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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bremsteils,
bei dem zum Zwecke der Dämpfung oder Unterbindung von Quietschgeräuschen ein Dämpferteil
mit anderer Eigenschwingungsfrequenz als der des Bremsteils eingegossen oder umgossen
wird.
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Es ist bekannt (österreichische Patentschrift 123707, USA.-Patentschrift
974549, Zeitschrift »Gießerei«, Jg. 44, 1957, S. 593 bis 602), daß Bremsteile aus
durch Gießen miteinander verbundenen verschiedenartigen Werkstoffen nicht bzw. bedeutend
weniger zum Quietschen neigen als Bremsteile, die aus nur einem einzigen Werkstoff
bestehen. Das die Dämpfungseigenschaft verursachende Einlageteil besitzt dabei infolge
seiner gegenüber dem rollenden oder gebremsten Teil anderen Abmessung und infolge
seines anderen Werkstoffes zwangläufig eine andere Eigenschwingungsfrequenz als
das rollende oder gebremste Teil. Diese Eigenschaft führt zur erwünschten Dämpfung.
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Bei der Herstellung eines Bremsteils mit einer derartigen Dämpfung
von Quietschgeräuschen wird zunächst ein Einlageteil hergestellt. Das fertiggestellte
Einlageteil wird sodann in eine Gießform für das Herstellen des gebremsten Teils
eingesetzt. Darauf wird die Gießform mit Metallschmelze gefüllt und das Einlageteil
auf diese Weise umgossen. Man erhält so ein in den gebremsten Teil eingegossenes
Einlageteil.
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Wird auf diese Weise ein Dämpferteil in ein Bremsteil eingegossen,
so kann es wegen der hohen Temperatur der bei der Herstellung des gebremsten Teiles
in eine Gießform einzufüllenden Metallschmelze zu einer Schmelz- oder Diffusionsverbindung
des Dämpferteils mit dem gebremsten Teil kommen. Die Dämpferwirkung wird dadurch
vermindert oder sogar ganz aufgehoben.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Verbindung zwischen Dämpferteil
und Bremsteil beim Gußvorgang zu verhindern.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Dämpferteil vor dem Einsetzen
in die Gießform mit einer eine Schmelz- oder Diffusionsbindung mit dem Metall des
Bremsteils verhütenden Trennschicht versehen wird. In einer Abänderung dieses Verfahrens
kann auch so vorgegangen werden, daß das Dämpferteil aus einem hitzebeständigen
Werkstoff mit höherem Schmelzpunkt als dem des Bremsteils hergestellt und unbeschichtet
in die Gießform eingesetzt und mit dem Metall des Bremsteils umgossen wird. Durch
die Verwendung einer Trennschicht oder die Ausbildung des Dämpferteils aus einem
hitzebeständigen Werkstoff mit einem den des Bremsteils übersteigenden Schmelzpunkt
wird erreicht, daß beim Eingießen des schmelzflüssigen Materials für das Bremsteil
in die Gießform ein Aufschmelzen der Oberfläche des Dämpferteils nicht erfolgen
kann. Dadurch wird eine Schmelzverbindung des Dämpferteils mit dem Bremsteil wirkungsvoll
vermieden. Die Trennschichten verhindern überdies auch die Diffusionsverbindung.
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Durch dieses Verfahren erhält man demnach ein in das Bremsteil eingelagertes
Dämpferteil, zwischen dem und dem Bremsteil ein äußerst kleiner Zwischenraum in
der Größenordnung von 1 Mikron vorhanden ist. Das Dämpferteil ist so befähigt, seiner
von der Schwingfrequenz des Bremsteils abweichenden Eigenschwingfrequenz zu folgen,
und so eine wirksame Dämpfung von Quietschgeräuschen sicherzustellen.
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Für das Ausbilden der Trennschicht kann hitzebeständiges Material,
beispielsweise Silikonharz, eine saure Lösung pulverisierten Metalls, Aluminium,
sowie eine Lösung pulverisierten Metalls und pulverisierter Nichtmetalle in Wasserglas
oder einer flüchtigen Flüssigkeit benutzt werden. Das Verwenden von Schichten aus
Silikaten, Talk, Wachs in wäßriger Lösung oder beispielsweise in Petroleum gelöst
ist zum Auskleiden von Kokillen beim Guß von Kupferlegierungen bekannt (»Chemisches
Zentralblatt«, 1949, S. 1409).
