DE2935943C2

DE2935943C2 - Trägerplatte für Scheibenbremsen-Reibblöcke

Info

Publication number: DE2935943C2
Application number: DE2935943A
Authority: DE
Inventors: Kurt 5000 Köln Stahl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-09-06
Filing date: 1979-09-06
Publication date: 1983-05-05
Also published as: BE885032A; DE2935943A1; JPS5649433A; JPS6392838A; JPH0151700B2; ZA805422B

Description

Die Erfindung betrifft eine Trägerplatte für den Reibbelag eines Reibblocks für Scheibenbremsen, die aus einem plattenförmigen Formteil aus Hartkeramik besteht, das auf seiner Rückenfläche mit einer Abdeckung versehen ist

Die Verwendung von keramischen Formteilen als Maschinenelement bereitet selbst bei Formteilen aus Hartkeramik hinsichtlich ihrer Befestigung an den anderen Maschinenteilen einige Schwierigkeiten. Da keramische Formteile hinsichtlich ihrer Werkstoffeigenschaften als spröd-hart einzuordnen sind, muß bei Verbundkonstruktionen mit anderen Werkstoffen, ins- &5 besondere bei der Verbindung mit Metallkonstruktionen, darauf geachtet werden, daß das keramische Formteil an der Befestigungsstelle keinen örtlichen

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Druckspitzen ausgesetzt ist. Um hier Probleme zu vermeiden, bietet es sich zunächst an, das keramische Formteil mittels einer Klebeverbindung mit dem zugehörigen metallischen Bauteil zu verbinden. Der Nachteil einer Klebeverbindung besteht jedoch darin, daß wegen der Temperattirempfindliebkeit der zur Verfügung stehenden Kleber diese Verbindungstechmk für solche teile nicht möglich ist, die höheren Temperaturen ausgesetzt sind. Will wan auf das Verbinden mit Hilfe von Klebern verzichten, so kann ein derartiges keramisches Formteil auch im Wege einer Klemmverbindung eingebaut werden. Hier muß jedoch durch entsprechende Zwischenlagen aus weicherem Metall, wie Kupfer, Aluminium, Kunststoffen oder dergleichen, dafür Sorge getragen werden, daß örtliche Spannungsspitzen beim Einklemmen des Formteils vermieden werden. Bei einfacheren Bauelementen kann es ausreichen, wenn das Formteil im Befestigungsbereich mit einer Ummantelung aus Metallblech versehen wird, wobei die Verbindung zwischen der Blechummantelung und dem keramischen Formteil durch eine formschlüssige Verbindung geschaffen werden kann, die durch Einbiegen von zungenförmigen Teilen des Metalls in entsprechende Ausnehmungen erstellt wird. Eine derartige Verbindung ist jedoch nicht spielfrei, so daß sie auch nur in beschränktem Umfang eingesetzt werden kann.

Aus der DE-PS 27 34 585 ist eine Trägerplatte der eingangs bezeichneten Art bekannt, bei der jedoch die Abdeckung der ROckenfläche aus einem Metallblech besteht Es ist somit nicht nur ein zusätzlicher Formprozeß zur Herstellung der Schutzabdeckung aus Metall erforderlich, sondern darüber hinaus müssen noch Maßnahmen getroffen werden, um das Keramikformteil fest mit der Schutzabdeckung, beispielsweise durch Klebung, zu verbinden. Da auf die Vorderfläche des keramischen Formteils der Trägerplatte der Reibbelag aufgepreßt werden muß, besteht die Gefahr, daß hierbei die Trägerplatte bricht Bei der Herstellung von keramischen Formteilen führt das Brennen und/oder Sintern des grünen Formlings zwangsläufig zu gewissen Maß- oder Formabweichungen durch das sogenannte Schwinden. Außerdem lassen sich geringfügige Verwerfungen praktisch nicht vermeiden, so daß ein derartiges keramisches Formteil beim Aufpressen des Belagmaterials in der Preßform »hohl liegt« und durch den Preßdruck zerstört werden kann, auch wenn die Rückenfläche mit einer Ummantelung aus Stahlblech versehen ist

Der Begriff »hrartkeramik« bezieht sich hier insbesondere auf Hartporzellane und Hartkeramiken entsprechend DIN 40 685 221, also eine überwiegend Magnesium-Silikat enthaltende, dichte Hartkeramik, ist jedoch im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorstehend näher bezeichneten Werkstoffe beschränkt, sondern umfaßt auch Glas und Glaskeramiken oder dgl.

