DE4333517A1

DE4333517A1 - Brake disc for disc brakes

Info

Publication number: DE4333517A1
Application number: DE4333517A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr Ing Franke
Original assignee: Buderus Guss GmbH
Current assignee: Buderus Guss GmbH
Priority date: 1993-10-01
Filing date: 1993-10-01
Publication date: 1995-04-06

Abstract

In the case of a brake disc consisting of a cast-iron disc rim (1) and an inner cup (2), connected positively to the latter, composed of a material of higher tensile strength, the connection between the disc rim (1) and the inner cup (2) is in the form of a laser weld (5) which occupies the full depth of the connecting web (6) and contains no filler material. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a brake disc according to the preamble of Claim 1.

Verbundbremsscheiben dieser Art besitzen einen gußeisernen Scheibenkranz und einen Innentopf aus Stahl, der höhere Zugfestigkeiten und genau definierte chemische Eigenschaften aufweist. Es ist ein sicherer Verbund zwischen beiden Teilen zu gewährleisten.Composite brake discs of this type have a cast iron disc ring and an inner pot made of steel, which defined higher tensile strengths and precisely has chemical properties. It is a secure bond between the two To ensure sharing.

Zur Verbindung der Teile ist ein Eingießen von Partien des Bremstopfes in den Gußkörper bekannt (DE 25 39 361 A1, DE 27 28 335 A1). Ferner wurde schon vorgeschlagen, die separat gefertigten Teile zu verschrauben (DE-OS 21 01 428, DE 26 20 623 A1), zu verlöten (DE 29 42 151 A1, DE 38 23 146 A1) oder zu verschweißen (DE 29 37 207 A1, DE 38 23 147 A1). Die genannten Schriften stellen nur einen Teil des Standes der Technik dar. Sie zeigen die viel fältigen Möglichkeiten zum Erstellen einer Verbundbremsscheibe aus einem guß eisernen Scheibenkranz und einem Innentopf höherer Festigkeit.To connect the parts, pour parts of the brake pot into the Cast body known (DE 25 39 361 A1, DE 27 28 335 A1). Furthermore has been proposed to screw the separately manufactured parts (DE-OS 21 01 428, DE 26 20 623 A1), to be soldered (DE 29 42 151 A1, DE 38 23 146 A1) or to weld (DE 29 37 207 A1, DE 38 23 147 A1). The above Fonts are only part of the state of the art. They show a lot Extensive possibilities to create a composite brake disc from a single source iron disc ring and an inner pot of higher strength.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsart zu schaffen, die einen hervorragenden Verbund der Teile zur Folge hat und die sich sowohl hin sichtlich des Verfahrensablaufes als auch hinsichtlich ihrer Qualität von den bisher bekannten Verbindungsarten positiv unterscheidet.The invention had for its object to provide a type of connection that results in an excellent bond of the parts and that both go visually of the procedure as well as in terms of their quality of the previously known types of connection positively differentiates.

Die erfindungsgemäße Bremsscheibe besitzt das im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannte Merkmal.The brake disc according to the invention has the characteristic of Claim 1 mentioned feature.