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und
zwar zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf ein nach dem Verfahren gemäß der Erfindung
hergestelltes halbes gebremstes Teil (Bremsscheibe), Fig. 2 einen Schnitt bei Linie
A-A der Fig.1, Fig. 3 eine Draufsicht auf ein im gebremsten Teil (Bremsscheibe)
befestigtes Dämpferteil, Fig. 4 einen Querschnitt beiLinieB-B der Fig. 3, Fig. 5
einen Längsschnitt durch eine im Verfahren gemäß der Erfindung verwendete Gußform
für das gebremste Teil (Bremsscheibe), F i g. 6 einen Längsschnitt durch eine andere
Ausführungsform der für das gebremste Teil (Bremstrommel) bestimmten Gußform und
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines im gebremsten Teil (Trommel) befestigten
Dämpferteils.
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Fig. 1 und 2 zeigen den Aufbau eines nach dem Verfahren gemäß der
Erfindung hergestellten gebremsten Teils (Bremsscheibe) in einem Scheibenbremsensystem.
Die Anordnung umfaßt ein gebremstes Teil 1 und ein Dämpferteil 2, das ohne Schmelzverbindung
fest in einem Flansch la des gebremsten Teils 1 sitzt, an dem ein (nicht dargestelltes)
Bremsteil in Druckanlage gelangt.
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Bei der Fertigung eines derartigen gebremsten Teils 1 wird zuerst
mit Hilfe einer Presse oder einer anderen geeigneten Vorrichtung ein Dämpferteil
2 gemäß den F i g. 3 und 4 hergestellt.
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Das Dämpferteil 2 hat die Form eines Rings, der ungefähr der Ausbildung
des Flansches la des gebremsten Teils entspricht. An der Außenseite des Dämpferteils
sind mehrere unter Abstand voneinander angeordnete Haltevorsprünge 2 a vorgesehen,
die das Dämpferteil in einer nachstehend noch beschriebenen Gußform für das gebremste
Teil 1 in seiner Stellung blockieren. An der Innenseite des Dämpferteils sind mehrere
unter Abstand angeordnete Schlitze 2 b vorgesehen, die zum Aufnehmen von Verformungen
dienen, die beim Eingießen der Metallschmelze in die Form gegebenenfalls entstehen.
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Das Dämpferteil hat vorzugsweise eine andere Eigenschwingungsfrequenz
als das gebremste Teil und besteht aus einem Material geeigneter Wärmebeständigkeit.
Die Form der Haltevorsprünge 2a des Dämpferteils 2 ist nicht auf die Ausführungsform
der Fig. 3 und 4 beschränkt. Der Außendurchmesser des Dämpferteils kann derart vergrößert
werden, daß sein gesamter Umfang zu einem Haltevorsprung wird.
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Vorzugsweise wird jedoch sowohl Breite als auch Länge der Haltevorsprünge
soweit wie möglich verringert, so daß die Spannung auf Grund der Temperaturunterschiede
zwischen dem inneren und dem äußeren Umfang, die auf der Hitze der Metallschmelze
zum Formen des gebremsten Teils beruht, auf ein Mindestmaß herabgesetzt ist.
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Anschließend wird eine Form 3 gemäß F i g. 5
hergestellt.
Die Form 3 besteht aus einer Oberform 3 a und einer Unterform 3 b, die derart unterteilt
sind, daß das Dämpferteil 2 ungefähr auf der halben Dicke des über den Umfang verlaufenden
Flansches la des gebremsten Teils 1 zu liegen kommt. Ein Träger 3c, auf dem die
Haltevorsprünge 2a des Dämpferteils 2 aufliegen, ist in der Unterform 3b ausgebildet.
Diese Form kann entweder eine Sandform oder ein Metallmodell sein.
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Die Form von F i g. 5 hat weiterhin eine Gußöffnung 3d, einen Gußverteiler
3 e und eine Steigleitung 3 f.
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Anschließend wird ein Inhibitor für eine Schmelzverbindung, z. B.
ein Silikonharz oder ein hitzebeständiger Anstrich, auf die Oberfläche des Dämpferteils
2 aufgebracht oder aufgesprüht, oder man taucht das Dämpferteil 2 in eine solche
hitzebeständige Farbe ein, so daß man auf der Oberfläche des Dämpferteils einen
Beschichtungsfilm erhält.
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Andere Schmelzverbindungs-Inhibitoren enthalten eine saure Lösung,
die durch Lösen von metallischen Pulvern, z. B. Aluminium in Salpetersäure, oder
nichtmetallischen Pulvern, wie Silikon, Graphit, Pflanzenruß oder Talk in Wasserglas,
erhalten ist, oder aber eine Lösung, die durch Lösen dieser metallischen oder nichtmetallischen
Pulver in einer flüchtigen Flüssigkeit, wie Alkohol, erzielt ist.