Aus der DE-AS 16 00170 ist ein metallischer Bremsbelagträger bekannt, der aus einem kastenförmigen Blechteil besteht, das aus einem dünnen Blech mit einer Wandstärke von etwa 2 mm geprägt ist. Der abgekantete Rand dieses Blechteils deckt die umlaufende Stirnfläche des einzubringenden Bremsbelages ab. Bei der bekannten Anordnung, die für einen Bremsbelag für keramikartigem Werkstoff vorgesehen sein soll, ergeben sich jedoch erhebliche Probleme hinsichtlich der Verbindung zwischen Bremsbelagträger und Reibbelagblock, da ein derartiger Reibbelag nicht, wie

herkömmliche Rmbbeifge, unmittelbar in das kastenförmige Blechteil eingepreßt werden kann, Hier bleibt nur der Weg der Klebung, die jedoch keine zuverlässige Verbindung zwischen Reibbelag und Bremsbelagträger bietet. Ein wesentlicher Nachteil eines derartigen Reibblocks besteht ferner darin, daß es sich bei den sogenannten keramikartigen Reibbelagen nicht um eine Hartkeramik bzw» ein Hartporzellan im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt, sondern um sogenannte Metallkeramiken, die eine erhebliche Wärmeleitfähigkeit aufweisen, so daß schon die in der DE-AS 27 34585 beschriebenen Vorteile eines keramischen Reibbelagträgers gar nicht erreicht werden können.

Aus der GB-PS 10 53 437 ist es bekannt, eine aus dickem Stahlblech gestanzte Trägerplatte zusätzlich mit Löchern zu versehen, in die beim Aufpressen des Reibbelages das Belagmaterial eintritt, so daß zusätzlich zu der Flächenhaftung zwischen Reibbelag und Trägerplatte durch Klebung eine formschlflssige Verankerung des Reibmaterials gegeben ist

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Rückenfläche des plattenförmigen keramischen Formteils mit einer Abdeckung zu versehen, die für die nachfolgende Weiterbearbeitung und für den späteren Betrieb eine ebenflächige Anlagefläche bildet, unabhängig von etwaigen Form- oder Maßabweichungen des keramischen Formteils.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Merkmalen gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Bei der Herstellung von keramischen Formteilen führt das Brennen und/oder Sintern des grünen Formlinge zwangsläufig zu gewissen Maß- oder Formabweichungen durch das sogenannte Schwinden. Außerdem lassen sich geringfügige Verwerfungen praktisch nicht vermeiden. Wird nun ein derartiges Formteil im Druckgußverfahren ummantelt, so spielen Maß- oder Formabweichungen keine Rolle, da das Flüssige Metall den zu ummantelnden Bereich beim Einbringen in die Gießform vollständig umschließt und es dadurch zu einer allseitigen, dichten Anlage der Metallummantelung am Formteil kommt. Darüber hinaus stehen für die Auswahl des Mantelwerkstoffes eine Reihe von unterschiedlichen Legierungen auf der Basis von Zink, Aluminium, Magnesium, Kupfer, Blei und Zinn zur Verfügung, die hinsichtlich ihrer Festigkeit, chemischen Beständigkeil, Spanbarkeit und Oberflächenbehandlung vielfältigen Ansprüchen und Wünschen genügen. Durch das Umgießen des entsprechenden Bereichs des keramischen Formteils entsteht eine feste Verbindung zwischen dem keramischen Formteil und der metallischen Ummantelung, die spielfrei ist, da durch das Schrumpfen des Metalls beim Abkühlen der Metallmantel mit einer gewissen Vorspannung auf dem keramischen Formteil gehalten ist. Andererseits ist die Druckfestigkeit der hier in Betracht kommenden keramischen Werkstoffe so hoch, daß die Schrumpfspannung der Metallummantelung aufgenommen wird. Dies hat ferner den Vorteil, daß das keramische Formteil bereits beim Aufbringen der Abdeckung fest mit dieser verbunden wird, wobei das keramische Formteil formschlüssig in die Abdeckung eingebettet ist, da zusätzlich zur Rückenfläche auch die umlaufende schmale Stirnfläche durch den Gießvorgang von der Abdeckung umschlossen ist. Da zum Aufbringen der Abdeckung das keramische Formteil in eine entsprechende Form eingelegt werden muß, in die dann der Werkstoff für die Abdeckung durch Gießen, insbesondere nach dem Druckgußverfahren, eingebracht wird, ergibt sieh for die von der Abdeckung gebildete Rüokenfliche einer derart hergestellten Trägerplatte durch den bei der Herstellung dar Abdeckung erfolgenden Formvorgang eine ebene Fläche, Diese dient for das nachfolgende Aufpressen des Belagmaterials auf diefreie Vqrderfläche des Keramikformteils als ebene Anlagefläche in der Preßform, Formungenauigkeiten, Verwerfungen oder dgl des keramischen Formteils sind so durch die Abdeckung ausgeglichen, so daß das nachfolgende, mit sehr hohem Druck erfolgende Aufpressen des Belagmaterials keine Zerstörung des keramischen Formteils bewirken kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Metallummantelung mit den erforderlichen seitlichen Laschen zur Befestigung des Reibblocks am Bremssattel in einem Arbeitsgang hergestellt werden kann, wobei die fürdas Druckgußverfahren geeigneten Metalle bzw. Metallegierungen aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften die Keramikplatte gegen stoßartige, punktartige Belastungen im Bereich der Anlage am Bremssattel und der Druckzylinder schützen. Auch hier gibt die erfindungsgemäße Druckgußummantelung der Keramik^«tte eine zusätzliche Sicherheit, falls durch unvorhergesehene äußere Einflüsse die Keramikplatte brechen sollte, da durch die Ummantelung die Bruchstücke von der umlaufenden Stirnfläche her und vom Rücken fest zusammengehalten werden, vährend andererseits der auf die Vorderfläche der Keramikplatte aufgebrachte Reibbelag hier ein Herausfallen der Bruchstücke verhindert, so daß die

