DE1052756B

DE1052756B - Bremstrommel bzw. Bremsscheibe

Info

Publication number: DE1052756B
Application number: DEM31444A
Authority: DE
Inventors: Dr Richard Boy; Dipl-Ing Dr Richard Weber
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1956-08-18
Filing date: 1956-08-18
Publication date: 1959-03-12

Description

Bremstrommel bzw. Bremsscheibe Bremsen haben den Zweck, die potentielle Energie bzw. die kinetische Energie in Wärmeenergie umzuwandeln. Je höher die in der Zeiteinheit umzuwandelnde Energie ist, um so größere Wärmemengen müssen abgeleitet werden, damit nicht durch zu hohe Temperatur der Reibfläche die Bremsbeläge geschädigt werden und dadurch die Bremswirkung mehr oder weniger aufgehoben wird.
Da die Bremsbeläge üblicherweise schlechte Wärmeleiter sind, erfolgt die Wärmeableitung durch die Gegenbremsfläche, insbesondere also durch die Bremstrommel bzw. Bremsscheibe.
Als Werkstoffe für Bremstrommeln od. dgl. wurden bisher solche auf Eisenbasis, insbesondere Grauguß, verwendet, der jedoch eine schlechte Wärmeleitfähigkeit besitzt. Aus diesem Grund hat man den Grauguß als Bremsschicht in Leichtmetalltrommeln eingesetzt, die die Wärmeableitung übernehmen.
Es mußte aussichtslos erscheinen, die Reibfläche aus Gußeisen wegzulassen, da ein Leichtmetallwerkstoff die in den Bremsen auftretenden Temperaturen nicht ohne zu weitgehende Herabsetzung ihrer Festigkeit und Härte aushalten würde. An der eisernen Oberfläche der Bremstrommeln treten Temperaturen bis über 650° C auf, und es mußte daher aussichtslos erscheinen, diese Flächen aus Leichtmetall auszubilden. Trotzdem wurde versucht, auf die Reibfläche aus Eisenmetall ganz zu verzichten. Die Versuche wurden mit gegossenen Leichtmetallkolbenlegierungen hoher Warmfestigkeit und Warmhärte durchgeführt. Diese Werkstoffe befriedigen jedoch nicht.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man als Werkstoffe für Bremstrommeln und Bremsscheiben Leichtmetallsinterwerkstoffe verwenden kann, insbesondere Sinterwerkstoffe auf Aluminiumbasis.
Ein derartiger Werkstoff hält die Beanspruchung, wie sie in Bremstrommeln und Bremsscheiben auftritt, aus, da es bei Verwendung eines solchen Werkstoffs durch die gute Wärmeableitung nicht zu solchen Temperaturen kommt, wie sie in eisernen Bremstrommeln auftreten und da überraschenderweise die auf pulvermetallurgischem Wege hergestellten Bremstrommeln und Bremsscheiben eine so günstige Warmhärte und Warmfestigkeit besitzen, daß sie den Anforderungen beim Bremsen besser genügen als die bis jetzt untersuchten, über den Gießweg hergestellten Leichtmetallwerkstoffe und diesen daher überlegen sind.
Es ist sowohl möglich, Aluminiumpulver ohne Zusätze zu verwenden als auch Aluminiumpulver mit ; Zusätzen oder Aluminiumlegierungspulver, wobei getrennt auch noch weitere Zusätze gegeben werden können. Die Auswahl des Leichtmetallpulvers richtet sich nach den gewünschten Eigenschaften. Die höchste Wärmeleitfähigkeit wird erhalten, wenn Sinterwerkstoffe aus unlegiertem Aluminiumpulver ohne Zusätze hergestellt werden. Ist eine Erhöhung der Reibwirkung bzw. Erniedrigung des Verschleißes erwünscht, dann können weitere Komponenten dem Sinterwerkstoff beigegeben werden, sei es durch Beimischung, sei es durch Verwendung eines Legierungspulvers. Als solche Komponenten kommen sowohl metallische als auch nichtmetallische in Betracht, insbesondere Silizium, Oxyde, z. B. Aluminiumoxyd, intermetallische Verbindungen, z. B. Al3Fe, Mg2Si und besonders verschleißfeste Bestandteile oder Bestandteile, die die Verschleißfestigkeit mindestens an der Oberfläche erhöhen. Insbesondere kann man den Oxydgehalt des Aluminiumpulvers erhöhen bzw. ein Aluminiumpulver mit besonders hohem Oxydgehalt wählen. Es kann auch genügen, wenn solche Beimengungen nur in der Bremsfläche angereichert werden.
An Stelle von unlegiertem Leichtmetallpulver, wie Aluminiumpulver, Magnesiumpulver, Titanpulver, können auch Pulver von Leichtmetallegierungen zur Herstellung der Sinterwerkstoffe verwendet werden, gegebenenfalls zusammen mit unlegierten Pulvern.