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Nachdem das Dämpferteil 2 an seiner Oberfläche mit einem Überzug
aus einem Schmelzverbindungs-Inhibitor versehen ist, wird er in die Form 3 des gebremsten
Teils 1 eingebracht. Dabei legt man zuerst die Haltevorsprünge 2 a des Dämpferteils
2 auf den Träger 3c in der Unterform 3b auf und hält dabei das Dämpferteil 2 in
seiner vorbestimmten Stellung fest und bringt anschließend die Oberform 3 a genau
in Eingriff mit der Unterform 3 b.
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Nachdem die Vorbereitungen für den Formarbeitsgang getroffen sind,
wird Metallschmelze mit den geeigneten Eigenschaften zum Formen des gebremsten Teils
von der Gußöffnung 3d her in die Form 3 eingegossen. Diese Metallschmelze läuft
durch den Gußverteiler 3 e und füllt den in der Form gebildeten Raum. Da die Oberfläche
des Dämpferteils durch den Beschichtungsfilm aus Schmelzverbindungs-Inhibitor geschützt
ist, wird das Dämpferteil auch bei Erhitzung durch die Metallschmelze nicht schmelzverbunden.
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Nach dem Einfüllen der Metallschmelze in die Form 3 und nach Absenken
ihrer Temperatur wird das Dämpferteil 2 in dicht anliegendem Zustand ohne Schmelzverbindung
im gebremsten Teil 1 von innen her abgeschreckt.
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In diesem Fall wird jede Spannungsbeanspruchung im Dämpferteil 2
auf Gund der Hitze der Metallschmelze durch die Schlitze 2 bim Dämpferteil 2 absorbiert,
und dadurch ist eine Verformung des Dämpferteils 2 vermieden.
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Das so gegossene gebremste Teil 1 wird dann wie im Fall der herkömmlichen
Gußrohlinge vom Sand gereinigt und anschließend maschinell nachbearbeitet, um die
Kanten am äußeren Umfang des gebremsten Teils sowie die Haltevorsprünge 2a des im
gebremsten Teil 1 befestigten Dämpferteils 2 zu beseitigen und dadurch dem gebremsten
Teil die gewünschte Form und Größe zu geben.
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Obgleich es für einen besseren Dämpfeffekt günstiger ist, die gesamte
äußere Umfangsstirnfläche des Dämpferteils 2 derart zu bearbeiten, daß sie mit der
äußeren Umfangsstirnseite des gebremsten Teils 1 fluchtet, können auch die Haltevorsprünge
2a des Dämpferteils abgetrennt werden, weil die anderen Teile vom Flansch 1a des
gebremsten Teils 1 umschlossen sind.
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Beispiel Ein Dämpferteil 2 mit einem Außendurchmesser von 240 mm,
einem Innendurchmesser von 197 mm und einer Stärke von 2 mm, das Haltevorsprünge
2a einer Breite von 20 mm und einer Länge von 17 mm sowie Schlitze 2b einer Breite
von 4 mm und einer Länge von 15 mm aufweist, wird in ein gebremstes Teil 1 eines
Gesamtinhalts von etwa 600 cm3 eingegossen, dessen Umfang la einen Außendurchmesser
von 243 mm, einen Innendurchmesser von 140 mm und eine Stärke von 16 mm hat. Das
Dämpferteil 2 wird mit Silikonharz beschichtet. Nach ausreichendem Trocknen wird
das Dämpferteil 2 entsprechend Fig. 5 in eine Form 3 eingebracht, und in diese anschließend
Metallschmelze einer Temperatur von 1300 bis 13500 C durch eine Gußöffnung 3 d mit
solcher Geschwindigkeit eingegossen, daß die Form in 6 bis 8 Sekunden gefüllt ist.
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Ungefähr 12 Minuten nach dem Eingießen der Metallschmelze wird die
Form abgehoben, um den Gießling zu entnehmen.
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Bei dem gefertigten Gegenstand wies das Dämpferteil 2 überhaupt keine
Verformungen auf, wie sie beim Gießen gegebenenfalls auf Grund einer Flotierung
oder durch die Hitze der Metallschmelze auftreten, und er war vom Flansch 1a des
gebremsten Teils 1 umgeben. Da die Oberfläche des Dämpferteils 2 durch einen Beschichtungsfilm
aus Silikonharz geschützt war, war er ohne Schmelzverbindung unter dichter Anlage
im Flansch 1a des gebremsten Teils 1 festgelegt.
