DE102019202499A1 - Friction brake body for a friction brake of a motor vehicle, friction brake and method for producing a friction brake body - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Reibbremskörper für eine Reibbremse (2) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Bremsscheibe (1), wobei der Reibbremskörper einen Basiskörper (3) mit zumindest einer Verschleißschutzschicht (5) auf einer Reibkontaktoberfläche (4) des Basiskörpers (3) aufweist. Es ist vorgesehen, dass die Verschleißschutzschicht (5) überwiegend aus Eisen gefertigt ist und zumindest zwei Elemente gewählt aus der Gruppe von Chrom, Molybdän, Vanadium und Aluminium 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) with at least one wear protection layer (5) on a friction contact surface (4) of the base body (3). It is provided that the wear protection layer (5) is mainly made of iron and contains at least two elements selected from the group of chromium, molybdenum, vanadium and aluminum.
Description
Die Erfindung betrifft einen Reibbremskörper für eine Reibbremse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Bremsscheibe, wobei der Reibbremskörper einen Basiskörper mit zumindest einer Verschleißschutzschicht auf einer Reibkontaktoberfläche des Basiskörpers aufweist.The invention relates to a friction brake body for a friction brake of a motor vehicle, in particular a brake disc, the friction brake body having a base body with at least one wear protection layer on a friction contact surface of the base body.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Reibbremse für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Bremsscheibe und mit wenigstens einem Bremsklotz sowie ein Verfahren zur Herstellung des oben genannten Reibbremskörpers.The invention also relates to a friction brake for a motor vehicle, with at least one brake disc and with at least one brake pad, and a method for producing the above-mentioned friction brake body.
Stand der TechnikState of the art
Reibbremskörper für Kraftfahrzeuge, insbesondere Bremsscheiben, werden heutzutage in der Regel aus Grauguss gefertigt. Außerdem sind heute Reibbremskörper bekannt, die mit einer auf dem Basiskörper aufgebrachten Verschleißschutzschicht versehen sind. Während eines Bremsvorgangs, bei welchem ein Bremsklotz gegen die Reibkontaktoberfläche des Basiskörpers gepresst wird, entsteht Abrieb an dem Basiskörper, der durch die Verschleißschutzschicht reduziert wird. Dabei ist es bekannt, Verschleißschutzschichten auf Basis von Hartmetallen oder Karbiden vorzusehen, um den Abrieb zu reduzieren. Außerdem ist es beispielsweise aus der Offenlegungsschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der erfindungsgemäße Reibbremskörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass auf einfache und kostengünstige Art und Weise ein vorteilhafter Verschleißschutz gewährleistet ist, der eine hohe Lebensdauer des Reibbremskörpers gewährleistet. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass die Verschleißschutzschicht überwiegend aus Eisen gefertigt ist und zumindest zwei Elemente gewählt aus der Gruppe von Chrom, Molybdän, Vanadium und Aluminium enthält. Der Eisenanteil macht somit den größten gewichtsmäßigen Anteil der Verschleißschutzschicht aus. Der Eisenanteil macht insbesondere in der Verschleißschutzschicht zumindest 80 % des Gewichts der Verschleißschutzschicht aus. Hinzu kommen Materialien beziehungsweise Elemente, die zu den Nitridbildnern zählen, die also dazu geeignet sind, während eines Nitrierprozesses, bei dem Stickstoffatome thermisch induziert in die Werkstoffoberfläche eindiffundieren, Nitride zu bilden. Vorliegend sind dazu zumindest zwei Elemente aus der Gruppe von Chrom, Molybdän, Vanadium und Aluminium vorgesehen. Durch diesen Materialkombination der Verschleißschutzschicht ergibt sich eine vorteilhafte Verschleißschutzschicht, die insbesondere bei einem nachfolgenden Nitriervorgang zu einer hohen Oberflächenhärte durch Nitridbildung führt, durch welche der Verschleiß und insbesondere der Abrieb reduziert werden.The friction brake body according to the invention with the features of
Besonders bevorzugt ist die Verschleißschutzschicht mit dem Basiskörper, der insbesondere aus Grauguss ausgebildet ist, diffusionsbehandelt. Während der Nitrierbehandlung diffundieren Stickstoffatome aus der stickstoffhaltigen Umgebung in die Verschleißschutzschicht ein und bilden zusammen mit den nitridbildenden Elementen Nitride, die zu einer wesentlichen Härtesteigerung führen. Die mit Stickstoff angereicherte Randschicht kann in zwei Bereiche eingeteilt werden, ein äußerer Bereich, der eine sehr stickstoffreiche Verbindungsschicht bildet, und einen inneren Bereich mit einer sehr harten Diffusionsschicht, in der die ausgeschiedenen Nitride vorliegen. Durch die äußere Verbindungsschicht wird eine hohe Korrosionsbeständigkeit erzielt.Particularly preferably, the wear protection layer with the base body, which is formed in particular from gray cast iron, is diffusion treated. During the nitriding treatment, nitrogen atoms diffuse from the nitrogenous environment into the wear protection layer and, together with the nitride-forming elements, form nitrides, which lead to a substantial increase in hardness. The edge layer enriched with nitrogen can be divided into two areas, an outer area, which forms a very nitrogen-rich compound layer, and an inner area with a very hard diffusion layer in which the precipitated nitrides are present. The outer connection layer achieves a high level of corrosion resistance.