Im Gegensatz zu den bekannten Verbindungsarten, und auch zu den bekannten Schweißverbindungen, erfolgt eine bisher für diesen Zweck noch nicht ange wandte Laserschweißverbindung ohne Zusatzwerkstoff, die über die volle Höhe des Verbindungssteges zwischen dem Scheibenkranz und dem Innentopf durchgeschweißt ist. Gegenüber dem bisher üblichen Schmelzschweißverfahren entsteht durch das Laserschweißen ein besonders großes Tiefe-Breite- Verhältnis der Schweißnaht. Die hohe Leistungsdichte im Fokussierfleck der Laserstrahlung führt zu einer schlanken und tiefen Schweißnaht. Dieser Tiefschweißeffekt wegen des konzentrierten Energieeintrages durch den Laser sorgt infolge der sehr schmalen Schweißzone für einen äußerst geringen Wärmeeintrag in die zu verbindenden Bauteile und damit zu einer sehr hohen Maßhaltigkeit. Da mit Absicht über die volle Höhe des Verbindungssteges durchgeschweißt wird, wobei der Tiefschweißeffekt der angewandten Laserschweißung eine sehr große Höhe garantiert, beeinflussen die durch den hohen C-Anteil des Gußeisens eventuell entstehenden Gase die Schweißnahtqualität, insbesondere in der Schweißwurzel, nicht negativ. Es ist ein hervorragender Verbund vorhanden, wie er durch alle bisher bekannten Verbindungsarten kaum zu erzielen war.In contrast to the known types of connection, and also to the known Welded connections have not yet been made for this purpose turned laser welded joint without filler metal, which over the full Height of the connecting web between the washer and the inner pot is welded through. Compared to the previously common fusion welding process laser welding creates a particularly large depth-width Ratio of the weld. The high power density in the focus spot of the Laser radiation leads to a slim and deep weld. This Deep sweat effect due to the concentrated energy input by the laser ensures an extremely small amount due to the very narrow welding zone Heat input into the components to be connected and thus to a very high one Dimensional accuracy. Because on purpose over the full height of the connecting bridge is welded through, the deep welding effect of the applied Laser welding guarantees a very large height, affect the through the High C content of the cast iron Weld quality, especially in the weld root, not negative. It is an excellent network exists, as it is known from all previously known Connection types could hardly be achieved.

Der Innentopf ist so zu gestalten, daß er mit seinem umlaufenden, der Verbin dung dienenden Kragen, fast spaltfrei bzw. mit einem minimalen Spalt bündig in die innere ringförmige Aussparung des Scheibenkranzes einzufügen ist. In diesem extrem geringen Spalt wird dann die Laserschweißnaht eingebracht, die über eine wesentlich größere Tiefe als es bei allen bisher angewandten Schweißverfahren möglich ist, die angestrebte Verbindung zwischen der Anlage fläche des Scheibenkranzes und der Außenfläche des Innentopfes schafft. Der Verbund der beiden praktisch spaltfrei aneinanderstoßenden Teile durch die äußerst schlanke und tiefe Laserschweißnaht ist von höchster Qualität.The inner pot is to be designed in such a way that it with its surrounding, the connection serving collar, almost gap-free or with a minimal gap flush in insert the inner ring-shaped recess of the disc ring. In The laser welding seam is then introduced into this extremely small gap over a much greater depth than all previously used Welding process is possible, the desired connection between the system surface of the disc ring and the outer surface of the inner pot creates. Of the Compound of the two parts that abut each other practically without gaps extremely slim and deep laser welding seam is of the highest quality.

Der Scheibenkranz kann massiv oder auch innenbelüftet ausgebildet sein. Dabei ist es möglich den Scheibenkranz innen oder außen sowie auch im mittleren Bereich mit dem Innentopf zu verbinden. Der spezielle Vorteil der erfindungsge mäßen Verbindung ist in allen diesen Fällen zu erzielen.The disc ring can be solid or ventilated. Here it is possible to use the disc ring inside or outside as well as in the middle Connect the area to the inner pot. The special advantage of the fiction moderate connection can be achieved in all these cases.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigt:The drawing shows exemplary embodiments of the invention. It shows:

Fig. 1: Einen Teil-Querschnitt durch eine belüftete Bremsscheibe mit Außenanbindung, FIG. 1 shows a partial cross-section through a ventilated brake disc with external connections,

Fig. 2: Einen Teil-Querschnitt durch eine belüftete Bremsscheibe mit Innenanbindung, FIG. 2 is a partial cross-section through a ventilated brake disc with internal links,

Fig. 3: Einen Teil-Querschnitt durch eine massive Bremsscheibe mit Mit tenanbindung, Figure 3 is a partial cross-sectional tenanbindung by a massive rotor with Containing.

Fig. 4: Das vergrößerte Detail X aus Fig. 3 und Fig. 4: The enlarged detail X from Fig. 3 and

Fig. 5: Eine Prinzipskizze des Schweißaufbaus. Fig. 5: A schematic diagram of the welding structure.