:o Keramikplatte ihre Hauptaufgabe, nämlich aufgrund ihrer geringeren Wärmeleitfähigkeit iAs Metall, die notwendige Erwärmung des Reibbelags schon kurz nach Einleitung des Bremsvorgangs und bei geringer Bremskraft zu bewirken, auch in einem solchen Falle voll erfüllen kann.

Bei verhältnismäßig dünnwandigen Keramikplatten ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der die Rückenfläche der Platte bedeckende Teil der Druckgußummantelung wenigstens eine Öffnung, vor-

zugsweise eine schlitzförmige Öffnung, aufweist, querdurch wird beim Herstellen der Druckgußummantelung vermieden, daß bei der anschließenden Abkühlung aufgiund der unterschiedlichen Wärmedehnungen von Keramik und Metall die Keramikplatte bricht. In vorteilhafter Ausgestaltung ist hierbei vorgesehen, daß die Rückenfläche der Platte Vorspränge aufweist, die durch die Druckgußummantelung hindurchragen. Diese Formgebung für plattenförmige Keramikteile hat den Vorteil, daß durch die Vorsprünge, die vorzugsweise in

so Form von durchgehenden Stegen ausgebildet sind, eine Verbesserung der mechanischen Festigkeit der Platte erreicht wird und zum anderen gleichzeitig die zur Verhinderung von Plattenbrüchen bei der Druckgußummantelung vorgesehenen öffnungen entstehen, so daß das H~rsiellungsverfahren wesentlich vereinfacht wird. In gleicher Weise ist es von Vorteil, wenn erfindungsgemäß der die umlaufende Stirnfläche der Platte bedeckende Teil der Druckgußummantelung eine im wesentlichen gleiche Dicke aufweist, so daß auch hier

(Ό vom Abkühlungsvorgang herrührende Spannungsunterschiede in der Ufiitnantelung weitgehend vermieden werden.

Bei plattenförmigen Keramikformteilen ist es außerdem zweckmäßig, wenn die Außenkants dtr Vorderflä-

*>5 ehe der Platte eine Abfasung aufweist, die von der Druckgußummantelung abgedeckt ist. Hierdurch ergibt sich eine formschlüssige Verbindung zwischen Druckgußummantelung und Platte. Anstelle einer Abfasung ist

es auch möglich, die umlaufende Stirnfläche in bezug auf die Vorderfläche der Platte leicht konisch zulaufend auszubilden.

