DE2108950A1

DE2108950A1 - Multi-part brake disc for disc brakes in vehicles

Info

Publication number: DE2108950A1
Application number: DE19712108950
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Ing.; Weyersberg Ernst-Rudolf; 7000 Stuttgart. B60t 13-24 Weber
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1971-02-25
Filing date: 1971-02-25
Publication date: 1972-08-31

Description

Mehrteilige Bremsscheibe für Scheibenbremsen von Fahrzeugen Die Erfindung betrifft eine mehrteilige Bremsscheibe für Scheibenbremsen von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrtzeugen, mit am Grundkörper der Bremsscheibe Belüftungskanäle bildenden, zu beiden Seiten des Scheibenflansches mit Abstand voneinander befestigten Reibscheiben, deren Werkstoff eine größere Wärmefestigkeit besitzt als der Werkstoff des Grundkörpers der Bremsscheibe, nach Patent .............. Multi-part brake disc for disc brakes of vehicles The invention relates to a multi-part brake disc for disc brakes of vehicles, in particular of motor vehicles, with ventilation channels forming on the base body of the brake disc, Friction disks attached at a distance from each other on both sides of the disk flange, whose material has a greater heat resistance than the material of the base body of the brake disc, according to patent ..............

(Patentanmeldung P 19 61 598.6).(Patent application P 19 61 598.6).

Bei derartigen Bremsscheiben muß eine gute Abführung der durch die Bremsreibung auftretenden Wärmemenge sichergestellt sein. In such brake discs, a good dissipation of the through the Braking friction occurring amount of heat must be ensured.

Dieser Anforderung wird zwar die im Hauptpatent vorgeschlagene Nietverbindung weitgehend gerecht. Jedoch bringt diese Art der Verbindung einen hohen Arbeitsaufwand mit sich, insbesondere durch die Vielzahl der erforderlichen Bohrungen, die in die vollständig zusammengesetzte bzw. verspannte Bremsscheibe eingebracht werden müssen. Weiterhin ist eine gleichmäßige und störungsfreie Abnutzung der Bremsbeläge infolge der Nietköpfe nicht immer gewährleistet. The riveted connection proposed in the main patent will meet this requirement largely fair. However, this type of connection involves a lot of work with itself, in particular due to the large number of required holes that are in the completely assembled or tensioned brake disc must be introduced. Furthermore, a uniform and trouble-free wear of the brake linings is the result the rivet heads are not always guaranteed.

