DE69930191T2

DE69930191T2 - Beschichtete Bremsscheibe und Methode zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE69930191T2
Application number: DE69930191T
Authority: DE
Inventors: Hirotaka Iwata-shi Kurita; Hiroshi Iwata-shi Yamagata; Toshikastu Iwata-shi Koike
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1998-12-03
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2019-12-03
Also published as: US20020153210A1; EP1006218A2; US6561322B2; DE69930191D1; EP1006218A3; EP1006218B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Bremsscheibe gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 und auf ein Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe.
Bisher ist eine Aluminiumlegierung für ein Teil verwendet worden, dass eine Vorrichtung bildet, für den Zweck, die Vorrichtung zu erleichtern. Ein Beispiel eines solchen Teils, bei dem eine Erleichterung gefordert ist, ist eine Bremsscheibe oder eine Bremsscheibenvorrichtung, die in Fahrzeugen, wie beispielsweise Kraftfahrzeugen und Motorrädern, montiert ist. Dort ist nämlich eine hohe Forderung nach Bremsscheiben vorhanden, die ein Gewicht so leicht wie möglich haben, um so sowohl die Laufeigenschaft als auch den Kraftstoffverbrauch zu verbessern. Eine Idee beim Erreichen der Erleichterung der Bremsscheibe ist diejenige, eine Aluminiumlegierung zum Bilden eines plattenähnlichen Teils (nachfolgend wird das plattenähnliche Teil als "Bremsscheibenkörper" bezeichnet) zu verwenden, das an einer Nabe befestigt werden soll.
Wenn der Bremsscheibenkörper aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist, wird, für den Zweck eines Verbesserns der Abnutzungsbeständigkeit davon, eine Donut-ähnliche Scheibe, hergestellt aus einem Eisen enthaltenden Metall, an einer Oberfläche des Bremsscheibenkörpers angebondet, um eine Reibungsfläche zu bilden. Eine solche Bremsscheibe ist, zum Beispiel in der JP-A-H5-26268 offenbart.
Die Bremsscheibe, die in der vorstehenden Veröffentlichung offenbart ist, umfasst einen Bremsscheibenkörper, der aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist und einen vorderen Flächenbereich besitzt, mit dem ein Bremsklotz gleitend in Kontakt steht. Eine Donut-ähnliche Scheibe, hergestellt aus Gusseisen, ist an dem vorstehenden Bereich durch Reibungsschweißung oder einen Alfin-Prozess befestigt.
Gewöhnliche Maschinenteile, die eine Gleitfläche besitzen, wie beispielsweise Verbindungsstäbe, Ventilstößel und Verriegelungsarme von Maschinen und Verschiebeab schnitte, wie beispielsweise Verdrängungskompensatoren, werden auch gelegentlich aus einer Aluminiumlegierung für den Zweck eines Erleichterns der Maschinen gebildet.
Da eine Aluminiumlegierung einen größeren, thermischen Expansionskoeffizienten als derjenige von Eisen enthaltendem Metall, wie beispielsweise Gusseisen, besitzt, ist die Verwendung eines Aufbaus, bei dem eine Gusseisenscheibe an einem Aluminiumlegierungs-Bremsscheibenkörper angebondet ist, dazu geeignet, eine Biegung oder eine Auslenkung der Bremsscheibe aufgrund von thermischen Spannungen, erzeugt durch eine Temperaturerhöhung während des Bremsvorgangs, zu verursachen und eine Trennung der Eisenscheibe von dem Bremsscheibenkörper zu verursachen.
Der vorstehende Aufbau besitzt auch ein Problem, da eine spezifische Verbindungsvorrichtung benötigt wird, und, demzufolge, erhöhte Herstellungskosten zum Verbinden der Gusseisenscheibe an dem Bremsscheibenkörper durch Reibungsschweißen oder einem Alfin-Prozess benötigt werden.
Weiterhin ist es, wenn eine Aluminiumlegierung für Teile von gewöhnlichen Maschinen verwendet wird, notwendig, die Abnutzungsbeständigkeit einer Gleitoberfläche davon zu verbessern. Insbesondere dann, wenn eine Aluminiumlegierung für Teile verwendet wird, die unter Bedingungen hoher Temperatur verwendet werden sollen, wie zum Beispiel Maschinenteile, ist es notwendig, weiterhin die Abnutzungsbeständigkeit der Gleitfläche zu verbessern, da eine hohe, thermische Last auf diese Teile aufgebracht wird.
Aus der GB 2 154 614 A ist eine Bremsscheibe, wie sie vorstehend angegeben ist, bekannt. Insbesondere offenbart die GB 2 154 614 A verdichtete Beschichtungen durch Aufbringen eines direkten Fluiddrucks, wobei das Verfahren bei der Herstellung von Bremselementen angewandt wird, die eine verbesserte Funktion und Reibungsbremssysteme haben.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsscheibe zu verbessern, wie sie vorstehend angegeben ist, so dass sie einer hohen, thermischen Belastung unterworfen werden kann, und die eine Reibfläche besitzt, die eine stark verbesserte Abnutzungsbeständigkeit besitzt, und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Bremsscheibe unter niedrigen Kosten zu schaffen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Bremsscheibe gelöst, die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt ist und eine Reibfläche hat, mit der ein anderer Teil gleitend in Kontakt gebracht werden kann, wobei wenig stens die Reibfläche mit wenigstens einer ersten Galvanisierungsschicht aus einem Metall mit einer hohen Verschleißfestigkeit versehen ist, wobei die Galvanisierungsschicht Risse mit einem feinen Netz aufweist, die über die gesamte Fläche derselben ausgebildet sind, wobei die Risse in Form eines feinen Netzes so aufgebaut sind, dass ein eingeschriebener Kreis jedes der Netze von Rissen einen Durchmesser von nicht mehr als 1,5 mm hat.
Die Aufgabe wird weiterhin gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe gelöst, die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt ist und eine Reibfläche hat, mit der ein anderer Teil gleitend in Kontakt gebracht werden kann, wobei ein Block durch Spritzformen ausgebildet wird, der Block geschmiedet wird, um die Bremsschreibe zu erzeugen, und ein Galvanisieren durchgeführt wird, um wenigstens die Reibfläche mit wenigstens einer Galvanisierungsschicht aus einem Metall mit einer hohen Verschleißbeständigkeit zu versehen, wobei Risse in der Galvanisierungsschicht mit einem feinen Netz und über die gesamte Fläche der Galvanisierungsschicht ausgebildet sind, und die Risse in Form des feinen Netzes so aufgebaut sind, dass ein eingeschriebener Kreis jedes der Netze der Risse einen Durchmesser von nicht mehr als 1,5 mm hat.
In Fällen, in denen die Bremsscheibe Umgebungen ausgesetzt werden wird, die für die Bremsscheibe nachteilig sind, ist es vorteilhaft, wenn eine zweite Galvanisierungsschicht aus einem Metall, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit besitzt, zwischen der Galvanisierungsschicht vorgesehen wird, die die Risse eines Netzes und das Aluminiumlegierungsbasismetall besitzt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Zwischen-Galvanisierungsschicht aus einem Material oder einem Metall, das eine hohe Korrosionsbeständigkeit besitzt, zwischen der Galvanisierungsschicht, die die Risse eines Netzes besitzt, und der Aluminiumlegierung oder dem Materialbasismetall vorgesehen.
Gemäß der vorstehenden Erfindung kann, zum Beispiel, die Zwischen-Galvanisierungsschicht, gebildet aus einem Metall, das eine hohe Korrosionsbeständigkeit besitzt, verhindern, dass Wasser in die Risse, aufgrund eines Kontakts mit der Aluminiumlegierung, eindringt. Deshalb wird, gerade wenn Wasser, Nebel oder Regentropfen auf der Bremsscheibe niedergeschlagen werden, keine Korrosion der Bremsscheibe verursacht; d.h. eine Trennung der Galvanisierungsschicht durch Korrosion wird verhindert.
Dasselbe gilt dann, wenn die Bremsscheibe einer aggressiven Umgebung ausgesetzt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Galvanisierungsschicht aus Eisen oder einer Eisen enthaltenden Legierung von Oberflächen hergestellt, bei denen Stickstoff oder eine Kombination aus Stickstoff und Schwefel eingelassen ist.
Gemäß der vorstehenden Erfindung wird, da die Galvanisierungsschicht einer Stickstoffbehandlung unterworten worden ist und eine erhöhte Härte besitzt, die Abnutzungsbeständigkeit davon verbessert.
Gemäß der vorstehenden Erfindung wird die Abnutzungsbeständigkeit der Gleitfläche der Bremsscheibe, hergestellt aus einer Aluminiumlegierung, verbessert.
Eine große Vielzahl von Materialien für diese Bremsscheibe ist möglich und dasselbe gilt für die Galvanisierungsschicht.
Wie vorstehend erwähnt ist, ist es vorteilhaft, eine Aluminiumlegierung für diese Bremsscheibe und ein Metall, das eine hohe Abnutzungsbeständigkeit besitzt, für diese Galvanisierungsschicht zu verwenden, obwohl die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt ist.