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Die Beurteilung, ob das Dämpferteil 2 mit dem gebremsten Teil schmelzbar
verbunden ist oder nicht, ist beispielsweise durch ein Ultraschall- oder ein Osmose-Rißprüfverfahren,
ein Röntgen-Fotografierverfahren oder auch ein Verfahren möglich, bei dem das gebremste
Teil von einem Hammer angeschlagen und seine innere Beschaffenheit nach dem Klang
beurteilt wird.
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Das Dämpferteil kann im gebremsten Teil auf folgende Weise in einem
eng anliegenden Zustand ohne Schmelzverbindung befestigt werden: Gemäß einem ersten
Verfahren wird die Oberfläche des Dämpferteils mit einem Metall mit hohem Schmelzpunkt,
beispielsweise Chrom oder Molybdän, plattiert, so daß man einen Beschichtungsfilm
erhält. Dieses Verfahren beruht auf der Tatsache, daß die Temperatur der Metallschmelze
bei Eingießen in die Form 1300 bis 13500 C beträgt, jedoch auf 1200 bis 1250° C
abgefallen ist, wenn sie das Dämpferteil erreicht. Wenn also die Oberfläche des
Dämpferteils mit einem Plattierungsüberzug aus einem Metall mit hohem Schmelzpunkt,
wie Chrom oder Molybdän, beschichtet ist, das bei 1200 bis 12500 C nicht schmilzt,
dann findet keine Schmelzverbindung des Dämpferteils statt, sondern dieses liegt
lediglich eng an der Innenseite des gebremsten Teils an.
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Das Dämpferteil kann auch aus einem hitzebeständigen Werkstoff, wie
rostfreiem Stahl, bestehen, der bei einer Temperatur von 1200 bis 12500 C nicht
schmilzt. Auch in diesem Fall findet keine Schmelzverbindung des Dämpferteils statt,
sondern dieses
kann eng an der Innenseite des gebremsten Teils festgehalten
werden.
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So kann nach dem Verfahren gemäß der Erfindung das Dämpferteil, das
eine andere Eigenschwingungsfrequenz hat als das gebremste Teil, in dicht anliegendem
Zustand ohne Schmelzverbindung im gebremsten Teil befestigt werden, so daß zwar
die beim Bremsvorgang auftretenden, auf Selbsterregung beruhenden Schwingungen der
Bremsanordnung eines Fahrzeugs auf das gebremste Teil übertragen werden können,
dabei aber zwischen dem gebremsten Teil und dem Dämpferteil eine außerordentlich
wirksame Friktionsdämpfung erzielt ist, weil diese Teile nicht miteinander schmelzverbunden
sind und zwischen ihnen ein außerordentlich kleiner Raum vorhanden ist. Diese Dämpfwirkung
trägt dazu bei, die Resonanz des gebremsten Teils zu stören, den Resonanzpegel abzusenken
und dadurch das »Quietschen« im gebremsten Teil auszuschalten. Auch die Tatsache,
daß das gebremste Teil und das Dämpferteil aus Materialien unterschiedlicher Eigenschwingungsfrequenzen
bestehen, trägt dazu bei, daß die Resonanz des Bremsteils gestört und somit das
»Quietschen« vollkommen beseitigt wird.
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Da nach dem Verfahren gemäß der Erfindung das Dämpferteil in die
Form des gebremsten Teils eingearbeitet und in dieses eingegossen wird, brauchen
keine ohnehin sehr schwer formbaren Nuten vorgesehen zu werden, die zum Eingießen
oder Einsetzen des Dämpferteils in das gebremste Teil notwendig sind. Dadurch sind
nach dem Verfahren gemäß der Erfindung die Bremsen viel leichter herstellbar, und
es sind dazu weniger Verfahrensschritte notwendig als bei den herkömmlichen Verfahren.
Die Fertigungskosten sind also niedrig, und es ist eine Serienherstellung möglich.
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Fig. 6 und 7 zeigen eine Gußform für das gebremste Teil bzw. ein
Dämpferteil, wie sie für die erfindungsgemäße Herstellung eines gebremsten Teils
(Bremstrommel) für eine Trommelbremse verwendet werden. Fig. 6 zeigt eine Form 4
für das gebremste Teil (Bremstrommel), bestehend aus einer Oberform 4a und einer
Unterform 4b. Die Unterform 4b hat Ringnuten 4c für die Tragvorsprünge, die zum
Festhalten des Dämpferteils dienen und nachstehend noch näher beschrieben sind.
