disk, the friction brake body having a base body made of gray cast iron or carbon-alloyed steel with at least one friction contact surface.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Reibbremse für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Bremsscheibe und mit wenigstens einem Bremsklotz, wobei die Bremsscheibe ein wie vorstehend beschrieben ausgebildeter Reibbremskörper ist.The invention further relates to a friction brake for a motor vehicle, with at least one brake disc and with at least one brake pad, the brake disc being a friction brake body designed as described above.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Reibbremskörpers.The invention also relates to a method for producing such a friction brake body.
Stand der TechnikState of the art
Reibbremskörper der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Heutzutage werden Reibbremskörper, insbesondere Bremsscheiben, üblicherweise aus Grauguss gefertigt. Das Graugussgefüge liegt dabei in der Regel ferritisch-perlitisch oder perlitisch vor. Während eines Bremsvorgangs, bei welchem ein Bremsklotz einer Reibbremse gegen die Bremsscheibe gepresst wird, erfolgt aufgrund der Relativbewegung zwischen Bremsscheibe und Bremsklotz ein Abrieb der Graugussscheibe, durch welchen Bremsstaub entsteht und die Bremsscheibe verschleißt. Zur Verminderung des Verschleißes ist es bekannt, an der Reibkontaktoberfläche des Basiskörpers, die dazu dient, mit dem Bremsklotz zusammenzuwirken, eine verschleißmindernde Maßnahme vorzusehen, wie beispielsweise eine Verschleißschutzschicht auf Basis von Hartmetallen und Karbiden.Friction brake bodies of the type mentioned are already known from the prior art. Nowadays, friction brake bodies, in particular brake disks, are usually made of gray cast iron. The gray cast iron structure is usually ferritic-pearlitic or pearlitic. During a braking process in which a brake pad of a friction brake is pressed against the brake disc, the relative movement between the brake disc and the brake pad causes abrasion of the gray cast iron disc, which creates brake dust and wears the brake disc. To reduce wear, it is known to provide a wear-reducing measure, such as a wear protection layer based on hard metals and carbides, on the frictional contact surface of the base body, which serves to interact with the brake pad.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der erfindungsgemäße Reibbremskörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass auf eine aufwendige Beschichtung des Reibbremskörpers sowie auf kostenintensive Mittel bei der Herstellung verzichtet werden kann und dennoch eine erhöhte Verschleißbeständigkeit des Reibbremskörpers geboten wird. Dabei sieht die Erfindung vor, dass der Grauguss des Basiskörpers selbst zumindest im Bereich der Reibkontaktoberfläche strukturverändert, insbesondere mikrostrukturell verändert ist. Erfindungsgemäß weist der Basiskörper dazu zumindest im Bereich der Reibkontaktoberfläche ein Härtegefüge auf, welches Martensit und Restaustenit enthält. Durch das Härtegefüge wird die Härte der Reibkontaktoberfläche von etwa 200 bis 300 HV des perlitischen Grauguss auf Werte von 500 bis 900 HV erhöht. Weil die Verschleißbeständigkeit proportional zur Härte steigt, werden der Abrieb der Bremsscheibe und damit die Entstehung des Bremsstaubs und damit der Verschleiß deutlich reduziert. Der Restaustenit im Härtegefüge bewirkt durch seine vergleichsweise hohe Zähigkeit eine Reduzierung der Sprödigkeit des Härtegefüges und führt so zu einer erhöhten Rissbeständigkeit zumindest im Bereich der Reibkontaktoberfläche.The friction brake body according to the invention with the features of
Vorzugsweise ist der Basiskörper zum Einstellen des Härtegefüges zumindest in einer Randschicht des Basiskörpers wärmebehandelt. Dadurch ergibt sich eine kostengünstige Herstellung der verbesserten Reibkontaktoberfläche des Basiskörpers.The base body is preferably heat-treated in at least one edge layer of the base body in order to adjust the hardness structure. This results in a cost-effective production of the improved frictional contact surface of the base body.