Außer Zusätzen zur Erhöhung des Reibwertes können auch Zusätze zur Verringerung der Freßneigung, beispielsweise Graphit, insbesondere in der Oberflächenschicht, gegeben werden. Auch andere Eigenschaften können durch besondere Zusätze erreicht werden.
Die Herstellung der Bremstrommeln bzw. Bremsscheiben erfolgt vorzugsweise aus verformtem Pulvermaterial, insbesondere aus solchem, das eine Warmverformung erfahren hat, beispielsweise auf der Strangpresse. Soweit die erforderlichen Ausmaße nicht in Form von Strangpreßabschnitten hergestellt werden können, kann sich an das Strangpressen ein Walzen oder Schmieden anschließen. Es ist auch möglich, ein Band aus Pulver zu walzen und gegebenenfalls zu sintern und hieraus entsprechende Abschnitte auszuschneiden und gegebenenfalls in die gewünschte Form zu schmieden.
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Bremstrommeln und Bremsscheiben aus Leichtmetallsinterwerkstoff liegen darin, daß sich derartige Bremskörper geräuschfrei oder nur mit geringer Geräuschbildung betätigen lassen. Sie verhalten sich gerade in bezug auf die Geräuschbildung wesentlich günstiger als Bremstrommeln aus Eisenwerkstoffen und auch noch günstiger als Bimetallbremstrommeln aus Gußeisen und Aluminium. Da auf geräuschfreies Bremsen in der Kraftfahrzeugindustrie besonderer Wert gelegt wird, ist dieser Vorteil der erfindungsgemäßen Bremstrommeln aus Leichtmetallsinterwerkstoff von besonderer Bedeutung.
Diese Werkstoffe haben außerdem den weiteren Vorteil, daß sie das Gewicht der ungefederten Massen bei Verwendung in Fahrzeugen herabsetzen. Es ist möglich, aus diesem Werkstoff die ganzen Bremstrommeln oder -scheiben auszubilden, so daß eine Verbundausführung nicht mehr erforderlich ist, wodurch nicht nur das höhere Gewicht für Bremsflächen aus Grauguß, sondern auch das Verbindungsproblem entfällt.
Die Erfindung sei an Hand einiger Beispiele näher erläutert. Beispiel 1 Zur Herstellung einer Bremsscheibe wurde eine Pulvermischung von Beinaluminium und 15 % Silizium kalt zu Preßlingen von 300 mm Durchmesser mit einem Druck von 3 t/cm2 geformt. Die Kaltpreßlinge wurden mit einem Verformungsgrad von 9 : 1 auf der Strangpresse zu Stangen von 100 mm Durchmesser verpreßt. Die Bolzentemperatur beim Einsetzen in die Strangpresse betrug 450° C, die Temperatur des Rezipienten 200° C.
Aus den so erhaltenen Stangen wurden Scheiben von 10 mm Dicke abgeschnitten und spanabhebend zu Bremsscheiben verarbeitet. Beispiel 2 Unter Verwendung von Aluminiumpulver ohne weitere Zusätze wurden nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren Stangen hergestellt. Von diesen Stangen wurden Scheiben von 30 mm Dicke abgeschnitten und im Gesenk zu einem Bremstrommelrohling geschmiedet. Die Rondentemperatur beim Schmieden betrug 470 bis 480° C, die Gesenktemperatur 380 bis 400° C. Die Trommelrohlinge wurden auf die gewünschten Maße spanabhebend bearbeitet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Bremstrommel bzw. Bremsscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß -sie aus einem warmfesten Leichtmetallsinterwerkstoff, insbesondere aus Aluminium-Sinterwerkstoff, besteht. z. Bremstrommel bzw. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterwerkstoff aus unlegiertem Aluminiumpulver, vorzugsweise mit Zusätzen, insbesondere von Siliziumpulver, besteht. 3. Bremstrommel bzw. Bremsscheibe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterwerkstoff aus umlegiertem Aluminiumpulver, vorzugsweise mit Zusatz von Siliziumpulver, und weiteren Einlagerungen, insbesondere in der Bremsfläche, besteht. 4. Bremstrommel bzw. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterwerkstoff aus Aluminiumlegierungspulver, vorzugsweise mit Zusatz von Siliziumpulver und weiteren Einlagerungen, insbesondere in ,der Bremsfläche, besteht. 5. Bremstrommel bzw. Bremsscheibe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie .aus einem verformten Leichtmetallsinterwerkstoff besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift »Das Industrieblatt«, Stuttgart, April 1954, S. 120.