DE3025636C2

DE3025636C2 -

Info

Publication number: DE3025636C2
Application number: DE3025636A
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. 6072 Dreieich De Ostwald
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1980-07-07
Filing date: 1980-07-07
Publication date: 1990-02-15
Also published as: FR2486198B1; GB2079653A; FR2486198A1; US4381336A; IT1136895B; DE3025636A1; IT8122782A0; GB2079653B

Description

Die Erfindung betrifft ein auf Biegung beanspruchtes, gegossenes Werkstück, das aus einem Gußkörper und einem in den Gußkörper eingegossenen Stützelement besteht, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Werkstück, das aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist, ist zwar in der Herstellung aufwendiger, bietet aber demgegenüber die Möglichkeit, durch eine optimale Gestaltung des Werkstücks das Gewicht zu reduzieren. Hierdurch kann eine bessere Werkstoffausnutzung bei gegebener Beanspruchung und gegebenem Einbauraum erzielt werden. Die Anwendung derartiger Werkstücke ist besonders bei Kraftfahrzeugen vorteilhaft, da der Bau eines Leichtbaufahrzeugs immer mehr an Bedeutung zunimmt.

Bei einem bekannten Werkstück der eingangs genannten Art (DE-OS 25 33 058) ist in die Zugzone ein als Stützelement aus gebildeter Zuganker mit einem hohen Elastizitätsmodul eingelegt. Der vom Gußwerkstoff völlig umgebene Zuganker schützt vor hohen Zugbelastungen, auf die er empfindlich ist. Da aber die Biegespannungen mit der Entfernung von der neutralen Achse zunehmen, ist keine optimale Werkstoffausnutzung möglich, da die Stelle höchster Zugspannung nicht von dem Zuganker, sondern von einer Gußschicht gebildet wird.

Es ist weiterhin bekannt, daß in Biegeträgern im Bereich der neutralen Faser Hohlräume eingegossen werden, die zwar das Gewicht reduzieren, den Spannungsverlauf über den Restquer schnitt jedoch beeinflussen. An den dem Hohlraum zugewandten Wandflächen können Spannungsspitzen auftreten, die zu einer vorzeitigen Ermüdung des Werkstoffs in diesem Bereich führen. Bei verhältnismäßig kleinen Querschnitten, bei denen sich zwecks Gewichtsreduzierung noch eine Ausbildung eines Hohl raums lohnen würde, können dann die Spannungen in den dünnen Wänden den zulässigen Sollwert übersteigen.

Aus der Deutschen Offenlegungsschrift 26 10 040 ist ein gegossenes Werkstück aus einem Gußkörper und einem in den Gußkörper eingegossenes Stützelement bekannt, bei dem das Stützelement eine kleinere Dichte aufweist als der Gußkörper (vgl. Dicke von Kohlen stoffasern zum Guß). Über die Anordnung der Kohlenstoffasern im Querschnitt ist der Deutschen Offenlegungsschrift nichts Näheres zu entnehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein auf Biegung beanspruchtes Gußwerkstück eine gewichtssparende Anordnung eines Stützelementes im Gußkörper des Werkstücks anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Stützelement in den spannungsarmen Zonen des Gußkörpers angeordnet ist und daß der Gußkörper die von dem Stützelement ausgefüllten Hohlräume nach Art eines räumlichen Fachwerks umschließt.

Hierdurch wird erreicht, daß an den Stellen höchster Spannungen der Werkstoff größerer Festigkeit und an den Stellen niedrigster Spannung der Werkstoff kleinerer Festigkeit angeordnet ist. Dadurch entsteht bei gleicher Festigkeit eine Gewichtsersparnis. Die festigkeitssteigernde Wirkung des Stützelements beruht darauf, daß durch Abstützung der auf Druck belasteten Streben eines fachwerkartigen Gußkörpers deren Knicklast erhöht wird und daß durch den aufgrund der Oberflächenrauhigkeit des Stütz elements und des Gußkörpers entstehenden Verzahnungseffekt das Stützelement einen Lastanteil entsprehend dem Verhältnis der Elastizitätsmodule von Stützelement und Gußkörper übernimmt. Da der Gußkörper die von dem Stützelement ausgefüllten Hohlräume nach Art eines räumlichen Fachwerks umschließt, wird in struktureller Hinsicht unterstützt, daß das Stützelement nur an Stellen niedriger örtlicher Spannung angeordnet ist.

Eine derartige Ausbildung eines Werkstücks führt zu einer besonders leichten Bauweise.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß Teile des Stützelements in den spannungsarmen Randzonen des Werkstücks bis an die Oberfläche ragen oder aus ihr hervorragen. Beim Abgießen eines Bremssattels stützt sich das Stützelement an den den Formhohlraum bildenden Wänden der Gießform ab und erhält hierdurch eine sichere und stabile Lage. Es können besonders maßhaltige und dünne Wände mit geringen Toleranzabweichungen auf einfache und billige Weise hergestellt werden.