Es ist zum Beispiel vorteilhaft eine Bremsscheibe der vorliegenden Erfindung für eine Bremsscheibenvorrichtung zu verwenden, bei der ein Körper der Bremsscheibe aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist, dass die Reibfläche des Bremsscheibenkörpers mit der Galvanisierungsschicht eines Metalls versehen ist, das eine hohe Abnutzungsbeständigkeit besitzt, und dass die Metallschicht Risse in der Form eines feinen Netzes über den gesamten Bereich davon hinweg besitzt.
In dieser Hinsicht ist es vorteilhaft, wenn jeder der Bremsklötze aus einem Material gebildet ist, das eine Härte niedriger als diejenige der Galvanisierungsschicht besitzt, und austauschbar hergestellt ist, oder wobei jeder der Bremsklötze aus einem synthetischen Harzmaterial gebildet ist.
Weiterhin ist es möglich, dass jeder der Bremsklötze aus einem CU-enthaltenden gesintertem Material gebildet ist.
Gemäß der vorstehenden Erfindung kann eine Metallschicht, hergestellt aus einem Metall, das eine hohe Abnutzungsbeständigkeit besitzt, durch Galvanisieren auf einem Aluminiumlegierungsteil gebildet werden und Risse werden in der Metallschicht während des Galvanisierungsschritts gebildet. Die Risse ändern deren Formen zu einer Form eines feinen Netzes durch Wärme, die während der Verwendung des Aluminiumlegierungsteils erzeugt ist.
Allgemein können gebrauchte Galvanisierungsvorrichtungen für das vorstehende Verfahren verwendet werden. Deshalb ist es nicht notwendig, eine spezifische Bond-Vorrichtung zu verwenden, um eine Metallschicht zu bilden, die eine hohe Abnutzungsbeständigkeit an dem Aluminiumlegierungsteil besitzt. Weder eine spezifische Vorrichtung noch eine spezifische Behandlung zum Bilden von Rissen in der Metallschicht ist notwendig.
Gemäß der vorstehenden Erfindung kann eine Schicht, die eine hohe Abnutzungsbeständigkeit besitzt, durch Schweißen auf einem Aluminiumlegierungs- oder Materialteil gebildet werden. Weiterhin können Risse in der Form eines feinen Netzes in der Schicht während des Enwärmungsschritts, der Galvanisierung folgend, gebildet werden.
Während des Erwärmungsschritts, der Galvanisierung folgend, werden das Metall, das die Metallschicht bildet, und die Aluminiumlegierung, die das Aluminiumlegierungsteil bildet, ineinander so diffundiert, um eine Diffusionsschicht dazwischen zu bilden.
Weiterhin können Risse in der Form eines feinen Netzes in der Schicht durch die Wärme, verwendet beim Durchführen der Nitrosulfurierung, gebildet werden.
Unter Durchführung der Nitrosulfurierungs-Behandlung kann die Härte der Metallschicht erhöht werden. Durch die Wärme bei der Nitrodesulfurierungs-Behandlung werden das Metall, das die Metallschicht bildet, und die Aluminiumlegierung, die den Aluminiumlegierungsteil bildet, ineinander diffundiert, um eine Diffusionsschicht dazwischen zu bilden.
Weiterhin ist ein Verfahren zum Herstellen der Bremsscheibe ein Verfahren, bei dem, bevor die Aluminiumlegierungs- oder Materialschicht mit der Metall- oder Materialschicht durch Galvanisieren versehen wird, eine Metall- oder Materialschicht, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit besitzt, durch Galvanisieren auf der Gleitfläche gebildet wird.
Gemäß der vorstehenden Erfindung kann, zum Beispiel, eine Zwischenmetallschicht, um zu verhindern, dass Wasser, eingebracht in die Risse, mit der Aluminiumlegierung in Kontakt tritt, durch Schweißen gebildet werden. Demzufolge können zwei Arten von Metallschichten mit einer Schweißvorrichtung gebildet werden.
Andere bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den weiteren, abhängigen Ansprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung in größerem Detail unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen davon in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 zeigt eine Schnittansicht, die eine Bremsscheibenvorrichtung darstellt;
2 zeigt eine Schnittansicht eines Bremssattels;
3 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines wesentlichen Teils einer Bremsscheibe;
4 stellt schematisch die Risse in einer Galvanisierungsschicht dar;
5 zeigt ein Verfahrensdiagramm für die Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen einer Bremsscheibe;
6 zeigt ein Verfahrensdiagramm zum Beschreiben einer Vorbehandlung für einen Galvanisierungsvorgang;
7 zeigt ein Verfahrensdiagramm für die Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen einer Bremsscheibe durch Erwärmen, um Risse zu bilden;
8 zeigt auch eine vergrößerte Schnittansicht eines wesentlichen Teils einer Bremsscheibe;
9 zeigt ein Verfahrensdiagramm für die Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen einer Bremsscheibe durch Nitrosulfurierung, um Risse zu bilden;
10 zeigt ein Verfahrensdiagramm für die Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen einer Bremsscheibe durch Brünieren, um Risse zu bilden;
11 zeigt eine Schnittansicht, die eine andere Ausführungsform darstellt, in der eine Metallschicht zwischen einer Galvanisierungsschicht und einem Bremsscheibenkörper gebildet ist;
12 zeigt ein Verfahrensdiagramm für die Beschreibung eines Galvanisierungsvorgangs;
13 zeigt eine Schnittansicht, die einen ein variables Ventil betätigenden Mechanismus, der kein Teil der vorliegenden Erfindung ist, darstellt;
14 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines wesentlichen Teils eines Ventilstößels, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
15 zeigt eine perspektivische Ansicht des Ventilstößels;
16 zeigt eine Schnittansicht, die zeigt, dass die Oberfläche des Ventilstößels galvanisiert ist;
17 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht, die den wesentlichen Teil einer Schnellgalvanisierungsvorrichtung zum Galvanisieren des Ventilstößels darstellt;
18 zeigt eine Schnittansicht, die die Schnellgalvanisierungsvorrichtung zum Galvanisieren des Ventilstößels darstellt;
19 zeigt eine Schnittansicht eines ein variables Ventil betätigenden Mechanismus, der einen Kipphebel besitzt, der kein Teil der vorliegenden Erfindung ist;
20 zeigt eine perspektivische Ansicht des Kipphebels;
21 zeigt eine Schnittansicht, die darstellt, dass die Oberfläche des Kipphebels galvanisiert ist;
22 zeigt eine Schnittansicht, die zeigt, dass die Oberfläche eines Kolbens, der kein Teil der vorliegenden Erfindung ist, galvanisiert ist; und
23 zeigt eine Schnittansicht, die zeigt, dass die Oberfläche einer Verbindungsstange, die kein Teil der vorliegenden Erfindung ist, galvanisiert ist.
In dem Nachfolgenden wird eine Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für eine Bremsscheibe, versehen mit einer Galvanisierungsschicht aus einem Metall, das eine höhere Abnutzungsbeständigkeit besitzt, vorgenommen. Allerdings sind alle geeigneten Materialien für diese Bremsscheibe ebenso wie für die Schicht anwendbar.
Erste Ausführungsform
Eine Ausführungsform einer Bremsscheibe und ein Verfahren zum Herstellen derselben gemäß der vorliegenden Erfindung werden im Detail nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben. Hierbei wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie bei der Bremsscheibe einer Vorderrad-Bremsscheibenvorrichtung für ein Motorrad angewandt wird, beschrieben.
1 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Bremsscheibenvorrichtung darstellt. 2 zeigt eine Querschnittsansicht, die den Bremssattel darstellt. 3 zeigt eine Querschnittsansicht, die den vergrößerten, wesentlichen Teil der Bremsscheibe darstellt. 4 zeigt eine Ansicht, die das Modell des Risses auf der Galvanisierungsschicht darstellt. 5 zeigt ein Flussdiagramm, um das Verfahren zum Herstellen der Bremsscheibe zu beschreiben. 6 zeigt ein Flussdiagramm, um die Vorbereitung der Galvanisierung zu beschreiben.
In diesen Figuren ist, mit dem Bezugszeichen 1, eine Bremsscheibenvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform bezeichnet. Die Bremsscheibenvorrichtung dient für das Vorderrad eines Motorrads und weist eine Bremsscheibe 3 auf, die an einer Vorderradnabe 2 befestigt ist, und einen Bremssattel 5, der an der Vordergabel 4 befestigt ist. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 6 eine Achse des Vorderrads, das Bezugszeichen 7 bezeichnet Speichen und das Bezugszeichen 8 bezeichnet eine Felge.
Eine Bremsscheibe 3, wie sie vorstehend erwähnt ist, ist aus einem Bremsscheibenkörper 11, gebildet in einer Scheibenform aus einer Aluminiumlegierung, und einer Galvanisierungsschicht 13 (siehe 3), gebildet auf beiden Reibungsflächen, gebildet, wobei Bremsreibklötze 12 (siehe 2) oberhalb des Bremssattels 5 in dem Bremsscheibenkörper 11 so gedrückt werden, um gleitend in Kontakt zu treten, und ein radial nach innen weisender Bereich des Bremsscheibenkörpers 11 ist an der vorstehenden Nabe 2 mit Befestigungsschrauben 14 befestigt (siehe 1).