Durch die DOS 1 810 157 ist es zwar bekannt, mehrteilige Bremsscheiben aus Tafel- oder Rollenmaterial mittels Schweißen, Hartlöten oder mittels synthetischen Harzen bzw. Bindemitteln herzustellen. In dieser Offenlegungsschrift wird als vorteilhaftes Schweißverfahren für die vorgesehenen Blechwerkstoffe die Elektronenstrahlschweißung vorgeschlagen. Dieses Schweißverfahren weist eine Reihe von Nachteilen auf, die allen Schmelz-Schweißverfahren zu eigen sind. Zwar ist es mit diesem Schweißverfahren unter größerem Aufwand möglich, unterschiedliche Werkstoffe auch mit erheblich verschiedenen Schmelzpunkten dauerhaft zu verbinden. Aber die Gefahr des Verzugs ist keineswegs völlig beseitigt und das Metallgefüge wird, wenn auch nur in dem Bereich der schmalen Schweißzone, verändert. Diese Auswirkungen der vorliegenden Art der Schmelz-Schweißung erfordern eine Nachbearbeitung des Schweißstückes und führen zu einem entsprechend erhöhten Herstellungsaufwand. From DOS 1 810 157 it is known to have multi-part brake disks from sheet or roll material by welding, brazing or by synthetic means Manufacture resins or binders. In this laid-open specification, it is considered advantageous Welding process for the intended sheet metal materials is electron beam welding suggested. This welding process has a number of disadvantages which are common to all fusion welding processes. It is true with this welding process Possible with greater effort, different materials also with considerably different ones To connect melting points permanently. But the risk of default is by no means completely eliminated and the metal structure is, if only in the area of the narrow Welding zone, changed. This impacts the present type of fusion weld require post-processing of the weldment and lead to a corresponding increased manufacturing costs.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine dauerhafte Verbindung von Bremsscheibenteilen zu schaffen, welche die aufgezeigten Nachteile sowohl der N-ietverbindung als auch des Schmelz-Schweißens vermeidet. The invention is based on the object of a permanent To create connection of brake disc parts, which the disadvantages avoids both the N-Iet connection and the fusion welding.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Reibscheiben mit dem Grundkörper mittels Diffusions-Schweißen oder Diffusions-Löten verbunden sind. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Diffusions-Verbindung unter einem Hoch-Vakuum von etwa 10-3 bis 10-6 torr und unter einem Anpreßdruck von etwa 0,3 bis 1 kp/mm2. Weiterhin kann es von Vorteil sein, daß die Diffusions-Verbindung unter einem Mantel aus Schutzgas mit überwiegendem Anteil an Argon, Wasserstoff, Stickstoff, Kohlendioxyd oder einem Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Gase und unter einem Gasdruck von etwa 1,2 bis 1,5 kp/cm² und einem Anpreßdruck von etwa 0,3 bis 1 kp/mm² erfolgt. In vorteilhafter Weise werden die Schweißtemperatur und der Schweißdruck von zwei beiderseits der Bremsscheibe angeordneten Ringkörpern erzeugt. Eine vorzügliche Werkstoffpaarung ist erzielt, wenn der Grundkörper aus Aluminium und die Reibscheiben aus Grauguß oder einer Kupfer-Chrom-Legierung bestehen. This object is achieved according to the invention in that the friction disks connected to the base body by means of diffusion welding or diffusion soldering are. In an advantageous embodiment of the invention, the diffusion connection takes place under a high vacuum of about 10-3 to 10-6 torr and under a contact pressure from about 0.3 to 1 kp / mm2. Furthermore, it can be advantageous that the diffusion connection under a jacket of protective gas with a predominant proportion of argon, hydrogen, Nitrogen, carbon dioxide or a mixture of two or more of these gases and under a gas pressure of about 1.2 to 1.5 kp / cm² and a contact pressure of about 0.3 to 1 kp / mm² takes place. The welding temperature and the welding pressure of two annular bodies arranged on both sides of the brake disc generated. An excellent material pairing is achieved when the base body is made of Aluminum and the friction discs are made of gray cast iron or a copper-chromium alloy.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine dauerhafte, hoch beanspruchbare Verbindung der Bremsscheibenteile erhalten wird und eine Nachbearbeitung dieser Bremsscheibe entfällt. Da die Schweißflächen nur bis auf etwa 70 bis 80 % der Schmelztemperatur des Werkstoffes des Grundkörpers erhitzt werden müssen, ist der Wärme-Energieaufwand niedrig. Infolge des Fehlens einer schmelzflüssigen Phase ist die Neigung zum Verziehen der Bremsscheibe sehr gering und eine ungünstige Gratbildung oder Gefügeveränderung in der Verbindungszone wird völlig vermieden. Ein Erneuern der Reibscheiben kann in vorteilhafter Weise dadurch erfolgen, daß die abgenutzten Reibscheiben abgedreht oder abgeschliffen und auf die entstande nen planen Flächen des Grundkörpers neue Reibscheiben aufgebracht und mittels Diffusions-Schweißen oder Diffusions-Löten mit dem Grundkörper der Bremsscheibe verbunden werden. The advantages achieved with the invention are in particular: that get a permanent, highly stressable connection of the brake disc parts and there is no need to rework this brake disc. Because the welding surfaces only up to about 70 to 80% of the melting temperature of the material of the base body need to be heated, the heat and energy consumption is low. As a result of the absence a molten phase, the tendency to warp the brake disc is very high low and an unfavorable burr formation or structural change in the connection zone is completely avoided. Renewing the friction disks can be advantageous take place in that the worn friction disks are turned or ground off and new friction disks are applied to the resulting flat surfaces of the base body and by means of diffusion welding or diffusion soldering with the base body of the brake disc get connected.

