DE3722031A1 - Bremsscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsscheibe nach dem Ober­ begriff des Hauptanspruchs.

Eine solche Bremsscheibe ist aus der DE-A-35 15 512 bekannt. Hier besteht der Bremsring aus einer Vollkeramikscheibe, die in dem Bremsscheibenträger gehalten ist. Die Bremsscheibe zeichnet sich durch eine erhöhte Verschleißfestigkeit aus aufgrund der großen Härte des keramischen Materials. Ein Nachteil dieser Bremsscheibe liegt aber in einer anderen keramischen Eigenschaft, in der Sprö­ digkeit. Daher ist diese Bremsscheibe bei Stoß- und Biegebelastun­ gen weitaus bruchanfälliger als beispielsweise Bremsscheiben aus Metall. Weiter ist bei einer derartigen Bremsscheibe nachteilig, daß die Verbindung zwischen dem keramischen Bremsring und dem normalerweise aus Metall bestehenden Bremsscheibenträger schwie­ rig zu gestalten ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Brems­ scheibe so auszulegen, daß sie bei der Beibehaltung einer hohen Verschleißfestigkeit gegen Stoß- und Biegebelastungen unempfind­ lich ist. Außerdem soll sie sich in einfacher Weise herstellen lassen.

Die Aufgabe wird mit dem kennzeichnenden Gegenstand des An­ spruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der Erfindung werden also anstatt einer vollen Keramikscheibe lediglich Keramik-Brems-Plättchen verwendet, die über dem Um­ fang des Bremsringes verteilt sind. Erschütterungen und andere Belastungen während des Fahrbetriebes werden bei dieser Brems­ scheibe zunächst vom Trägermaterial des Bremsringes aufgenom­ men. Dies kann entsprechend ausgelegt sein, in der Regel wird es aus einem geeigneten Metall bestehen. Das Trägermaterial dämpft und entkoppelt die Erschütterungen, so daß die Keramikplättchen davon selbst nur unwesentlich beeinflußt werden.

Um sicherzustellen, daß sich die Bremsbacken bei einem Bremsvor­ gang nicht zwischen den Keramikplättchen verhaken, weisen diese eine derartige Form auf und haben einen solchen Abstand zueinan­ der, daß sie sich wenigstens teilweise in radialer Ausrichtung überlappen. Auf diese Weise schleift der Bremsbacken der Schei­ benbremse immer schon auf dem nächsten Keramikplättchen, bevor er das vorhergehende freigibt. In einer bevorzugten Ausführung ist eine rautenähnliche Form gewählt. Es sind aber auch andere, den obengenannten Zweck erfüllende Formen verwendbar.

Nach den Merkmalen der Ansprüche 5 bis 7 läßt sich die Brems­ scheibe in einfacher Weise herstellen. Die Keramikplättchen werden vom Trägermaterial des Bremsringes ringartig umgossen, so daß lediglich die mit den Bremsbacken zusammenwirkenden Reibflächen frei bleiben. Eine zusätzliche Befestigung ist nicht notwendig, da die beim Abkühlen des Trägermaterials auftretenden Schrumpf­ spannungen die Keramikplättchen sicher halten. Außerdem führt die Schrumpfung des Trägermaterials zu Druckspannungen in den Keramikplättchen, die dadurch noch bruchsicherer werden.

Um die Befestigung der Keramikplättchen zu verbessern, ist es zweckmäßig, an deren stirnseitigen Umfang eine Verankerung vorzusehen. Am einfachsten läßt sich dies mit einem wenigstens teilweise umlaufenden Wulst verwirklichen. Dieser Wulst wird beim Gießen vom Trägermaterial umschlossen und verankert dadurch das Keramikplättchen zusätzlich. Durch diese Maßnahme sind die Kera­ mikplättchen außerdem auch bei hohen Temperaturen am Herausfal­ len gehindert.