Oberhalb der Galvanisierungsschicht 13 sind abnutzungsbeständige Metalle, wie beispielsweise Fe, eine Fe-Cr-Legierung, Cr und Ni, vorhanden und durch Galvanisieren des Bremsscheibenkörpers 11 gebildet. In der Galvanisierungsschicht 13 sind, wie in den 3 und 4 dargestellt ist, vernetzte mikroskopische Risse 15 über den gesamten Bereich der die Galvanisierung bildenden Bereiche, gebildet. Auf diese Art und Weise wird, durch Bilden der Risse 15, eine Anzahl von mikroskopischen Metallteilen 13a, getrennt voneinander durch die Risse 15, auf beiden Reibeflächen des Bremsscheibenkörpers 11 gebildet.
Oberhalb des Bremssattels 5 ist, wie in 2 dargestellt ist, der herkömmlich bekannte Aufbau angewandt, der den Bremsklotz 12 und den hydraulischen Kolben 16 jeweils auf jeder Seite der vorstehend angegebenen Bremsscheibe 3 anordnet. In einem Bremszustand wird ein Paar der Bremsklötze 12 zu beiden Seiten der Bremsscheibe 3 durch die hydraulischen Kolben 16 gedrückt, um die Bremsscheibe 3 mit zwei Bremsklötzen 12 einzuklemmen.
Die Bremsklötze 12 sind aus einem Material gebildet, das eine geringere Härte als das Metallmaterial, das die Galvanisierungsschicht 3 der Bremsscheibe 1, die vorstehend angegeben ist, bildet, besitzt. Für Materialien des Bremsklotzes 12 können synthetische Harzmaterialien oder Sintermaterialien, die Cu enthalten, als Beispiele herangezogen werden. Auf diese Art und Weise verhindert ein Einstellen der Härte der Bremsklötze 12 relativ niedrig, dass sich die vorstehende Galvanisierungsschicht durch die Reibung während des Bremsens abnutzt.
Ein Herstellungsverfahren der Bremsscheibe 3, gebildet so, wie dies vorstehend angegeben ist, wird als Nächstes unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschrieben. Die Bremsscheibe 3 ist mittels der Bildung des Bremsscheibenkörpers 11 zu einer vorbestimmten Form und elektrolytisches Galvanisieren an dem Bremsscheibenkörper 11 gebildet.
Das bedeutet, dass zuerst, wie mit Schritt S1 in 5 dargestellt ist, eine geschmolzene Aluminiumlegierung in einem Nebelzustand von einer Düse (nicht dargestellt) auf ein Ziel eines vorbestimmten Radius gesprüht wird. Der erzeugte Nebel der Aluminiumlegierung wird in der Mitte des Prozesses abgekühlt, um halb verfestigt zu werden, indem kühle Luft oder Luft unter normaler Temperatur hindurchgeführt wird. Durch die Spraybildung, die den Nebel der halb verfestigten Aluminiumlegierung bis zu ungefähr einer zylindrischen Form aufbaut, die einen vorbestimmten Radius besitzt, wird ein Zylinder gebildet, wenn die Aluminiumlegierungsteilchen, von denen jedes den vorbestimmten Radius von, zum Beispiel, 350 mm besitzt, verfestigt werden.
In dem Schritt S2 wird dieser Aluminiumlegierungsteilchenzylinder so geschnitten, um eine Scheibe zu bilden, die eine Dicke von zum Beispiel 50 mm besitzt. Mittels einer Verschiebung im Schritt S3 wird die Scheibe, die die Dicke von zum Beispiel 50 mm besitzt, auf ungefähr 30 mm komprimiert und es wird ein Loch in der Mitte gebildet, um eine Donut-förmige Scheibe herzustellen, deren Dichte erhöht ist. Diese Donut-förmige Scheibe ist ein Rohling.
Dieser Rohling wird als eine Donut-förmige Scheibe angenommen, die eine Oberflächenhärte von H_RE = 55 – 88 und die Dicke von 15 mm in dem Schmiedevorgang, dargestellt im Schritt S4, besitzt. Die Donut-förmige Scheibe wird in dem T6-Prozess des Schritts 5 behandelt, das bedeutet eine Lösungsbehandlung, unter Beibehaltung in der Lösungstemperatur von 500°C für 4 Stunden, dann durch Wasserkühlen und darauf folgend eine Alterungshärtungsbehandlung, aufrecht erhalten bei 200 – 300°C für 4 Stunden, dann Luftkühlen, um eine Oberflächen- und innere Härte von H_RE = 9 – 100 zu haben.
Mittels einer groben Verarbeitung des Schritts 6 werden eine innere und äußere Formbearbeitung, eine Bearbeitung des Befestigungslochs und eine Bearbeitung der Scheibenfläche ausgeführt. Eine Vorverarbeitung wird in Bezug auf die Reibungsfläche der Scheibenflächen mit ungefähr einem Grad von Ra von 25 μm als die Oberflächenrauigkeit vor dem Schleifen durchgeführt. In dem Endbearbeitungsvorgang des Schritts S7 wird die Reibungsfläche geschliffen, bis die Oberflächenrauigkeit den Grad von Ra 1-3,5 μm erreicht. Nach Abschluss der Endbearbeitung wird der Vorgang zu dem Galvanisierungsvorgang überführt, wie dies in 8 dargestellt ist.
In dem Galvanisierungsverfahren S8 wird, zuerst, ein Vorgalvanisierungsvorgang in Bezug auf den Bremsscheibenkörper 11 durchgeführt, wie dies in 6 dargestellt ist, und dann wird das elektrolytische Galvanisieren durchgeführt.
Der Vorgalvanisierungsvorgang besitzt die gleichen Verfahrensinhalte in Bezug auf die Präparation des Galvanisierens, der allgemein durchgeführt wird, und wird durch einen Entfettungsvorgang, wie dies mit Schritt P1 in 6 angegeben ist, einen Säurereinigungsvorgang, wie dies mit Schritt P2 angegeben ist, einen alkalischen Ätzvorgang, wie dies mit Schritt P3 angegeben ist, einen Säureaktivierungsvorgang, wie dies mit Schritt P4 angegeben ist, einen Zinksubstitutionsvorgang, wie dies mit Schritt P5 angegeben ist, einen Salpetersäureeintauchvorgang, wie dies mit Schritt P6 angegeben ist, einen Zinksubstitutionsvorgang, wie dies mit Schritt P7 angegeben ist, und einen Wasserspülvorgang, durchgeführt zwischen jedem Vorgang und nachdem Zinksubstitutionsvorgang des Schritts P7, durchgeführt.
In jedem Vorgang des Schritts P1-P7 wird, wie in Tabelle 5 dargestellt ist, der Bremsscheibenkörper 11 für die vorbestimmte Verarbeitungsperiode in Bädern eingetaucht, die jeweils Behandlungsflüssigkeit (auf Wasser basierend) bevorraten, die eine vorgegebene Zusammensetzung enthält, und die vorgegebene Badtemperatur wird beibehalten, um den Vorgang durchzuführen. Unter Durchführen dieser Verarbeitung wird eine Adhäsion zwischen der Galvanisierungsschicht in dem nächsten Galvanisierungsvorgang und der Aluminiumlegierungsschicht als Grundmaterial verbessert.
Nach Durchführen des Vorgalvanisierungsvorgangs wird das elektrolytische Galvanisieren in Bezug auf den Bremsscheibenkörper 11 im Schritt P8 durchgeführt.
Das Galvanisieren wird mittels eines Eintauchens des Bremsscheibenkörpers 11 als eine Kathode, mit einer Anode in einem stationären Bad der Galvanisierungslösung, und Verbinden dieser mit der Energieversorgung direkt, durchgeführt. Das Galvanisieren wird auch durchgeführt, bis die Dicke der Galvanisierungsschicht 13, erzeugt auf dem Bremsscheibenkörper 11, von ungefähr 20 μm oder mehr wird.
In dem Galvanisvorgang des Schritts P8 werden, wenn der Vorgang, wie beispielsweise Fe-Galvanisieren oder Fe-Cr-Legierungsgalvanisieren, durchgeführt wird, die Galvanisierungsbedingungen so zusammengestellt, wie es in Tabelle 6 dargestellt ist. Mit anderen Worten kann, mittels des stationären Bads, das mit der Galvanisierungslösung gefüllt ist, die die angegebene Galvanisierungslösungs-Zusammensetzungen und -Temperatur hält, und dem Galvanisieren mit der Stromdichte und der Galvanisierungsperiode, wie dies in Tabelle 6 dargestellt ist, die Galvanisierungsschicht, die die Dicke einer Beschichtung und einer Härte besitzt, wie dies allgemein in Tabelle 6 dargestellt ist, erhalten werden. Um die Dicke der Beschichtung von 20 μm oder mehr zu erhalten, kann die Stromdichte größer gemacht werden und/oder die Galvanisierungsperiode kann länger als ein Wert gemacht werden, der in der Tabelle angezeigt ist.