Bevorzugt machen die zumindest zwei gewählten Elemente aus der oben genannten Gruppe mindestens 1 % des Gewichts der Verschleißschutzschicht aus. Hierdurch wird die vorteilhafte Verschleißschutzschicht sicher gewährleistet, insbesondere durch die nachfolgende Diffusionsbehandlung.The at least two selected elements from the above group preferably make up at least 1% of the weight of the wear protection layer. This reliably ensures the advantageous wear protection layer, in particular through the subsequent diffusion treatment.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass Kohlenstoff und/oder Mangan in der Verschleißschutzschicht vorhanden sind. Auch andere Elemente können zusätzlich in der Verschleißschutzschicht enthalten sein, wobei diese dann bevorzugt in für Verunreinigungen typischen Mengen vorliegen.Furthermore, it is preferably provided that carbon and / or manganese are present in the wear protection layer. Other elements can also be contained in the wear protection layer, in which case these are then preferably present in amounts that are typical for contamination.
Um die Korrosionsbeständigkeit weiter zu erhöhen, ist die Verschleißschutzschicht beziehungsweise der Reibbremskörper nach dem Diffusionsprozess abschließend bevorzugt oxidationsbehandelt, beispielsweise dampfbeaufschlagt.In order to further increase the corrosion resistance, the wear protection layer or the friction brake body is finally preferably treated with oxidation after the diffusion process, for example subjected to steam.
Die erfindungsgemäße Reibbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 6 zeichnet sich dadurch aus, dass die Bremsscheibe als erfindungsgemäßer Reibbremskörper ausgebildet ist. Es ergeben sich damit für die Bremsscheibe sowie für die Reibbremse die bereits zuvor genannten Vorteile. Insbesondere wird eine hohe Lebensdauer der Reibbremse mit einem geringen Abrieb gewährleistet.The friction brake according to the invention with the features of claim 6 is characterized in that the brake disc is designed as a friction brake body according to the invention. This results in the advantages already mentioned above for the brake disk and for the friction brake. In particular, a long service life of the friction brake with low abrasion is guaranteed.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 zeichnet sich dadurch aus, dass die Verschleißschutzschicht überwiegend aus Eisen gefertigt wird und zumindest zwei Elemente gewählt aus der Gruppe von Chrom, Molybdän, Vanadium und Aluminium enthält. Es ergeben sich die zuvor bereits genannten Vorteile.The method according to the invention with the features of claim 7 is characterized in that the wear protection layer is made predominantly of iron and contains at least two elements selected from the group of chromium, molybdenum, vanadium and aluminum. The advantages already mentioned above result.
Insbesondere wird der Basiskörper, der insbesondere als Graugusskörper ausgebildet wird, zusammen mit der Verschleißschutzschicht diffusionsbehandelt. Durch die Diffusionsbehandlung wird insbesondere erreicht, dass Stickstoffatome thermisch aktiviert in die Verschleißschutzschicht, insbesondere in das Eisengitter der Verschleißschutzschicht eindiffundieren und mit den nitridbildenden Elementen Nitride bilden. Durch die Diffusionsbehandlung bildet sich an der Oberfläche des Basiskörpers eine dünne und sehr stickstoffreiche Verbindungsschicht (Nitridschicht), die als Korrosionsschutz fungiert. In particular, the base body, which is designed in particular as a gray cast iron body, is diffusion treated together with the wear protection layer. The diffusion treatment in particular ensures that thermally activated nitrogen atoms diffuse into the wear protection layer, in particular into the iron lattice of the wear protection layer, and form nitrides with the nitride-forming elements. The diffusion treatment forms a thin and very nitrogen-rich compound layer (nitride layer) on the surface of the base body, which acts as corrosion protection.
Insbesondere wird zur Diffusionsbehandlung Gas-Nitrieren, Gas-Nitrocarburieren, Plasma-Nitrieren, Plasma-Nitrocarburieren oder Salzbad-Nitrocarburieren angewendet. Dadurch ist eine kostengünstige Diffusionsbehandlung vorgesehen, durch welche das gewünschte Ergebnis gewährleistet wird.In particular, gas nitriding, gas nitrocarburizing, plasma nitriding, plasma nitrocarburizing or salt bath nitrocarburizing is used for diffusion treatment. This provides a cost-effective diffusion treatment that ensures the desired result.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Verschleißschutzschicht durch thermisches Spritzen oder Auftragsschweißen, besonders bevorzugt Laserauftragsschweißen, auf den Basiskörper aufgebracht beziehungsweise appliziert wird. Hierdurch ergibt sich eine einfache Herstellung des Reibbremskörpers, die kostengünstig und ökologisch vorteilhaft durchführbar ist.Furthermore, it is preferably provided that the wear protection layer is applied or applied to the base body by thermal spraying or build-up welding, particularly preferably laser build-up welding. This results in a simple production of the friction brake body which can be carried out inexpensively and in an ecologically advantageous manner.
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 insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
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1 eine vorteilhafte Bremsscheibe in einer perspektivischen Darstellung, und -
2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines vorteilhaften Verfahrens zur Herstellung der Bremsscheibe.
-
1 an advantageous brake disc in a perspective view, and -
2 a flow chart to explain an advantageous method for producing the brake disc.
Zumindest die Reibkontaktoberflächen
Anhand des in
In einem darauffolgenden Schritt
Die Korrosionsbeständigkeit der Bremsscheibe
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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