Eine besonders einfache Herstellung wird dadurch erreicht, daß sowohl der Bremsring, soweit er als Träger für die Keramikplätt­ chen dient, und der Bremsscheibenträger einstückig aus einem Material bestehen. Das Material kann Aluminium sein, die Material­ wahl ist darauf aber nicht beschränkt. Bei dieser Ausführung sind lediglich die Keramikplättchen in eine die Bremsscheibe bildende Gießform einzulegen, die dann mit dem gewünschten Material aufge­ füllt wird. Nach dem Erkalten und Trennen der Gießform liegt bereits die fertige Bremsscheibe vor. Es sind allenfalls noch kleine Versäuberungen notwendig.

Insgesamt zeichnet sich die Bremsscheibe nach der Erfindung durch ein geringes Gewicht, hohe Temperaturbeständigkeit, Unempfindlichkeit gegenüber Stoß- und Biegebeanspruchungen sowie durch einen geringen Verschleiß im Fahrbetrieb aus.

Nachfolgend sind einige vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine nicht ganz vollständige Bremsscheibe,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Bremsscheibe nach Fig. 1 entlang der Schnittlinie II-II und in einem etwas vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 bis 5 in bruchstückhaft dargestellten Bremsscheiben weitere Formen der Keramik-Brems-Plättchen.

Eine Bremsscheibe für eine Fahrzeugscheibenbremse ist insgesamt mit 1 bezeichnet. Die Bremsscheibe 1 weist einen als Bremsschei­ benträger dienenden Befestigungsabschnitt 2 auf mit mehreren über den Umfang verteilten Befestigungsaugen 2 a. Über die Be­ festigungsaugen 2 a läßt sich die Bremsscheibe 1 an ein abzu­ bremsendes, nicht näher dargestelltes Fahrzeugrad festschrauben.

An den Befestigungsabschnitt 2 schließt sich radial nach außen einstückig der eigentliche Bremsring 3 an. Er sieht über seinen Umfang verteilt rautenartige Keramikplättchen 4 vor, die mit Ab­ stand zueinander über den Umfang der Bremsscheibe in gleich­ mäßigen Abständen verteilt in dem Bremsring ringartig umgossen sind. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die axiale Dicke der Ke­ ramikplättchen 4 etwas größer gewählt als die Dicke des übrigen Bremsringes 3. Dadurch bilden die Keramikplättchen 4 in ihrer Gesamtheit die beidseitigen Reibflächen für die nicht dargestellten Bremsbacken. Die Fig. 2 läßt ebenfalls einen umlaufenden, mitein­ gegossenen Wulst 4 a erkennen, der zur Verankerung jedes Keramik­ plättchens 4 in dem Trägermaterial des Bremsringes dient.

Aus Fig. 1 ergibt sich die Lage der einzelnen Keramikplättchen 4 zueinander. Sie liegen in einem derartigen Abstand zueinander, daß in radialer Sicht und im Uhrzeigersinn gesehen der rechte obere Eckabschnitt eines Keramikplättchens 4 den unteren linken Eckabschnitt des nachfolgenden Keramikplättchens 4 überlappt. Ein über die eigentliche Rautenform hinaus verlängerter, oberer Eckab­ schnitt jedes Keramikplättchens 4 stellt dies zusätzlich sicher.

Die Bremsscheibe 1 ist einstückig aus Bremsscheibenträger 2 und Bremsring 3 gegossen. Beim Gießvorgang werden die Keramikplätt­ chen 4 gleichzeitig miteingegossen. Das Material für den Brems­ scheibenträger und den Bremsring, soweit er als Träger für die Keramikplättchen 4 dient, besteht aus einer Aluminiumlegierung.

Nach Fig. 3 trägt der Bremsring 3 Bremsplättchen 43, die eine in radialer Richtung längliche, rautenähnliche Form aufweisen. Wie die in die Figur eingezeichneten Mittelpunktstrahlen andeuten, über­ lappen sich diese Bremsplättchen 43 wiederum in radialer Richtung.