In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die freiliegende Vorderfläche der Platte Vertiefungen aufweist. Durch derartige Vertiefungen ist beim Aufpressen des Reibmaterials zusätzlich zu der herkömmlichen Verbindung zwischen Reibbelag und Trägerplatte durch Klebung eine formschlüssige Verankerung des Reibmaterials auf dem Keramikformteil gegeben. Besonders vorteilhaft ist es, wenn erfindungsgemäß die Vertiefungen der Vorderfläche in ihrem Verlauf in etwa den Vorsprüngen der Rückenfläche entsprechen. Hierdurch erhält die Keramikplatte eine im wesentlichen gleiche Materialstärke über die ganze Fläche, so daß Spannungen im Keramikmaterial infolge der mehrfachen Erhitzung im Verlaufe des Herstellungsprozesses des Keramikformteils beim Aufbringen der Abdeckung und dem Aufbringen des Reibbelags vermieden werden.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Vorderfläche einer Trägerplatte eines Reibblocks für eine Scheibenbremse,

F i g. 2 die Rückseite der Trägerplatte gemäß F i g. 1, F i g. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III in F i g. I, F i g. 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in F i g. 1,

F i g. 5 einen Schnitt durch einen fertigen Reibblock entsprechend der Linie III-III in F i g. 1,

F i g. 6,7 eine Ausführungsform mit Dehnungssicke.

In F i g. 1 und 2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Trägerplatte für den Reibbelag eines Reibblocks einer Scheibenbremse in einer Vorderansicht (F i p. 1) und in einer Rückansicht (F i g. 2) sowie in entsprechenden Schnitten (Fig.3, Fig.4, Fig.5) dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein plattenförmiges Keramikteil 11 mit einer Druckgußummantelung 12 in der Weise verbunden, daß die Vorderfläche A des Keramikteils vollständig freiliegt, während die umlaufenden Stirnflächen der Keramikplatte vollständig ummantelt sind, und die Rückenfläche B, wie aus F i g. 2 ersichtlich, nur teilweise von Metall ummantelt ist. An einer Seite ist die Druckgußummantelung 12 mit Augen 13 versehen, über die die Trägerplatte am Bremssattel festgelegt werden kann.

Auf der Rückenfläche B der Trägerplatte ist die Druckgußummantelung 12 mit schlitzförmigen Öffnungen 14 versehen, die verhindern, daß beim Abkühlen nach dem Umgießen der Metallummantelung 12 die Keramikplatte 11 bricht.

Wie aus den Schnittdarstellungen gemäß F i g. 3 und 4 zu ersehen ist, ist die Keramikplatte 11 auf ihrer Rückseite mit stegförmigen Vorsprüngen 15 und 16 versehen, die bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in etwa H-föfmig verlaufen. Diese Vorspränge 15 und 16 sind in ihrer Dicke so bemessen, daß sie mit der Druckgußummantelung 12 auf der Rückenfläche B der Trägerplatte flächengleich abschließen, und somit durch die schlitzförmigen öffnungen 14 hindurchragen und diese gleichzeitig begrenzen.

Auf der Vorderfläche A ist die Keramikplatte mit Vertiefungen 17 versehen, die in ihrem Verlauf in etwa den Vorsprüngen 15, 16 der Rückenfläche B entsprechen, so daß auch in diesen Bereichen Jie Stärke der Platte in etwa gleichbleibend ist. Die Außenkante 18 der Vorderfläche A der Keramikplatte 11 weist eine Abfasung auf, so daß nach dem Umgießen des Metalls in diesem Bereich die Keramikplatte formschlüssig umklammert wird. Die durchgehenden Löcher 19 dienen

in lediglich dazu, bei der Herstellung der Druckgußummantelung 12 die Keramikplatte 11 in der Druckgußform zu halten.

In der SchniU'larstellung gemäß Fig.5, die entsprechend der Linie III-III in Fig. 1 geführt ist, ist ein

ι) vollständiger Reibblock, also eine druckgußummantelte Trägerplatte mit aufgebrachtem Reibbelag 20 dargestellt. Wie der Schnitt erkennen läßt, ist der Reibbelag 20 in die H-förmige Vertiefung der Vorderfläche A der Keramikplatte 11 eingedrückt, so daß sich in bezug auf

in die in uci Ebene der Trägerplatte verlaufende Belastung beim Bremsvorgang zusätzlich eine formschlüssige Abstützung des Reibbelags 20 auf der Trägerplatte ergibt.