In der Zeichnung, die eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung zeigt, sind Fig. 1 eine Vorrichtung in schematischer Anordnung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bremsscheibe im Schnitt, Fig. 2 eine Teilansicht einer Bremsscheibenhälfte in Pfeilrichtung S nach Fig. 1, teilweise im Schnitt, und Fig. 3 einen Querschnitt durch die Bremsscheibe nach der Linie III-III der Fig. 1. In the drawing, which shows an example embodiment of the invention Fig. 1 shows an apparatus in a schematic arrangement for producing the Brake disk according to the invention in section, FIG. 2 is a partial view of a brake disk half in the direction of arrow S according to FIG. 1, partly in section, and FIG. 3 shows a cross section through the brake disc along the line III-III in FIG. 1.

Die Bremsscheibe besteht aus einem Grundkörper 1, der aus einer hochwarmfesten Aluminiumlegierung hergestellt ist. The brake disc consists of a base body 1, which consists of a highly heat-resistant Aluminum alloy is made.

Der Grundkörper 1 besitzt einen Befestigungsflansch 2 sowie einen Scheibenflansch 3, der beidseitig mit radialen Stegen 4, 4' versehen ist. An den Stegen 4, 4' sind ringförmige Reibscheiben 5, 5' befestigt. Die Reibscheiben 5, 5' sind aus Grauguß hergestellt. Die ebenen Reibscheibenstirnseiten 6 und 6' bilden gegenüber dem Scheibenflansch 3 Kanäle 7 und 7', die durch benachbarte Stege 4, 4' an jeder Scheibenflanschseite 8, 8' begrenzt sind.The base body 1 has a mounting flange 2 and a Disk flange 3, which is provided on both sides with radial webs 4, 4 '. To the Rings 4, 4 'are attached to annular friction disks 5, 5'. The friction disks 5, 5 'are made of gray cast iron. The flat friction disc end faces 6 and 6 'form opposite the disk flange 3 channels 7 and 7 ', which are separated by adjacent webs 4, 4 'on each disk flange side 8, 8' are limited.

Zur Montage der Bremsscheibe werden die beiden Reibscheiben 5 und 5' zentrisch zur Befestigungsachse an die Stege 4 des Scheibenflansches 3 angelegt und in eine Vakuumkammer 9, die mittels einer Pumpe 10 über ein Ventil 11 luft leer gepumpt wird, eingebracht. Die Reibscheibenstirnseiten 6, 6' bilden mit den Stegen 4, 4' die Schweißflächen. Die Schweißflächen sind plangedreht, geschliffen sowie entfettet und liegen satt aneinander an. Die erforderliche Schweißwärme wird mit Hilfe der elektrischen Widerstandserwärmung durch die ringförmigen Wärmequellen 12 erzeugt. Unter innigem Kontakt der Reibscheiben 5, 5' und des Grundkörpers 1 in den Schweißflächen wird die Vakuumkammer 9 mittels der Pumpe 10 bis auf einen Druck von etwa 10-5 5 mmHg ausgepumpt. Die Wärmequellen 12 beginnen nun, die Schweißflächen aufzuheizen. To assemble the brake disc, the two friction discs 5 and 5 'applied centrally to the fastening axis on the webs 4 of the disk flange 3 and in a vacuum chamber 9, which by means of a pump 10 via a valve 11 is empty is pumped, introduced. The friction disc end faces 6, 6 'form with the webs 4, 4 'the welding surfaces. The welding surfaces are faced, ground as well as degreased and lie full to each other. The required welding heat is with Help of electrical resistance heating through the ring-shaped heat sources 12 generated. With intimate contact between the friction disks 5, 5 'and the base body 1 in the welding surfaces, the vacuum chamber 9 is by means of the pump 10 except for one Pumped out pressure of about 10-5 mmHg. The heat sources 12 now begin, the welding surfaces to heat up.