Insbesondere ist der Basiskörper zur Wärmebehandlung laserstrahlbehandelt. Durch die Laserstrahlbehandlung ergibt sich eine gezielte Wärmebehandlung des Basiskörpers, sodass insbesondere nicht der gesamte Basiskörper wärmebehandelt ist, sondern nur Bereiche des Basiskörpers. Besonders bevorzugt sind nur Bereiche der Reibkontaktoberfläche laserstrahlbehandelt, um ein vorteilhaftes Verschleißverhalten des Reibbremskörpers zu gewährleisten. In particular, the base body is laser-beam treated for heat treatment. The laser beam treatment results in a targeted heat treatment of the base body, so that in particular not the entire base body is heat-treated, but only areas of the base body. It is particularly preferred that only areas of the friction contact surface are laser-beam treated in order to ensure an advantageous wear behavior of the friction brake body.
Besonders bevorzugt ist der Basiskörper, insbesondere nur im Bereich oder zumindest im Bereich der Reibkontaktoberfläche, gitterförmig oder schachbrettmusterförmig laserstrahlbehandelt. Dadurch ist nicht der gesamte Basiskörper oder die gesamte Reibkontaktoberfläche laserstrahlbehandelt und mikrostrukturell umgewandelt, sondern nur der Bereich der Gitterform beziehungsweise des Schachbrettmusters. Dadurch, dass insbesondere die Reibkontaktoberfläche nicht insgesamt laserstrahlbehandelt wird, verbleiben Bereiche, in welchen sich das durch die Laserstrahlbehandlung und daraus resultierender Gefügeumwandlung vergrößerte Volumen ausdehnen kann, ohne dass die Gefahr einer Überspannung in dem Reibbremskörper aufgrund des lokal vergrößerten Volumens entsteht. Vorzugsweise greift die Einhärtung beziehungsweise das Härtegefüge nur derart tief in den Basiskörper hinein, wie es für die Aufrechterhaltung der Funktionalität über die Lebensdauer des Reibbremskörpers erforderlich ist, um das Risiko einer Rissbildung oder eines Verzugs des Reibbremskörpers bei der Laserstrahlbehandlung zu vermeiden.The base body is particularly preferably treated with a laser beam in the form of a grid or a checkerboard pattern, in particular only in the area or at least in the area of the friction contact surface. As a result, not the entire base body or the entire frictional contact surface is laser-beam treated and microstructured, but only the area of the grid shape or the checkerboard pattern. Because the friction contact surface, in particular, is not entirely laser beam treated, areas remain in which the volume increased by the laser beam treatment and the resulting structural transformation can expand without the risk of overvoltage in the friction brake body due to the locally increased volume. The hardening or the hardening structure preferably only engages as deeply into the base body as is necessary to maintain functionality over the life of the friction brake body in order to avoid the risk of cracking or warping of the friction brake body during laser treatment.
Die erfindungsgemäße Reibbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 5 zeichnet sich durch die Ausbildung der Bremsscheibe als erfindungsgemäßer Reibbremskörper aus. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile. Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen.The friction brake according to the invention with the features of claim 5 is characterized by the design of the brake disc as a friction brake body according to the invention. This results in the advantages already mentioned. Further advantages and preferred features and combinations of features emerge in particular from what has been described above.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest die Reibkontaktoberfläche des Basiskörpers derart wärmebehandelt wird, dass in dem Basiskörper ein Härtegefüge entsteht, welches Martensit und Restaustenit aufweist. Es ergeben sich die bereits genannten Vorteile.The inventive method with the features of claim 6 is characterized in that at least the friction contact surface of the The base body is heat-treated in such a way that a hardness structure is created in the base body, which has martensite and retained austenite. The advantages already mentioned result.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Basiskörper zur Herstellung des Härtegefüges s laserstrahlbehandelt wird. Hierdurch ist eine präzise Erwärmung und Gefügeumwandlung in dem Grauguss des Reibbremskörpers gewährleistet.Furthermore, it is preferably provided that the base body is laser-beam treated to produce the hardness structure. This ensures precise heating and structural transformation in the gray cast iron of the friction brake body.