Die Bremsscheibe besteht aus einem gußeisernen Scheibenkranz 1 und einem Innentopf 2 aus einem geeigneten Stahlblech. Gemäß Fig. 1 und 2 ist der Schei benkranz 1 innen belüftet. Der Innentopf 2 ist mit seinem umlaufenden Kragen 3 an der Anlagefläche 4 des Scheibenkranzes 1 durch eine Laserschweißnaht 5 verbunden, und zwar nach Fig. 1 als Außenanbindung und nach Fig. 2 als Innenanbindung. Gemäß Fig. 3 ist der Scheibenkranz 1 massiv. Die Verbindung zwischen dem Kragen 3 des Innentopfes 2 und der Anlagefläche 4 des Schei benkranzes 1 verläuft in der Mitte. Dabei liegt gemäß Fig. 4 eine sehr schlanke und tiefe Laserschweißnaht 5 vor, die ohne Zusatzwerkstoff über die volle Höhe des Verbindungssteges 6 ausgeführt ist.The brake disc consists of a cast iron disc ring 1 and an inner pot 2 made of a suitable steel sheet. According to Fig. 1 and 2, the ticket is benkranz 1 internally ventilated. The inner pot 2 is connected with its circumferential collar 3 to the contact surface 4 of the disc ring 1 by a laser weld 5 , specifically as an external connection according to FIG. 1 and as an internal connection according to FIG. 2. Referring to FIG. 3 of the wheel rim 1 is massive. The connection between the collar 3 of the inner pot 2 and the contact surface 4 of the Schei benkranzes 1 runs in the middle. Here, 4 is a very slender and deep laser weld seam 5 is shown in FIG. Before, which is carried out without additional material over the full height of the connecting web 6.

Nach Fig. 5 verläuft ein Laserstrahl von einer Ringmode 7 auf einen Umlenk spiegel 8 und einen sphärischen Spiegel 9 in einem Optikgehäuse 10. Von dort fällt er auf das in der Brennweite f vom sphärischen Spiegel 9 und in der Arbeitsbrennweite f′ vom Optikgehäuse 10 entfernte Bauteil aus Scheibenkranz 1 und Kragen 3 des Innentopfes. Diese sind fast spaltfrei bzw. mit einem mini malen Spalt 11 bündig ineinander gefügt. Der Laserstrahl bildet in diesem Spalt 11 die angestrebte schlanke und tiefe Schweißnaht von höchster Präzision und Qualität. Aus einer Zuführung 12 wird dabei das benötigte Prozeßgas (Helium, Argon) beigefügt.According to FIG. 5, a laser beam passes by an annular fashion 7 to a deflecting mirror 8, and a spherical mirror 9 in an optics housing 10. From there it falls on the focal length f of the spherical mirror 9 and the focal length f 'of the optics housing 10 component from the disk ring 1 and collar 3 of the inner pot. These are almost gap-free or with a mini paint gap 11 flush with each other. In this gap 11, the laser beam forms the desired slim and deep weld seam of the highest precision and quality. The required process gas (helium, argon) is added from a feed 12 .

Claims

1. Brake disc for disc brakes, consisting of a cast iron disc ring and a form-fittingly connected inner pot made of a material with higher tensile strength and defined chemical properties, in particular a deformable steel with sufficient corrosion resistance, characterized in that the connection between the disc ring ( 1 ) and the inner pot ( 2 ) is designed as an over the full height of the connecting web ( 6 ) by running laser weld seam ( 5 ) without filler material.

2. Brake disc according to claim 1, characterized in that the inner pot ( 2 ) with a circumferential collar ( 3 ) with the formation of a minimal annular gap ( 11 ) is inserted flush into the inner annular recess of the disc ring ( 1 ) and that the laser weld seam ( 5th ) runs in the annular gap ( 11 ) between the contact surface ( 4 ) of the disc ring ( 1 ) and the outer surface of the collar ( 3 ).

3. Brake disc according to claims 1 and 2, characterized in that the disc ring ( 1 ) is solid or internally ventilated and that it has an internal, external or central connection by means of a laser weld seam ( 5 ) with the circumferential collar ( 3 ) the inner pot ( 2 ) is connected.

4. Brake disc according to claims 1 to 3, characterized in that the laser weld seam ( 5 ) in the case of a closed connection of the inner pot ( 2 ) to the disc ring ( 1 ) runs continuously over the full extent of the connection area.

5. Brake disc according to claims 1 to 3, characterized in that the laser weld seam ( 5 ) in the case of an interrupted connection of the inner pot ( 2 ) to the disc ring ( 1 ) runs only in the interrupted connection areas.