DE102019202505A1 - Reibbremskörper für eine Reibbremse, Reibbremse und Verfahren zur Herstellung eines Reibbremskörpers - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Reibbremskörper (3) für eine Reibbremse (2) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Bremsscheibe (1), wobei der Reibbremskörper (3) aus einem Eisenwerkstoff hergestellt ist. Es ist vorgesehen, dass der Eisenwerkstoff eine korngefeinte Eisen-Aluminium-Legierung ist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Reibbremskörper für eine Reibbremse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Bremsscheibe, wobei der Reibbremskörper aus einem Eisenwerkstoff hergestellt ist.
- Weiterhin betrifft die Erfindung eine Reibbremse für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Bremsscheibe und mit wenigstens einem der Bremsscheibe zugeordneten Bremsklotz, sowie ein Verfahren zum Herstellen des oben genannten Reibbremskörpers.
- Stand der Technik
- Reibbremskörper, insbesondere Bremsscheiben für Reibbremsen beziehungsweise Radbremsen von Kraftfahrzeugen, werden heute überwiegend aus Grauguss gefertigt. Grauguss ist ein niedriglegiertes Gusseisen, das als Legierungselemente insbesondere Kohlenstoff und Silizium sowie geringe Mengen an Mangan und anderen Elementen enthalten kann.
- Offenbarung der Erfindung
- Der erfindungsgemäße Reibbremskörper hat den Vorteil, dass er eine besonders hohe Korrosionsbeständigkeit sowie eine verbesserte Verschleißbeständigkeit im Vergleich zu bekannten Reibbremskörpern aufweist. Darüber hinaus ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Reibbremskörpers ein vergleichsweise geringes Gewicht. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Eisenwerkstoff eine korngefeinte Eisen-Aluminium-Legierung, also ein Eisenaluminid ist. Diese zeichnet sich durch eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit bei einer geringen Dichte und hoher Verschleißbeständigkeit aus. Eisenaluminide sind intermetallische Eisenbasiswerkstoffe mit einem hohen Aluminiumanteil. Eisenaluminide sind kostengünstig, da sie nur geringe Mengen zusätzlicher Legierungselemente, wie beispielsweise Titan oder Chrom aufweisen, und können konventionell durch Gießen, Walzen und Schmieden prozessiert werden, sodass sie sich vorteilhaft für die Verwendung von Reibbremskörpern eignen.
- Bevorzugt weist der Reibbremskörper einen Eisenwerkstoff mit einem Anteil von 20 bis 50 Atom-% Aluminium auf. Hierdurch ergibt sich eine vorteilhafte Struktur des Reibbremskörpers.
- Besonders bevorzugt weist der Reibbremskörper zumindest ein weiteres Legierungselement auf, um beispielsweise die Festigkeit oder Korrosionsbeständigkeit des Reibbremskörpers weiter zu erhöhen. Der hohe Anteil an Aluminium in Eisenaluminiden ermöglicht eine gegenüber konventionellem Grauguss deutlich erhöhte Korrosionsbeständigkeit. Dies beruht auf der Ausbildung einer oberflächlichen Oxidschicht aus Aluminiumoxid. Eine weitere Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit bewirkt insbesondere das Element Chrom.
- Besonders bevorzugt weist der Reibbremskörper beziehungsweise der Eisenwerkstoff kornfeinende Legierungselemente wie vornehmlich B und Ti, oder V, Zr, Ta, Nb, Ce oder aber keramische Kornfeinungsmittel, wie vornehmlich ZrB2 auf. Durch Zulegieren der kornfeinenden Elemente beziehungsweise Zugabe der kornfeinenden Partikel wird die mittlere Korngröße reduziert, was in einer Erhöhung der Duktilität und Festigkeit der Eisen-Aluminium-Legierung und somit zu einer verbesserten Haltbarkeit des Reibbremskörpers führt.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Eisen-Aluminium-Legierung beziehungsweise das Eisenaluminid in einer B2- oder D03-Struktur ausgebildet. Durch die B2 (FeAI) oder D03 (Fe3AI)-Struktur werden die oben genannten Vorteile besonders gut erreicht.