Der Bremsscheibenkörper 11 ist mit einer Maske (nicht dargestellt) an dem anderen Teil von der Reibungsfläche vor einem Eintauchen in die Galvanisierungslösung versehen, so dass die Galvanisierungsschicht 13 nur auf der Reibungsfläche des Bremsscheibenkörpers 11 gebildet ist. Oder die Galvanisierungsschicht 13 kann über die gesamte äußere Oberfläche der Bremsscheibe 3 ohne Verwendung einer solchen Maske gebildet werden.
Durch Bilden der Galvanisierungsschicht 13 bilden sich, wenn die Dicke dicker als mindestens 10 μm ist, Risse 15, wie dies in 3 und 4 dargestellt ist, auf der Galvanisierungsschicht 13 ohne Durchführen irgendeiner speziellen Behandlung. Wenn die Dicke der Galvanisierungsschicht ungefähr 10 μm beträgt, wird ein Durchmesser d eines Kreises, der ein Metallstück der Galvanisierungsschicht innerhalb von Rissen 15, dargestellt in 4, umgibt, ungefähr 1,5 mm, gerade dann, wenn es der größere ist. Dies kommt daher, dass eine innere Spannung erzeugt wird, damit die Galvanisierungsschicht schrumpft, und da die netzartigen Risse durch die Vergrößerung der Dicke auf der Galvanisierungsfläche entsprechend der inneren Spannung erzeugt werden.
Der Bremsscheibenkörper 11 wird, nach Abschluss des Galvanisierungsvorgangs, an der Nabe 2 ohne Durchführen irgendwelcher spezieller Nachverarbeitungen durchgeführt. Dann wird das Motorrad gefahren, um die Vorderradbremse zu benutzen. Wenn die Temperatur der Galvanisierungsschicht 13 durch die Reibungswärme, erzeugt aufgrund von Reibung zwischen dem Bremsklotz 12 und der äußeren Fläche der Galvanisierungsschicht 13, erhöht wird, ist ein thermischer Expansionskoeffizient der Aluminiumlegierung, aus der der Bremsscheibenkörper 11 gebildet ist, größer als die Galvanisierungsschicht, so dass sich der Bremsscheibenkörper 11 ausdehnt. Die Galvanisierungsschicht erweitert allerdings die Breite der Risse und verhindert nicht die Dehnung des Bremsscheibenkörpers 11, so dass die Reibungsfläche nicht verschlechtert werden wird. Das bedeutet, dass Verschlechterungen nicht hervorgerufen werden, wie beispielsweise Biegung oder Auslenkung, was eine große Reibungskraft hervorruft, um teilweise durch den Bremsklotz 12 während des Bremsvorgangs beeinflusst zu werden, und die Galvanisierungsschicht, vorgesehen zum Verbessern der Abnutzungsbeständigkeit, wird nicht von dem Bremsscheibenkörper 11 abplatzen.
Deshalb kann die Bremsscheibe 3, gebildet so, wie dies vorstehend angegeben ist, aus dem Bremsscheibenkörper 11 aus einer Aluminiumlegierung gebildet werden und kann zu Gewichtseinsparungen führen, ebenso wie zu einer Verbesserung der Abnutzungsbeständigkeit von Metallen, die auf der Reibungsfläche durch Galvanisieren gebildet sind, so dass eine Verbesserung sowohl in der Gewichtseinsparung als auch in der Abnutzungsbeständigkeit erreicht werden kann.
Das Metall zum Verbessern der Abnutzungsbeständigkeit ist mittels des Galvanisierens, das eine niedrigere Temperaturänderung besitzt, gebildet. Für die Galvanisierungsvorrichtung zum Durchführen dieses Herstellverfahrens kann ein Typ eines stationären Bads für allgemeine Zwecke oder ein Zirkulieren der Galvanisierungslösung vom Typ einer schnellen Galvanisierung verwendet werden, so dass die Störung der Reibungsfläche geringer gemacht werden kann, als eine Bond-Maschine, die das Heißschmelzen einsetzt, um die hochabnutzungsbeständigen Metalle an dem Bremsscheibenkörper 11 zu erreichen, und eine Beseitigung der Verschlechterung oder ein Nachschleifen wird nicht benötigt.
Wenn der Durchmesser d des Kreises, der ein Metallstück der Galvanisierungsschicht innerhalb von Rissen 15 umgibt, ungefähr 1,5 mm ist, gerade dann, wenn es der größere war, wird das Metallstück der Galvanisierungsschicht innerhalb der Risse 15 erhalten, so dass dies die Dehnung des Bremsscheibenkörpers 11, der sich mit dem Metall verbindet, verhindert, dass die Größe des Metallstücks der Galvanisierungsschicht klein ist und eine Wölbung und Biegung, die in dem Teil des Metallstücks der Galvanisierungsschicht aufgetreten sind, auch klein sind. Zusätzlich wird eine große Teilreibungskraft auf dem Bremsklotz 12 bewirkt, so dass eine große Scherspannung nicht dahin angenommen wird, dass sie die Verbindungsfläche zwischen der Galvanisierungsschicht und dem Bremsscheibenkörper 11 beeinflusst, und auch nicht davon ausgegangen wird, dass das Metallstück der Galvanisierungsschicht innerhalb der Risse 15 abplatzt. Im Verhältnis wird, wenn die Galvanisierungsschicht groß wird, die innere Spannung so, dass sie gleichmäßig verbleibt, obwohl Risse 15 auf der Galvanisierungsschicht 13 während der Galvanisierung erzeugt sind, und das Metallstück der Galvanisierungsschicht 13 innerhalb der Risse 15 wird durch die Reibungswärme, erzeugt durch den Bremsvorgang, gedehnt, so dass sich feinerer Risse 15 auf dem Metallstück 13a der Galvanisierungsschicht 13 bilden.
Wenn die Dicke der Galvanisierungsschicht 13 mehr als 20 μm beträgt, hat dies das Auftreten der feineren Risse 15 auf dem Metallstück der Galvanisierungsschicht definitiv zur Folge. Mittels dieser feinen Risse unterbindet die Galvanisierungsschicht 13 nicht die Dehnung des Bremsscheibenkörpers 11 noch sicherer während Bremsvorgangs und ein Abplatzen der Galvanisierungsschicht 13, verursacht durch die Störung, wie beispielsweise Wölben oder Biegen, kann beseitigt werden.
Das bedeutet, dass das Herstellungsverfahren der Bremsscheibe 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Verfahren einer Bildung von Rissen 15 auf der Metallschicht 13 während des Galvanisierungsvorgangs durch Einstellen der Dicke der Galvanisierungsschicht 13 so, dass sie 20 μm oder mehr beträgt, und durch das Verfahren einer Änderung von Rissen 15 mittels eines Galvanisierens in feinere Risse 15 durch Verwendung der Bremsscheibe 3 tatsächlich, anwendet, so dass dabei kein Erfordernis vorhanden ist, eine Vorrichtung oder eine spezielle Behandlung zum Bilden von Rissen ausschließlich im Bereich der Metallschicht, gebildet durch das Galvanisieren, zu haben.
Zweite Ausführungsform
Die Risse 15 auf der Galvanisierungsschicht 13 können in einem feinen Netz durch Erwärmen der Galvanisierungsschicht 13 nach einem Galvanisieren ohne Verwendung der Reibungswärme während des Bremsvorgangs gebildet werden. Ein Herstellungsverfahren einer Bremsscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung wird in weiteren Details in den 7 und 8 beschrieben.
7 zeigt ein Flussdiagramm zum Beschreiben des Herstellungsverfahrens der Bremsscheibe unter Bildung von Rissen durch Wärme. 8 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Hauptteils der Bremsscheibe, gebildet mittels des Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Ausführungsform. In diesen Figuren werden identische oder ähnliche Teile, die in den vorstehenden 1 bis 6 beschrieben sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und detaillierte Beschreibungen davon werden weggelassen.
Um das Herstellungsverfahren der Bremsscheibe gemäß der vorliegenden Ausführungsform in die Praxis umzusetzen, wird zuerst der Bremsscheibenkörper 11 in einer vorbestimmten Form über Prozesse, die als Schritte S1-S7 in 7 dargestellt sind, gebildet, und dann wird ein Galvanisieren im Schritt S8 durchgeführt. Diese Ausführungsform liefert ein Beispiel, eine Fe-Cr-Legierung als ein Galvanisierungsschichtmetall, das eine hohe Abnutzungsbeständigkeit besitzt, anzuwenden. Die Verfahrensbedingung eines Oberflächenmetallgalvanisierens hängt von Tabelle 6 in diesem Fall ab.
Weiterhin können, zusätzlich zu der Fe-Cr-Legierung, andere Metalle, wie beispielsweise Fe, Cr und Ni, als die Galvanisierungsschichtmetalle verwendet werden.
Wenn die vorliegende Ausführungsform angewandt wird, wird das Galvanisieren durchgeführt, bis die Dicke der Galvanisierungsschicht 13 innerhalb eines Bereichs von 10 – 100 μm liegen wird. Das Galvanisierungsverfahren ist gleich auch dann, wenn die erste Ausführungsform angewandt wird. Wenn die erste Ausführungsform angewandt wird, sollte die Galvanisierungsschicht 13 dicker als 20 μm in Bezug auf ihre Dicke gebildet werden. Allerdings werden, wenn die vorliegende Ausführungsform angewandt wird, feinere Netzrisse 15 definitiv gerade auch dann gebildet, wenn die Dicke der Galvanisierungsschicht 13 dünner ausgebildet wird, als dann, wenn die erste Ausführungsform angewandt wird.