Bei plattenförmigen Bauteilen, wie beispielsweise bei

.'■> dem in Fig.2, 3 dargestellten Ausführungsbeispiel, ist von wesentlicher Bedeutung, daß wenigstens eine, vorzugsweise schlitzförmige öffnung 14 in der Druckgußummantelung 12 quer zur größten Formteillänge verl&aft. Hierbei ist es wichtig, daß die Druckgußform so

jo ausgebildet ist, daß diese schlitzförmige öffnung 14 schon beim Druckgußvorgang frei bleibt, d. h. also kein flüssiges Metall in diesen Bereich einlaufen kann, so daß von vornherein in diesem Bereich die Druckgußummantelung 12 unterbrochen bleibt. Hierdurch werden sich nachteilig auf das Keramikteil auswirkende Verformungen aufgrund der Materialschrumpfungen beim Erkalten vermieden.

In den F i g. 6, 7 ist eine andere konstruktive Lösung für das Problem der beim Abkühlen auftretenden

•«ο Materialschrumpfungen der Druckgußummantelung 12 dargestellt. Das vorgeschlagene Prinzip läßt sich auch hier grundsätzlich vor allem für flächenhafte Formteile einsetzen. Wie insbesondere aus der Schnittdarstellung gemäß F i g. 7 ersichtlich ist, weist die Druckgußummantelung 12 wenigstens eine Verformungssicke 21 auf, die auch hier wieder vorzugsweise quer zur größten Formteillänge verläuft. Zweckmäßig ist es hierbei, wenn die Wandstärke der Druckgußummantelung 12 im Bereich der Verformungssicke 21 etwas geringer ist als in den übrigen Bereichen, so daß während des Schrumpfvorgangs beim Abkühlen durch eine entsprechende Dehnung der Sicke quer zu ihrem Vet uuf eine ausreichende Materialnachgiebigkeit gegeben ist, ohne daß in diesem Bereich die Druckgußummantelung 12 einreißt Diese Ausfnhrungsform ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn für den vorgesehenen Anwendungsbereich die Rückenfläche B des Keramikformteils durch die Druckgußummantelung 12 abgeschlossen sein soll.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüehef ;■;_-·

U Trägerplatte für den ßelag eines Rejbbfpeks für Scheibenbremsen, die aus einem plattenförmigen Formteil aus Hartkeramik pesteht, das auf seiner s Rücken- und Stimn^che mind«tens teilweise mit einer Metallabdeckung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (1?) aus Metallguß, vorzugsweise Druckguß, besteht, die die umlaufende Stirnfläche (4) des plattenförmigen Formteils (11) umschließt

Z Trägerplatte nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der die Rückenfläche/S/des Formteils

(11) bedeckende Teil der metallischen Abdeckung

(12) wenigstens eine Öffnung (14), vorzugsweise eine schlitzförmige öffnung, aufweist

3. Trägerplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Rückenfläche/ft)des Formteils (11) Vorsprünge (15, 16) aufweist die durch die metallische Abdeckung (12) hindurchragen.

4. Trägerplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der die umlaufende Stirnfläche (4) des Formteils (11) bedeckende Teil der metallischen Abdeckung (12), wie an sich bekannt eine im wesentlichen gleiche Dicke aufweist

5. Trägerplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Außenkante der Vorderfläche (A) des Formteils (11) eine Abfasung (18) aufweist, die von der metallischen Abdeckung (12) abgedeckt ist

6. Trägeroiatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die freiliegende Vorderfläche (A) des Formteil (11) Vertiefungen (17) aufweist

7. Trägerplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die Vertiefungen (17) der Vorderfläche (A) in ihrem Verlauf in etwa den Vorsprüngen (15, 16) der Rückenfläche ^entsprechen.

8. Trägerplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die vorzugsweise schlitzförmig ausgebildeten Öffnungen (14) in der metallischen Abdeckung (12) zumindest quer zur größten Formteillänge verlaufen.

9. Trägerplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Abdekkung (12) der Rückenfläche (B) wenigstens eine Verformungssicke (21) aufweist, die vorzugsweise quer zur größten Formteillänge verläuft.