In Fig. 4 sind Bremsplättchen 44 und 44′ unterschiedlicher Form vorgesehen. Die Bremsplättchen 44 weisen dabei in etwa die Form eines gleichseitigen Dreiecks auf, deren Spitzen auf den nicht dargestellten Mittelpunkt der Bremsscheibe 3 zeigen. Zwischen jeweils zwei Bremsplättchen 44 ist jeweils ein Bremsplättchen 44′ in schlanker Dreiecksform und mit der Spitze radial nach außen angeordnet.

Schließlich sieht die Bremsscheibe 3 in Fig. 5 Bremsplättchen 45 vor, die in drei radialen Lagen übereinander und versetzt zuein­ ander angeordnet sind. Dabei weisen diese Bremsplättchen 45 wie auch die Bremsplättchen 44 und 44′ nach Fig. 4 wiederum einen solchen Abstand zueinander auf, daß sie sich in radialer Richtung überlappen.

Als Material für die Keramik-Brems-Plättchen eignen sich insbe­ sondere keramische Stoffe mit hoher Verschließfestigkeit und geringer Porosität. Eine gute Thermoschockempfindlichkeit ist vorteilhaft. Verwendbar ist z. B. Borcarbid. Bevorzugt ist Si­ liziumcarbid (reaktionsgebunden, gesintert oder heiß isostatisch gepreßt) oder Siliziumnitrid (reaktionsgebunden, gesintert oder heiß isostatisch nachverdichtet).

Die Bremsplättchen aus Keramik können im Inneren mehrere paral­ lel angeordnete Kanäle aufweisen. Falls diese Kanäle zur Luftküh­ lung dienen, sollen sie beim Eingießen frei bleiben. Für eine möglichst effektive Kühlung werden die Plättchen vorzugsweise so befestigt, daß die Kanäle radial angeordnet sind.

Die Kanäle können auch beim Eingießen von Metall ausgefüllt werden, um die mechanische Verbindung Metall/Keramik zu verbes­ sern.

Anstatt bei der Herstellung des Bremsrings 3 die Plättchen mit Metall zu umgießen, kann man auch zunächst einen Bremsring aus Metall mit mehreren Öffnungen herstellen, die zur Aufnahme der keramischen Bremsplättchen bestimmt sind. Die Keramikplättchen werden anschließend in die Öffnungen eingepaßt und an ihrem Rand mit einem warmfesten Zement, z. B. "Autostic" von Carlton & Brown, England umgossen.

Claims (7)

1. Bremsscheibe für eine Fahrzeugscheibenbremse mit einem keramische Reibflächen aufweisenden Bremsring und einem Bremsscheibenträger zur Befestigung der Bremsscheibe an dem abzubremsenden Fahrzeugrad, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsring (3) über den Umfang seiner Bremsflächen verteilt, segmentförmige Keramik-Brems-Plättchen (4, 43, 44, 44′, 45) aufnimmt.

2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsplättchen (4, 43, 44, 44′, 45) eine derartige Form aufweisen und einen solchen Abstand zueinander haben, daß sie sich in radialen Richtungen wenigstens teilweise über­ lappen.

3. Bremsscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsplättchen (4) eine rautenähnliche Form aufweisen.

4. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsplättchen (4, 43, 44, 44′, 45) im Bremsring (3) eingegossen sind.

5. Bremsscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsplättchen (4, 43, 44, 44′, 45) an ihrem Umfang eine das Herausfallen verhindernde Verankerung aufweisen.

6. Bremsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsplättchen (4, 43, 44, 44′, 45) an ihren stirnseitigen Umfang einen wenigstens teilweise umlaufenden Wulst (4 a) aufweisen.

7. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsscheibenträger (2) und der Bremsring (3) als einstückiges Bauteil aus einem metallischen Werkstoff bestehen.