Einige Minuten nach dem Beginn des Aufheizens erfolgt eine Oberflächenentgasung mit nachfolgendem Druckanstieg in der Vakuumkammer 9. Während der weiteren Entgasung wird der Kammerdruck auf ca. 10-3 3 mmHg gehalten, indem die entwichenen Gase abgezogen werden. Nach der Entgasung wird der Druck in der Vakuumkammer 9 auf ca. 10 mmHg verringert und über die ringförmigen Wärmequellen 12 ein Schweißdruck von p#0,5 kp/mm² aufgebracht. Während der eingentlichen Schweißzeit herrscht eine Reaktionstemperatur von tmax# 5000 Celsius.Surface degassing takes place a few minutes after the start of heating with subsequent pressure increase in the vacuum chamber 9. During the further degassing the chamber pressure is kept at approx. 10-3 3 mmHg by withdrawing the escaped gases will. After degassing, the pressure in the vacuum chamber 9 is about 10 mmHg and a welding pressure of p # 0.5 via the annular heat sources 12 kp / mm² applied. There is a reaction temperature during the actual welding time from tmax # 5000 Celsius.

Nach Ablauf der Schweißzeit werden die Wärmequellen 8 abgeschaltet. Darauf erfolgt ein Druckabfall. Während des anschließenden Abkühlens der geschweißten Bremsscheibe wird der Schweißdruck bis auf ca. 1000 Celsius Scheibentemperatur aufrechterhalten.After the welding time has elapsed, the heat sources 8 are switched off. A pressure drop then occurs. During the subsequent cooling of the welded Brake disc, the welding pressure is maintained up to a disc temperature of approx. 1000 Celsius.

Bei der schematisch dargestellten Schweißung erfolgt die Erhitzung vorzugsweise durch eine ringförmige, um die Drehachse der Bremsscheibe angeordnete Wärmequelle 12, die auch den erforderlichen Schweißdruck aufbringt. Neben dem beschriebenen Diffusions-Schweißen kann in entsprechender Weise auch das Diffusions-Löten angewendet werden. Hierbei erfolgt die Verbindung des Grundkörpers 1 mit den Reibscheiben 5, 5' mittels einer Zwischenschicht aus einem geeigneten Werkstoff, beispielsweise Nickel, Beryllium, oder Vanadin, mit einer Dicke von einigen Mikrometern bis einigen Zehntelmillimetern. In the weld shown schematically, the heating takes place preferably by an annular one arranged around the axis of rotation of the brake disc Heat source 12, which also applies the required welding pressure. In addition to the one described Diffusion welding can also be used in a corresponding manner, diffusion soldering will. Here, the base body 1 is connected to the friction disks 5, 5 'by means of an intermediate layer made of a suitable material, for example Nickel, beryllium, or vanadium, with a thickness of a few micrometers to a few Tenths of a millimeter.

Claims

Property right claims

1. Multi-part brake disc for disc brakes of vehicles, in particular of motor vehicles, with ventilation channels forming on the base body of the brake disc, Friction disks attached at a distance from each other on both sides of the disk flange, whose material has a greater heat resistance than the material of the base body der.Brake disc, according to patent ......... (patent application P 19 61 598.6), thereby characterized in that the friction disks (5, 5 ') with the base body (1) by means of diffusion welding or diffusion soldering.

2. Multi-part brake disc according to claim 1, characterized in that that the diffusion compound is under a high vacuum of about 10-3 to 10-6 torr and takes place under a contact pressure of about 0.3 to 1 kgf / mm².

3. Multi-part brake disc according to claim 1, characterized in that that the diffusion connection under a jacket of protective gas with predominant Proportion of argon, hydrogen, nitrogen, carbon dioxide or a mixture of two or more of these gases, under a gas pressure of about 1.2 to 1.5 kp / cm2 and takes place under a contact pressure of about 0.3 to 1 kp / mm².

4. Multi-part brake disc according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the welding temperature and the welding pressure from both sides of the Brake disc arranged annular bodies (12) are generated.

5. Multi-part brake disc according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the base body (1) made of aluminum and the friction disks (5, 5r) consist of gray cast iron or a copper-chromium alloy.

L e r s e i t e