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Die Form umfaßt weiterhin eine Gußöffnung 4d, einen Gußverteiler
4 e und eine Steigleitung 4f.
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Fig. 7 zeigt ein Dämpferteil 5, das im gebremsten Teil (Bremstrommel)
festgelegt ist. An einem Rand dieses ringförmigen Teils sind einige Schlitze 5a
vorgesehen und am anderen Rand eine Einfassung 5b.
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Zwar ist das Dämpferteil 5 in dieser Ausführungsform einteilig ausgebildet,
doch kann es für eine bequeme Herstellung auch in zwei oder mehr Teile unterteilt
sein.
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Bei der Herstellung des gebremsten Teils (Bremstrommel) für eine
Trommelbremse nach dem Verfahren gemäß der Erfindung fertigt man zuerst maschinell
das ringförmige Dämpferteil 5, bringt anschließend auf dessen Oberfläche einen Schmelzverbindungs-Inhibitor
auf, der - wie im oben beschriebenen Fall der Herstellung einer Bremsscheibe - einen
Beschichtungsfilm bildet, und setzt dann in die Ringnut 4c in der Unterform 4b der
Form 4 die Einfassung 5b des Dämpferteils 5 ein, um letzteres in seiner entsprechenden
Stellung zu blockieren. Endlich wird die Oberform 4a fest in die Unterform 4b eingepaßt,
so daß alle Vorbereitungen für das Gießen getroffen sind.
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Nun wird die Metallschmelze zum Formen des gebremsten Teils von der
Gußöffnung 4d aus in die Form 4 eingegossen. Die Metallschmelze läuft durch den
Gußverteiler 4e und füllt den in der Form vorgesehenen Hohlraum. Da die Oberfläche
des Dämpferteils 4 mit einem Beschichtungsfilm, bestehend aus einem Schmelzinhibitor,
versehen ist, schmilzt es nicht einmal dann, wenn es durch die Metallschmelze erhitzt
wird.
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Nach Einfüllen der Metallschmelze in die Form 4 und Absenken der
Temperatur wird das Dämpferteil 5 ohne Schmelzverbindung an der Innenseite des gebremsten
Teils eng anliegend gegossen.
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Der erhaltene Gießling des gebremsten Teils (Bremstrommel) wird auf
gleiche Weise maschinell nachbearbeitet wie die oben beschriebene Bremsscheibe,
um die Einfassungen 5b des Dämpferteils 5 zu entfernen und diesem die gewünschte
Form und Größe zu geben. Man erhält so das gewünschte gebremste Teil (Bremstrommel)
für eine Trommelbremse, in dem eng anliegend ein Dämpferteil befestigt ist, ohne
daß dieses schmelzverbunden ist.
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Beim Verfahren zum Festlegen des Dämpferteils in einem dicht anliegenden
Zustand im gebremsten Teil, ohne daß eine Schmelzverbindung stattfindet, ist es
vorteilhaft, zum Erzielen eines Beschichtungsfilms das Dämpferteil entweder mit
einem Metall mit hohem Schmelzpunkt, wie z. B. Chrom oder Molybdän, zu plattieren
oder das Dämpferteil aus einem Werkstoff mit hohem Schmelzpunkt, z. B. rostfreiem
Stahl, herzustellen, wie oben in Verbindung mit der Herstellung der Bremsscheibe
beschrieben.
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Patentansprüche: 1. Verfahren zum Herstellen eines Bremsteils, bei
dem zum Zwecke der Dämpfung oder Unterbindung von Quietschgeräuschen ein Dämpferteil
mit anderer Eigenschwingungsfrequenz als der des Bremsteils eingegossen oder umgossen
wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpferteil vor dem Einsetzen in die Gießform
mit einer eine Schmelz- oder Diffusionsbindung mit dem Metall des Bremsteils verhütenden
Trennschicht versehen wird.
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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche
des Dämpferteils mit einem Metall mit hohem Schmelzpunkt, beispielsweise Chrom oder
Molybdän, plattiert wird.
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3. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Dämpferteil aus einem hitzebeständigen Werkstoff mit höherem Schmelzpunkt
als dem des Bremsteils hergestellt und unbeschichtet in die Gießform -eingesetzt
und mit dem Metall des Bremsteils umgossen wird.
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4. Verwendung von beständigem Material, beispielsweise Silikonharz,
zum Beschichten des Dämpferteils bei der Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
1.
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5. Verwendung von saurer Lösung aus pulverisiertem Metall, beispielsweise
Aluminium, zum Beschichten des Dämpferteils bei der Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 1.