Nach Abschluss des Galvanisierungsvorgangs wird ein Erwärmen für 5 Stunden bei ungefähr 500°C durchgeführt, wie dies am Schritt S9 in 7 dargestellt ist.
Dieses Erwärmen wird durch Einsetzen des Bremsscheibenkörpers 11 in einen Wärmeofen (nicht dargestellt) durchgeführt. Aufgrund des Erwärmens der Galvanisierungsschicht 13 in diesem Erwärmungsvorgang werden feine Netzrisse auf der Galvanisierungsschicht 13 gebildet, und, wie in 8 dargestellt ist, wird eine Anzahl von Metallteilen 13a, die eine feine Fe-Cr-Legierung aufweisen, auf der Reibungsfläche des Bremsscheibenkörpers 11 in einem unterteilten Zustand voneinander durch Risse 15 gebildet.
Gemäß diesem Verfahren wird, da der gesamte Bremsscheibenkörper 11 erwärmt wird, der gesamte Körper thermisch unter der gleichförmigen Rate expandiert, und, zusätzlich zu den Rissen 15 aufgrund der inneren Spannung beim Galvanisieren, können Risse feiner und gleichförmiger erzeugt werden, so dass ein Galvanisierungsschicht- Metallteil 13a nicht teilweise ein großes Teil werden wird. Hierbei kann die Größe eines umgebenden Kreises des Galvanisierungsschicht-Metallteils 13a nicht stark variieren.
Um Risse 15 eines feineren Netzes zu bilden, kann die Heiztemperatur auf ungefähr 400°C oder darüber aufgrund der Differenz zwischen dem thermischen Expansionskoeffizienten des Grundmaterials (Aluminiumlegierung) und der Galvanisierungsschicht 13 eingestellt werden. Wie in der vorliegenden Ausführungsform dargestellt ist, wird, wenn die Heiztemperatur auf 500°C eingestellt wird, ein Fe- oder Cr-Atom, das die Galvanisierungsschicht 13 bildet, in das Grundmaterial hinein diffundiert, und ein Atom der Aluminiumlegierung, die den Bremsscheibenkörper 11 bildet, wird in die Galvanisierungsschicht 13 diffundiert, die zueinander Risse 15 haben, so dass eine diffundierte Schicht, wie sie mit dem Bezugszeichen 17 in 8 angegeben ist, dazwischen gebildet wird. Die diffundierte Schicht 17 kann in einer Verarbeitungsperiode von ungefähr 5 Stunden gebildet werden, wenn die Heiztemperatur ungefähr 500°C beträgt.
Weiterhin erhöht sich die Diffusionsrate exponentiell im Verhältnis zu der Verarbeitungstemperatur, so dass dann, wenn die Temperatur von 500°C so erniedrigt wird, dass sie 400°C oder geringer beträgt, die Diffusionsrate so verringert wird, dass es zu lange dauert, die diffundierte Schicht 17 zu bilden. Dabei wird, wenn die Verarbeitungstemperatur 600°C oder größer eingestellt wird, der Bremsscheibenkörper 11, hergestellt aus der Aluminiumlegierung, teilweise geschmolzen, so dass der Nachteil einer Deformation des Bremsscheibenkörpers 11 entsteht. Weiterhin verbleibt der Teil der Risse 15, der sich in dem Galvanisierungsvorgang bildet, auf der diffundierten Schicht 17, und neue Risse 15, gebildet durch die Erwärmung, werden hauptsächlich auf der Galvanisierungsschicht 13 gebildet.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird gerade dann, wenn die Galvanisierungsschicht 13 bei 400°C oder größer nach dem Galvanisieren erwärmt wird, um die Risse 15 des feinen Netzes auf der Galvanisierungsschicht 13 zu bilden, derselbe Effekt wie bei der ersten Ausführungsform erreicht.
Wie in dieser Ausführungsform beschrieben ist, kann, mittels eines Erwärmens, wenn die diffundierte Schicht 17 zwischen der Galvanisierungsschicht 13 und dem Bremsscheibenkörper 11 gebildet wird, eine Adhäsionsfestigkeit der Galvanisierungsschicht 13 erhöht werden.
Dritte Ausführungsform
Die Risse 15 in der Galvanisierungsschicht 13 können in einem Muster eines feinen Netzes auch durch Anwenden eines Nitrosulfurierungsprozesses in Bezug auf das Metall der Galvanisierungsschicht 13 gebildet werden.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe dieser Ausführungsform wird im Detail unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
9 zeigt ein Verfahrensdiagramm zum Erläutern des Verfahrens der Herstellung der Bremsscheibe, bei dem Risse durch Nitrosulfurierung gebildet werden. In der Fig. sind Bauteile, die dieselben wie oder Gegenstücke zu solchen sind, die unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 beschrieben sind, mit denselben Bezugszeichen beschrieben, und detaillierte Beschreibungen davon sind weggelassen.
Um den Bremsscheibenherstellungsvorgang dieser Ausführungsform durchzuführen, wird zuerst ein Bremsscheibenkörper 11 zu einer vorgesehenen Form über die Schritte S1 bis S7, dargestellt in 9, gebildet. Als Nächstes wird der Bremsscheibenkörper 11 in dem Schritt S8 galvanisiert. Hierbei wird eine Fe-Cr-Legierung zum Beispiel als das hochabnutzungsbeständige Metall eingesetzt. Dabei können Fe, Cr und Ni anstelle der Fe-Cr-Legierung verwendet werden.
Ein Galvanisieren wird so ausgeführt, dass die Dicke der Galvanisierungsschicht 13 innerhalb des Bereichs von 10 bis 100 μm fällt. Das Galvanisierungsverfahren ist dasselbe wie dasjenige in der ersten Ausführungsform. Während die Dicke der Galvanisierungsschicht 13 20 μm oder dicker in der ersten Ausführungsform sein muss, kann, in dieser Ausführungsform, die Dicke dünner als diejenige in der ersten Ausführungsform sein.
Nach Abschluss des Galvanisierungsvorgangs wird ein Gasnitrosulfurierungsvorgang in dem Schritt S10 angewandt, wie dies dargestellt ist. Der Gasnitrosulfurierungsvorgang wird unter den Gasnitrosulfurierungsbedingungen, dargestellt in Tabelle 7, durchgeführt. Er wird nämlich durch Erwärmen des galvanisierten Bremsscheibenkörpers 11 in einem Ofen einer gemischten Atmosphäre aus N₂, H₂S und NH₃ durchgeführt. Die Erwärmungstemperatur liegt in dem Bereich von 500°C ± 50°C und die Heizzeit beträgt ungefähr 5 Stunden.
Durch Anwenden des Nitrosulfurierungsvorgangs auf diese Art und Weise wird die Härte des Metalls der Galvanisierungsschicht 13 erhöht. Wenn die Galvanisierungsschicht 13 während des Nitrosulfurierungsvorgangs erwärmt wird, werden Risse 15 eines feinen Netzmusters in der Galvanisierungsschicht 13 erzeugt. Das bedeutet, dass eine grolle Anzahl von feinen Fe-Cr-Legierungsteilen 13a in dem Zustand, dass sie voneinander durch die Risse 15 unterteilt sind, und eine höhere Härte als in der ersten Ausführungsform haben, auf dem Bremsscheibenkörper 11 gebildet.
Durch Bilden des feinen Netzmusters aus Rissen 15 in der Galvanisierungsschicht 13 durch Anwenden des Nitrosulfurierungsvorgangs nach einem Galvanisieren, wie es vorstehend beschrieben ist, führt auch zu denselben Vorteilen wie bei der ersten Ausführungsform, dass nämlich die Abnutzungsbeständigkeit hoch ist und es weniger wahrscheinlich ist, dass die Galvanisierungsschicht 13 abplatzt.
Da die Temperatur, wenn der Nitrosulfurierungsvorgang angewandt wird, ähnlich hoch wie in der zweiten Ausführungsform ist, werden Atome aus Fe oder Cr, die die Galvanisierungsschicht 13 bilden, unter den Atomen der Aluminiumlegierung, die den Bremsscheibenkörper 11 bilden, diffundiert, um eine Diffusionsschicht 17 (siehe 8) dazwischen zu bilden. Als eine Folge erhöht sich die Adhäsionsfestigkeit der Galvanisierungsschicht 13.
Weiterhin führt die erhöhte Härte der Galvanisierungsschicht 13 dazu, dass es weniger wahrscheinlich ist, dass sie sich abnutzt, oder die Härte-Zeit der Galvanisierungsschicht 13 erhöht sich. Dies führt dazu, dass die Wartung der Bremse nur das Ersetzen des Bremsreibklotzes 12 erfordert, der weniger kostspielig als die Bremsscheibe ist.
Vierte Ausführungsform
Die Risse 15 in der Galvanisierungsschicht 13 können in dem feinen Netzmuster durch einen mechanischen Vorgang, wie beispielsweise Brünieren, hergestellt werden. Ein Verfahren zum Herstellen der Bremsscheibe dieser Ausführungsform wird im Detail unter Bezugnahme auf 10 beschrieben.