Vorzugsweise ist der kubische Ausdehnungskoeffizient des das Stützelement bildenden Stoffes gleich oder größer als der des den Gußkörper bildenden Stoffes, so daß das Stützelement reib schlüssig an den Wänden des Gußkörpers anliegt und besonders gut Zug- oder Duckkräfte aufnehmen kann.

Damit eine besonders formschlüssige Verbindung des Stützelements mit dem Gußkörper hergestellt wird, ist es vorteilhaft, wenn das Gußmaterial in die Oberfläche des Stützelements eindringt. Durch die innige Verbindung kann das Stützelement besonders gut Schubkräfte aufnehmen und es wird die Dauerfestigkeit des Werkstücks erhöht.

Es ist vorteilhaft, wenn der Werkstoff des Stützelements aus anorganischem, hoch wärmefestem Material besteht, damit das Stützelement den hohen Gießtemperaturen standhält und nach dem Gießvorgang weiterhin formbeständig bleibt und eine vorausbe stimmbare Festigkeit aufweist. Diese Anforderungen erfüllen beispielsweise formbeständiges Siliciumdioxid, gesinterte Werkstoffe, miteinander verflochtene Whisker oder formbeständige Kugelpackungen. Sie tragen gleichzeitig zu einer Gewichts reduzierung und einer Stützfunktion am Gußkörper bei. Der Werkstoff des Stützelements wirkt schwingungsdämpfend auf den Gußkörper ein. Es gibt Werkstücke, die besonders empfindlich auf Schwingungen reagieren, indem sie sie auf andere Teile übertragen oder selbst in hörbare Quietschgeräusche umsetzen. Durch eine derartige Werkstoffeigenschaft des Stützelements können diese Mängel behoben werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Rohling eines Bremssattels mit einem eingegossenen Stützelement.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Rohling 1 für einen Bremssattel einer Schwimmsattelteilbelagscheibenbremse besteht aus einer Sattelbrücke 2, an die ein Gehäuse 3 für einen Betätigungszylinder angegossen ist. Die später durch span abhebende Bearbeitung herzustellende Zylinderbohrung 4 ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Die rohe Zylinder bohrung 5 ist beim Gießen bereits durch einen Kern vorgeformt worden.

Die Sattelbrücke 2 und der parallel zu einer in der Zeichnung nicht dargestellten Bremsscheibe verlaufende Schenkel 6 bilden das Bauteil, welches in erster Linie die aus der Übertragung der Bremsbetägigungskraft resultierenden Biegebeanspruchungen aufzunehmen hat. Ein in der Sattelbrücke 2 angeordnetes prismatisches Stützelemet 7 verläuft im Bereich der neutralen Spannungsfaser 8 der Sattelbrücke 2 und ist in axialer und radialer Richtung des Bremssattels von der Sattelbrücke 2 gänzlich eingeschlossen. In Scheibendrehrichtung 11 gesehen, durchzieht das Stützelement 7 die Sattelbrücke 2 und endet mit seinen beiden Enden 9, 10 an der Oberfläche der Sattelbrücke 2. Die beiden Enden 9, 10 des Stützelements liegen beim Abguß des Bremssattels an der dem Bremssattel formenden Hohlraum oberfläche an, damit eine stabile und sehr genaue Lage des Stützelements 7 gewährleistet wird. Die Dichte des Stützelements 7 ist kleiner als die Dichte des das Stützelement umschließenden Gußkörpers, wobei die Werkstoffe gleich oder unterschiedlich sein können. Die nach dem Abgießen des Bremssattels entstandene, hoch belastbare Verbindung ermöglicht bei minimalem Platzbedarf und geringem Gewicht ein Optimum an Steifigkeit.

Claims

1. Ein auf Biegung beanspruchtes, gegossenes Werkstück, das aus einem Gußkörper und einem in den Gußkörper eingegossenen Stützelement besteht, dessen Dichte kleiner ist als die Dichte des Gußkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (7) in den spannungsarmen Zonen des Gußkörpers ange ordnet ist und daß der Gußkörper die von dem Stütz element (7) ausgefüllten Hohlräume nach Art eines räum lichen Fachwerks umschließt.

2. Gegossenes Werkstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Teile des Stützelements (7) in den spannungsarmen Randzonen des Werkstücks bis an die Oberfläche ragen oder aus ihr hervorragen.

3. Gegossenes Werkstück nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der kubische Ausdehnungskoeffizient des das Stütz element (7) bildenden Stoffes gleich oder größer ist als der des den Gußkörper bildenden Stoffes.

4. Gegossenes Werkstück nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Gußmaterial in die Oberfläche des Stützelements (7) eindringt.

5. Gegossenes Werkstück nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Stützelements (7) aus anorganischem, hoch wärmefestem Material besteht.

6. Gegossenes Werkstück nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (7) aus formbeständigem Silicium dioxid besteht.

7. Gegossenes Werkstück nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (7) aus einem gesinterten Werkstoff besteht.

8. Gegossenes Werkstück nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (7) aus miteinander verflochtenen Whiskern besteht.

9. Gegossenes Werkstück nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (7) aus einer formbeständigen Kugelpackung besteht.