Optional wird der Laserstrahl gitterförmig oder schachbrettmusterförmig über den Basiskörper geführt, insbesondere im Bereich der Reibkontaktoberfläche, bevorzugt nur im Bereich der Reibkontaktoberfläche.Optionally, the laser beam is guided over the base body in the form of a grid or a checkerboard pattern, in particular in the area of the friction contact surface, preferably only in the area of the friction contact surface.
Vorzugsweise wird der Laserstrahl derart über die zu behandelnde Oberfläche geführt, dass die bestrahlte Oberfläche des Basiskörpers insbesondere nur kurzzeitig auf mindestens 800°C, besonders bevorzugt auf über 1000°C, erwärmt wird.The laser beam is preferably guided over the surface to be treated in such a way that the irradiated surface of the base body is heated in particular only briefly to at least 800 ° C., particularly preferably to over 1000 ° C.
Vorzugsweise wird das erzeugte Härtegefüge des Basiskörpers zur Reduzierung von mechanischen Spannungen anschließend angelassen. Durch das Anlassen wird eine kurzzeitige Erwärmung der Oberflächenschicht des Basiskörpers erreicht, wodurch die Sprödigkeit des Härtegefüges weiter reduziert und die Gefahr der Rissbildung weiter verringert wird. Das Anlassen kann vollständig oder partiell beziehungsweise lokal auf der Oberfläche des Basiskörpers durchgeführt werden.The hardness structure produced in the base body is then preferably tempered in order to reduce mechanical stresses. Tempering briefly heats the surface layer of the base body, which further reduces the brittleness of the hardness structure and further reduces the risk of cracking. The tempering can be carried out completely or partially or locally on the surface of the base body.
Vorzugsweise wird zum Anlassen der Basiskörper kurzzeitig zumindest an seiner Oberfläche oder Randschicht auf Temperaturen von maximal 400°C erhitzt.For tempering, the base body is preferably briefly heated to temperatures of a maximum of 400 ° C. at least on its surface or edge layer.
Besonders bevorzugt wird der Basiskörper zum Anlassen laserstrahlbehandelt. Dadurch ist insbesondere ein nur lokales beziehungsweise nur partielles Anlassen des Basiskörpers, insbesondere im Bereich der Reibkontaktoberfläche, vorzugsweise im Bereich des Härtegefüges, gewährleistet.The base body is particularly preferably treated with a laser beam for tempering. In particular, this ensures only local or only partial tempering of the base body, in particular in the area of the frictional contact surface, preferably in the area of the hardened structure.
Obwohl in der vorliegenden Beschreibung die Erfindung anhand einer Bremsscheibe beschrieben wird, soll hier deutlich darauf hingewiesen werden, dass der erfindungsgemäße Reibbremskörper neben einer Bremsscheibe auch den Reibbremskörper bei einer Trommelbremse betrifft.Although in the present description the invention is described with reference to a brake disk, it should be clearly pointed out here that the friction brake body according to the invention relates not only to a brake disk but also to the friction brake body in a drum brake.
Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
-
1 eine vorteilhafte Bremsscheibe in einer perspektivischen Darstellung, -
2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines vorteilhaften Verfahrens zum Herstellen der Bremsscheibe und -
3 ein vereinfachtes Schaubild zur weiteren Erläuterung des Verfahrens.
-
1 an advantageous brake disc in a perspective view, -
2 a flow chart to explain an advantageous method for producing the brake disc and -
3 a simplified diagram to further explain the process.
Im Bereich der jeweiligen Reibkontaktoberfläche
Anhand von
In einem ersten Schritt
In einem zweiten Schritt
Hierzu wird der Laserstrahl
Nach dem Laserstrahlbehandeln zum Herstellen des Härtegefüges wird bevorzugt zur Reduzierung von inneren Spannungen das Härtegefüge angelassen. Bei dem Anlassprozess, der bevorzugt ebenfalls mittels Laserstrahl erfolgt, wird eine kurzzeitige Erwärmung der Randschicht
Durch die vorteilhafte Herstellung der Bremsscheibe
Claims (12)
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2019
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