10 stellt das Herstellungsverfahren der Bremsscheibe dar, wobei Risse durch Brünieren gebildet werden. In der Fig. sind Bauteile, die dieselben wie solche, oder Gegenstücke davon, sind, wie sie unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 beschrieben sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und detaillierte Beschreibungen davon werden weggelassen.
Um den Bremsscheibenherstellungsvorgang dieser Ausführungsform durchzuführen, wird zuerst ein Bremsscheibenkörper 11 zu einer vorgesehenen Form über die Schritte S1 bis S7, dargestellt in 10, gebildet. Als Nächstes wird der Bremsscheibenkörper 11 in dem Schritt S8 galvanisiert. Hierbei wird eine Fe-Cr-Legierung zum Beispiel als ein hochabnutzungsbeständiges Metall eingesetzt. Dabei können Fe, Cr und Ni anstelle der Fe-Cr-Legierung verwendet werden.
Das Galvanisieren wird so ausgeführt, dass die Dicke der Galvanisierungsschicht 13 innerhalb des Bereichs von 10 bis 100 μm fällt. Das Galvanisierungsverfahren ist dasselbe wie dasjenige in der ersten Ausführungsform. Während die Dicke der Galvanisierungsschicht 13 20 μm oder dicker in der ersten Ausführungsform sein muss, kann, in dieser Ausführungsform, die Dicke der Galvanisierungsschicht 13 dünner als diejenige in der ersten Ausführungsform sein.
Nach Abschließen des Galvanisierungsvorgangs wird ein Brünierungsvorgang im Schritt S11 angewandt. Der Brünierungsvorgang wird mit einer Rolle (nicht dargestellt) ausgeführt, die gegen die Galvanisierungsschicht 13 gedrückt wird und über diese gerollt wird.
Durch Anwenden des Brünierungsvorgangs auf diese Art und Weise werden Risse 15 in dem Muster eines feinen Netzes in der Galvanisierungsschicht 13 gebildet.
Nachdem das Brünieren abgeschossen ist, wird, um die Härte der Galvanisierungsschicht 13, hergestellt aus der Fe-Cr-Legierung, zu erhöhen, ein Gasnitrosulfurierungsvorgang, Schritt S10 in 10, bei der Galvanisierungsschicht 13 angewandt. Ein Anwenden des Gasnitrosulfurierungsvorgangs macht es möglich, nicht nur die Härte der Galvanisierungsschicht 13 zu erhöhen, sondern gestaltet auch die Risse 15 in einem feinen Muster ähnlich wie in der dritten Ausführungsform. Er erhöht auch die Adhäsionsfestigkeit der Galvanisierungsschicht 13, da eine Diffusionsschicht 17 (siehe 8) zwischen der Galvanisierungsschicht 13 und dem Bremsscheibenkörper 11 gebildet wird. Die Bedingungen des Gasnitrosulfurierungsvorgangs sind dieselben wie in der dritten Ausführungsform.
Dabei kann, ähnlich wie in der zweiten Ausführungsform, der Erwärmungsprozess nach dem Brünieren angewandt werden. Das Netzmuster der Risse 15 kann noch feiner durch Einstellen der Erwärmungstemperatur auf 400°C oder höher gemacht werden. Wenn die Erwärmungstemperatur ungefähr 500°C beträgt, wird die Diffusionsschicht 17 effektiv zwischen der Galvanisierungsschicht 13 und dem Bremsscheibenkörper 11 in ungefähr 5 Stunden gebildet und die Adhäsionsfestigkeit der Galvanisierungsschicht 13 erhöht sich.
Ein Bilden des feinen Netzmusters aus Rissen 15 in der Galvanisierungsschicht 13 durch Anwenden des Brünierungsvorgangs, wie dies vorstehend beschrieben ist, führt auch zu denselben Effekten wie bei der ersten Ausführungsform.
Fünfte Ausführungsform
Eine andere Galvanisierungsschicht aus Metall kann zwischen der Galvanisierungsschicht 13 und dem Bremsscheibenkörper 11 gebildet werden. Die Bremsscheibe dieser Ausführungsform und das Verfahren zum Herstellen derselben werden im Detail unter Bezugnahme auf die 11 und 12 beschrieben.
11 stellt einen Querschnitt dieser Ausführungsform mit einer Zwischengalvanisierungsschicht 18 zwischen der Galvanisierungsschicht 13 und dem Bremsscheibenkörper 11 dar. 12 zeigt ein Diagramm zum Erläutern des Galvanisierungsvorgangs. In den Figuren sind Bauteile, die dieselben wie oder Gegenstücke zu solchen sind, die unter Bezugnahme auf die 1 bis 10 beschrieben sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und detaillierte Beschreibungen davon werden weggelassen.
11 stellt die Zwischengalvanisierungsschicht 18, gebildet auf dem Bremsscheibenkörper 11, dar. Das Metall zum Bilden der Zwischengalvanisierungsschicht 18 ist ein solches wie beispielsweise Ni mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit. Diffusionsschichten 17 sind zwischen der Zwischengalvanisierungsschicht 18 und dem Bremsscheibenkörper 11 und zwischen der Zwischengalvanisierungsschicht 18 und der Außengalvanisierungsschicht 13 gebildet.
Um die Bremsscheibe 1 herzustellen, wird, ähnlich wie in der ersten Ausführungsform, der Bremsscheibenkörper 11 zu der vorgesehenen Form geformt, der Vorbehandlung für den Galvanisierungsprozess und den Wasserspülvorgängen, dargestellt als die Schritte P1 bis P7 in 12, unterworfen und mit Ni in dem Schritt P9 galvanisiert.
Die Ni-Galvanisierung wird unter Verwendung der Galvanisierungsvorrichtung, verwendet zum Bilden der Galvanisierungsschicht 13 auf der Außenseitenfläche des Bremsscheibenkörpers 11, aufgebracht. Die Galvanisierungsbedingungen sind dieselben wie solche zum Bilden der Galvanisierungsschicht 13 auf der Außenseitenfläche des Bremsscheibenkörpers 11.
Wenn das Ni-Galvanisieren beendet ist, wird das Werkstück mit Wasser gespült, gefolgt durch einen Erwärmungsvorgang (Schritt P10), um eine Diffusionsschicht 17 zwischen der Ni-Galvanisierungsschicht (Zwischengalvanisierungsschicht 18) und dem Bremsscheibenkörper 11 zu bilden. Auch wird in diesem Fall die Erwärmungstemperatur auf 500°C oder höher eingestellt. Wenn die Diffusionsschicht 17 gebildet ist, erhöht sich die Adhäsionsfestigkeit der Ni-Galvanisierungsschicht.
Die Dicke der galvanisierten Beschichtung als die Zwischenschicht 18 ist ausreichend innerhalb des Bereichs von 0,1 bis 5 μm für eine Korrosionsbeständigkeit und muss nicht dicker sein. Ein Verringern der Galvanisierungsdicke macht es möglich, zu verhindern, dass Risse durch innere Spannungen während des Galvanisierungsvorgangs erzeugt werden, und zwar für die Galvanisierungsschicht, um einer thermischen Expansion durch Wärme, erzeugt während des Bremsvorgangs, zu folgen, und um zu verhindern, dass Risse in der Ni-Galvanisierungsschicht erzeugt werden. Da der thermische Expansionskoeffizient von Ni ungefähr derselbe wie derjenige einer Aluminiumlegierung ist, werden geringere thermische Spannungen erzeugt und Risse treten weniger wahrscheinlich auf.
Nach dem Erwärmen wird ein Galvanisieren in dem Schritt P8 angewandt, um eine Galvanisierungsschicht 13 aus einem Metall zu bilden, das eine hohe Abnutzungsbeständigkeit besitzt, wie beispielsweise Fe, Fe-Cr oder Cr, und zwar auf der Außenseitenfläche der Ni-Galvanisierungsschicht 17. Die Galvanisierungsbedingungen sind dieselben wie solche in der ersten Ausführungsform.
Wenn dieser Galvanisierungsvorgang abgeschlossen ist, werden, über denselben Vorgang wie in den Ausführungsformen 2 bis 4, die Risse 15 in dem feinen Netzmuster in der Galvanisierungsschicht 13 gebildet, und die Diffusionsschicht 17 wird zwischen der Galvanisierungsschicht 13 und der Ni-Galvanisierungsschicht 18 gebildet.
Ein Bilden der inneren Zwischengalvanisierungsschicht 18, hergestellt aus Ni mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit, wie dies in dieser Ausführungsform dargestellt ist, macht es möglich, zu verhindern, dass Wasser über die Risse 15 in der Außenseite der galvanisierten Oberfläche 13 in Kontakt mit dem Bremsscheibenkörper 11, hergestellt aus einer Aluminiumlegierung, gelangt.