- Die erfindungsgemäße Reibbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 6 zeichnet sich dadurch aus, dass die Bremsscheibe als erfindungsgemäßer Bremskörper ausgebildet ist. Es ergeben sich somit für die Bremsscheibe die zuvor genannten Vorteile des Bremskörpers.
- Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 zeichnet sich dadurch aus, dass der Bremskörper aus einer Eisen-Aluminium-Legierung, wie vorstehend bereits beschrieben, gefertigt wird. Es ergeben sich die bereits genannten Vorteile.
- Besonders bevorzugt wird der Bremskörper gegossen beziehungsweise durch ein Gießprozess hergestellt.
- Bevorzugt werden der Eisenaluminid-Legierung kornfeinende Elemente, vornehmlich B und Ti, zulegiert oder während des Gießprozesses der Eisen-Aluminium-Legierung ein Kornfeinungsmittel, vornehmlich Zirkoniumdiborid, wie vorstehend bereits beschrieben, zugesetzt, um die Korngröße der Legierung zu reduzieren und somit insbesondere die Duktilität und Zähigkeit des Reibbremskörpers zu erhöhen. Durch die Kornfeinung wird somit eine deutlich erhöhte Rissbeständigkeit, des ansonsten bei Raumtemperatur spröden Eisenwerkstoffs, erreicht.
- 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.
- 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 zeigt die einzige
- Figur eine vorteilhafte Bremsscheibe in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung.
- Die Figur zeigt in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung eine Bremsscheibe
1 einer hier nicht näher dargestellten Reibbremse2 eines Kraftfahrzeugs. Ein optionaler Bremsscheibentopf ist in1 nicht gezeigt. Die Bremsscheibe1 weist einen Reibbremskörper3 auf, der aus einer Eisen-Aluminium-Legierung mit einem Aluminiumanteil von 20 bis 50 Atom-% gefertigt ist. Bevorzugt weist der Reibbremskörper3 , kornfeinende Legierungselemente oder keramische Kornfeinungsmittel auf, wobei letztere während der Herstellung der Eisen-Aluminium-Legierung, insbesondere beim Gießen der Bremsscheibe1 zugesetzt werden, um die mittlere Korngröße des Eisenwerkstoffs zu reduzieren. Optional weist die Eisen-Aluminium-Legierung noch weitere Legierungselemente auf. Vorteilhafterweise liegt die Eisen-Aluminium-Legierung vorliegend in der sogenannten B2- oder D03-Struktur vor. - Durch die vorteilhafte Gestaltung der Bremsscheibe
1 wird erreicht, dass diese im Vergleich zu Bremsscheiben aus Grauguss ein geringeres Gewicht sowie eine erhöhte Verschleißbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweist.
Claims (9)
- Reibbremskörper (3) für eine Reibbremse (2) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Bremsscheibe (1), wobei der Reibbremskörper (3) aus einem Eisenwerkstoff hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisenwerkstoff eine korngefeinte Eisen-Aluminium-Legierung ist.
- Reibbremskörper nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Eisenwerkstoff einen Aluminium-Anteil von 20 % bis 50 Atom-% aufweist. - Reibbremskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbremskörper (3) bis zu 12 Gew.-% Chrom aufweist.
- Reibbremskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbremskörper (3) kornfeinende Elemente, vornehmlich Titan und Bor, oder kornfeinende keramische Partikel, insbesondere Zirkoniumdiborid, aufweist.
- Reibbremskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eisen-Aluminium-Legierung in einer B2- oder D03-Struktur ausgebildet ist.
- Reibbremse (2) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Bremsscheibe (1) und mit wenigstens einem der Bremsscheibe zugeordneten Bremsklotz, gekennzeichnet durch die Ausbildung der Bremsscheibe (1) als Reibbremskörper (3) nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis5 . - Verfahren zur Herstellung eines Reibbremskörpers (3) für eine Reibbremse (2) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Bremsscheibe (1), wobei der Reibbremskörper (3) aus einem Eisenwerkstoff gefertigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbremskörper (3) aus einer korngefeinten Eisen-Aluminium-Legierung gefertigt wird.
- Verfahren nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbremskörper durch einen Gießprozess hergestellt wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 7 und8 , dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Gießprozess kornfeinende Legierungselemente hinzulegiert oder keramische Kornfeinungsmittel der Eisen-Aluminium-Legierung zugesetzt werden.
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2019
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