Als eine Folge wird die Bremsscheibe 3 oder der Bremsscheibenkörper 11 dieser Ausführungsform nicht dann korrodiert, wenn er mit Regenwasser, oder dergleichen, benetzt wird, und die Galvanisierungsschicht 13 auf der Außenseitenfläche wird davor geschützt, dass sie sich aufgrund von Korrosion ablöst. Weiterhin können, da sowohl die Außenseitenflächen-Galvanisierungsschicht 13 als auch die Zwischengalvanisierungs schicht 18 durch Galvanisieren niedergeschlagen sind, zwei Arten von Metallschichten unter Verwendung einer einfachen Galvanisierungsvorrichtung aufgebracht werden, so dass die Herstellungskosten niedrig gehalten werden.
Obwohl der thermische Expansionskoeffizient von Ni, verwendet für die Zwischengalvanisierungsschicht 18, größer als derjenige der Aluminiumlegierung ist, wenn er mit demjenigen von auf Eisen basierenden Metallen, wie beispielsweise Gusseisen, verglichen wird, liegt er noch näher zu demjenigen von Aluminium. Als eine Folge sind thermische Spannungen, erzeugt durch thermische Expansion des Bremsscheibenkörpers aus der Aluminiumlegierung 11, relativ klein. Deshalb bewirkt ein Bilden der Zwischenschicht 18 nicht, dass sich die Bremsscheibe 3 wölbt oder auslenkt, oder bewirkt nicht, dass sich die Außenseiten-Galvanisierungsschicht 13 von dem Bremsscheibenkörper 11 ablöst.
Dabei ist das Verfahren zum Erzeugen der Risse 15 eines feinen Netzmusters in der Galvanisierungsschicht 13 auf der Reibungsfläche der Bremsscheibe 3 nicht auf solche, dargestellt in den vorstehenden Ausführungsformen, beschränkt, sondern kann geeignet geändert werden.
Auch kann die Bremsscheibe 3 dieser Ausführungsform in anderen Fahrzeugen, wie beispielsweise Kraftfahrzeugen, Dreirad-Motorfahrzeugen, Snowmobiles, ebenso wie bei Motorrädern, verwendet werden.
Sechste Ausführungsform, die kein Teil der vorliegenden Erfindung ist.
Das vorstehend beschriebene Verfahren der Herstellung der Bremsscheibe gemäß dieser Erfindung kann bei Motorventilstößeln, die kein Teil der vorliegenden Erfindung sind, angewandt werden. Eine Ausführungsform, bei der das vorstehend beschriebene Verfahren bei einem Ventilstößel angewandt wird, der kein Teil der vorliegenden Erfindung ist, wird im Detail unter Bezugnahme auf die 13 bis 16 beschrieben.
13 zeigt einen Querschnitt eines variablen Ventilbetätigungsmechanismus eines Motors. 14 stellt einen Querschnitt eines wesentlichen Teils eines Ventilstößels, in einem vergrößerten Maßstab, dar. 15 zeigt eine schräge oder perspektivische Ansicht des Ventilstößels, dargestellt in dem Zustand, dass er von einer Ebene, die durch die axiale Mitte hindurchfährt, aufgeschnitten ist. 16 stellt eine Anordnung dar, bei der der Ventilstößel galvanisiert wird.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die nachfolgend beschriebene Ausführungsform kein Teil der vorliegenden Erfindung ist.
13 stellt einen variablen Ventilbetätigungsmechanismus 21 eines Motors dar. Der Ventilmechanismus 21 ist so gebildet, um zwei Einlassventile 22 pro Zylinder mit einer einzelnen Einlassnockenwelle 23 zu betätigen. Dabei werden, während ein Mechanismus zum Betätigen der Einlassventile 22 hier beschrieben ist, Auslassventile auch mit demselben Mechanismus betätigt.
Ein Federhalter 24 ist an dem Ventilschaft 22a des Einlassventils 22 befestigt. Eine Ventilfeder 26 ist zwischen dem Ventilhalter 24 und einem Zylinderkopf 25 installiert. Ein Ventilstößel 28 ist zwischen dem Einlassventil 22 und einem Nocken 27 einer Einlassnockenwelle 23 zwischengefügt.
Der Ventilstößel 28 ist in einer mit Boden versehenen zylindrischen Form durch Formgießen oder Schmieden einer Aluminiumlegierung gebildet. Wie in 14 dargestellt ist, ist ein Gleitteil 29 in der oberen Außenseitenfläche des Ventilstößels 28 eingepasst befestigt. Die obere Innenseitenfläche des Ventilstößels 28 ist so ausgeführt, um in Kontakt mit dem Vorderende des Ventilschafts des Einlassventils 22 zu kommen. Die Außenumfangsfläche des Ventilstößels 28 passt gleitend in das Stößelloch 25a des Zylinderkopfs 25 hinein. Das Gleitteil 29 ist in einer halbkugelförmigen Form aus einem hochabnutzungsbeständigen Metall oder einem Keramikmaterial hergestellt und ist gleitend in einer halbkugelförmigen Vertiefung 30, gebildet in der oberen Außenseitenfläche des Ventilstößels 28, befestigt. Eine Antriebskraft von den Nocken 27 wird über das Gleitteil 29 auf den Ventilstößel 28 übertragen.
Die Einlassnockenwelle 23 weist einen Nockenwellenkörper 31, der Nocken 27 besitzt, und eine Tragewelle 32, befestigt an einem axialen Ende des Nockenwellenkörpers 31, auf. An dem Ende der beiden Bauteile ist eine Nockenwellenverschiebevorrichtung 33 vorgesehen.
Der Nockenwellenkörper 31 ist drehbar und axial bewegbar an dem Zylinderkopf 25 gehalten. Die Tragewelle 32 wird drehbar und axial unbeweglich an dem Zylinderkopf 25 gehalten. Die Nocken 27 sind in einer dreidimensionalen Form so gebildet, dass sich die Position der Nockenfläche in der radialen Richtung des Nockenwellenkörpers 31 ändert und dass die Nockenfläche schräg relativ zu der axialen Richtung verläuft. Die flache Fläche des Gleitteils 29 ist so gestaltet, um in einen gleitenden Kontakt mit der Nockenfläche zu gelangen.
Die Nockenwellenverschiebevorrichtung 33 ist so gebildet, um den Ventilzeitpunkt oder die Ventilanhebekurve durch die axiale Bewegung des Nockenwellenkörpers 31 zu ändern.
Mit dem variablen Ventilbetätigungsmechanismus 21, der so gebildet ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, können der Öffungsgrad und der Öffnung-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 22 durch Ändern der Projektion der Nockenfläche durch die axiale Bewegung des Nockenwellenkörpers 31, bewirkt mit der Nockenwellenverschiebevorrichtung 33, geändert werden. Hierbei kann, da das Gleitteil 29 in dem Zustand, in dem es in die halbkugelförmige Vertiefung 30 des Ventilstößels 28 eingepasst befestigt ist, so kippen kann, um der Nockenfläche zu folgen, die Antriebskraft auf den Ventilstößel 28 sogar dann übertragen werden, wenn sich die Position des Nockens 27 ändert.
Die Gleitflächen des Ventilstößels 28, das bedeutet die halbkugelförmige Vertiefung 30 für das Gleitteil 29, um eingepasst zu werden, und die Ventildrückfläche 34, um mit dem Ventilschaft 23a des Einlassventils 22 in Kontakt zu treten, und die Außenumfangsfläche des Ventilstößels 28 für ein eingepasstes Befestigen in das Stößelloch 25a, sind mit galvanisierten Flächen versehen, die aus einem Metall einer hohen Abnutzungsbeständigkeit hergestellt sind. In diesen Galvanisierungsschichten sind Risse 15 eines feinen Netzmusters gebildet.
Um die Gleitflächen zu galvanisieren, wird der Ventilstößel 28 in einen Galvanisierungsflüssigkeitsbehälter 25 eingetaucht, wie dies in 16 dargestellt ist. Die obere und die Umfangsfläche des Ventilstößels 28 sind mit einer ersten Anode 36 einer mit Boden versehenen zylindrischen Form abgedeckt. Eine zweite Anode ist so angeordnet, um zu der Ventildrückfläche 34 auf der oberen Innenfläche des Ventilstößels 28 hinzuweisen. Ein Galvanisieren wird mit dem Ventilstößel 28, als die Kathode dienend, unter Verwendung einer Gleichstromquelle vorgenommen.
Die Galvanisierungsbedingungen sind dieselben wie solche in der ersten Ausführungsform. Das bedeutet, dass eine Fe-Galvanisierung oder eine Fe-Cr-Galvanisierung unter den Bedingungen, dargestellt in Tabelle 6, angewandt wird.
Nach Bilden der Galvanisierungsschicht aus dem hochabnutzungsbeständigen Metall auf den Gleitflächen des Ventilstößels 28 wird der Ventilstößel 28 ähnlich wie in der zweiten Ausführungsform erwärmt oder es wird ein Gasnitrosulfurierungsvorgang, ähnlich wie in der dritten Ausführungsform, angewandt. Durch Anwenden des Erwärmungsvor gangs oder des Gasnitrosulfurierungsvorgangs werden Risse 15 in dem feinen Netzmuster so, wie dies in 4 dargestellt ist, über der gesamten Galvanisierungsschicht gebildet.
Deshalb ist es, wie vorstehend erwähnt ist, möglich, den Ventilstößel 28 so herzustellen, dass seine Gleitflächen eine hohe Abnutzungsbeständigkeit haben, und um das Gewicht des variablen Ventilbetätigungsmechanismus 21 zu verringern. Insbesondere führen, da die Festigkeit der galvanisierten Oberflächen auf der Ventildrückfläche 34 durch den Gasnitrosulfurierungsvorgang erhöht wird, die Oberflächen nicht zu hohen Oberflächendrücken.
Um die Metallgalvanisierungsschicht mit einer hohen Abnutzungsbeständigkeit an dem Ventilstößel 28 zu bilden, kann, wie in 17 und 18 dargestellt ist, eine Hochgeschwindigkeits-Galvanisierungsvorrichtung verwendet werden.
17 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines wesentlichen Teils einer Hochgeschwindigkeits-Galvanisierungsvorrichtung für den Ventilstößel. 18 stellt einen Querschnitt der Hochgeschwindigkeits-Galvanisierungsvorrichtung für den Ventilstößel dar.
Die Hochgeschwindigkeits-Galvanisierungsvorrichtung 41, dargestellt in diesen Figuren, weist auf: einen ersten äußeren Zylinder 43, der eine erste Galvanisierungsflüssigkeitskammer 42 auf der äußeren Seite des Ventilstößels 28 bildet, und einen zweiten äußeren Zylinder 45, der eine zweite Galvanisierungsflüssigkeitskammer 44 in dem innenseitigen, kreisförmigen Raum des Ventilstößels 28 bildet. Galvanisierungsflüssigkeit wird von einem ersten inneren Zylinder 46, angeordnet in der ersten Galvanisierungsflüssigkeitskammer 42, und einem zweiten inneren Zylinder 47, angeordnet innerhalb der zweiten Galvanisierungsflüssigkeitskammer 44, jeweils, in die Galvanisierungsflüssigkeitskammern 42 und 44 zugeführt.
Der erste äußere Zylinder 43 ist an einem Gestell 48 über ein Trageelement 49 befestigt und sein Ende an der Seite des Ventilstößels 28 ist so gestaltet, um den Ventilstößel 28 über ein Dichtelement 50, das eine isolierende Eigenschaft besitzt, zu berühren. Das Dichtelement 50 ist zu einer ringförmigen Form gebildet und mit dem zweiten äußeren Zylinder 45 getragen.
Die erste Galvanisierungsflüssigkeitskammer 42 innerhalb des ersten äußeren Zylinders 43 ist so gebildet, dass die halbkugelförmige Vertiefung 30 des Ventilstößels 28 einen Teil der Kammerwand bildet. Die erste Galvanisierungsflüssigkeitskammer 42 ist mit einem Rückführrohr 52 zum Zurückführen der Galvanisierungsflüssigkeit zurück zu einem Galvanisierungsflüssigkeitsbehälter 51 verbunden.
Der zweite äußere Zylinder 45 ist axial bewegbar über ein Tragelement 53 an dem Gestell 48 getragen und ist so gestaltet, um die innenseitige Bodenfläche des Ventilstößels 28 über ein Dichtelement 54, das eine isolierende Eigenschaft besitzt, zu berühren. Die zweite Galvanisierungsflüssigkeitskammer 44 innerhalb des zweiten äußeren Zylinders 45 ist so gebildet, dass die Ventildrückfläche 34 innerhalb des Ventilstößels 28 einen Teil der Kammerwand bildet. Die zweite Galvanisierungsflüssigkeitskammer 44 ist mit einem Rückführrohr 55 zum Zurückführen der Galvanisierungsflüssigkeit zurück zu dem Galvanisierungsflüssigkeitsbehälter 51 verbunden.
Der erste innere Zylinder 46 ist über ein Isolationselement 56 an dem ersten äußeren Zylinder 43 getragen, wobei sein eines Ende so gebildet ist, um den Ventilstößel 28 aufzunehmen, und wobei das andere Ende mit der Zuführöffnung einer Galvanisierungsflüssigkeitspumpe 58 über ein Galvanisierungsflüssigkeitszuführrohr 57 verbunden ist. Der Teil des ersten inneren Zylinders 46, der der oberen Oberfläche des Ventilstößels 28 gegenüberliegt, ist so gestaltet, um den Ventilstößel 28 über Anschlaggummiteile 46a zu berühren. Die Anschlaggummiteile 46a sind in einer Anzahl von Positionen beabstandet, entlang der Umfangsrichtungen des ersten inneren Zylinders 46, angeordnet, so dass ein Galvanisierungsflüssigkeitskanal, gebildet zwischen dem ersten inneren Zylinder 46 und dem Ventilstößel 28, nicht blockiert wird. Die Galvanisierungsflüssigkeitspumpe 58 ist so gebildet, um Galvanisierungsflüssigkeit, bevorratet in dem Galvanisierungsflüssigkeitsbehälter 51, hochzusaugen und zuzuführen.
Der zweite innere Zylinder 47 ist über ein Isolationselement 58 und eine scheibenförmige Kappe 59 an dem Trageelement 53 getragen, wobei sein eines Ende so gestaltet ist, um zu der Ventildrückfläche 34 innerhalb des Ventilstößels 28 hinzuweisen, und wobei das andere Ende mit der Zuführöffnung der Galvanisierungsflüssigkeitspumpe 58 über ein Galvanisierungsflüssigkeitszuführungsrohr 60 verbunden ist. Die Kappe 59 zum Tragen des zweiten inneren Zylinders 47 ist mit einem Luftzylinder 61 zum Bewegen des zweiten äußeren Zylinders 45 und des zweiten inneren Zylinders 47 zu dem Ventilstößel 28 hin und von diesem weg verbunden. Das bedeutet, dass sie so gebildet ist, dass der Ven tilstößel 28 zwischen dem ersten inneren Zylinder 46 und dem zweiten äußeren Zylinder 47 durch Bewegen des zweiten äußeren Zylinders 45 nach links in 18 gehalten ist.
Mit der Hochgeschwindigkeits-Galvanisierungsvorrichtung 41, die so gebildet ist, wie vorstehend beschrieben ist, wird ein Galvanisieren durch konstantes Zirkulieren der Galvanisierungsflüssigkeit durch die erste und die zweite Galvanisierungsflüssigkeitskammer 42 und 44 durchgeführt, wobei der erste und der zweite innere Zylinder 46 und 47 als Anode verwendet sind und der Ventilstößel 28 als eine Kathode verwendet ist. Der erste und der zweite innere Zylinder 46 und 47 und der Ventilstößel 28 sind jeweils mit einer Steuerschaltung 62, dargestellt in 18, verbunden. Die Steuerschaltung 62 ist über einen Gleichrichter 63 mit einer Wechselstromquelle 64 verbunden.
Die Bedingung (Galvanisierungsflüssigkeitszusammensetzung, Stromdichte und Flüssigkeitstemperatur) zum Niederschlagen der Galvanisierungsschicht, hergestellt aus einem Metall, das eine hohe Abnutzungsbeständigkeit besitzt, auf dem Ventilstößel 28, unter Verwendung der Hochgeschwindigkeits-Galvanisierungsvorrichtung 41, sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform.
Die Galvanisierungszeit für den Ventilstößel 28 wird deutlich dann verkürzt, wenn die Hochgeschwindigkeits-Galvanisierungsvorrichtung 41 verwendet wird.
Siebte Ausführungsform, die kein Teil der vorliegenden Erfindung ist.
Das vorstehend beschriebene Verfahren der Herstellung der Bremsscheibe kann bei einem Kipphebel eines Motors angewandt werden. Eine Ausführungsform, eingesetzt zum Anwenden der Erfindung bei einem Kipphebel, der kein Teil der vorliegenden Erfindung ist, wird im Detail unter Bezugnahme auf die 19 bis 21 beschrieben.
19 zeigt eine Schnittansicht eines variablen Ventilbetätigungsmechanismus, der einen Kipphebel besitzt, 20 zeigt eine perspektivische Ansicht des Kipphebels und 21 zeigt eine Schnittansicht, die darstellt, dass der Kipphebel galvanisiert ist, wobei die nachfolgend beschriebene Ausführungsform keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.
In diesen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 71 einen Kipphebel, 72 bezeichnet eine Kipphebelwelle, 73 eine Nockenwelle, 74 ein Einlass- und ein Auslassventil, 75 einen Federhalter und 76 eine Ventilfeder. An dem distalen Ende des Kipphebels 71 sind eine Einstellschraube 78 und ein zylindrisches Einsatzelement 77 aus rostfreiem Stahl an der äußeren Oberfläche befestigt, an denen Abgriffgewinde gebildet sind. Eine Verriegelungsmutter 79 steht mit der Einstellschraube 78 in Eingriff.
Der Kipphebel 71 in dieser Ausführungsform ist durch einen Gieß- oder Schmiedevorgang gebildet, unter Verwendung einer Aluminiumlegierung als sein Material. Ein Gleitteil 81 ist zwischen der Nockenwelle 73 und einem Nocken 80 zwischengefügt. Dieses Gleitteil 81 ist aus einer Keramik hergestellt, die eine hohe Abnutzungsbeständigkeit besitzt, und besitzt teilweise die Form einer Halbkugel, die gleitend in der Vertiefung des Kipphebelarms 71 eingepasst befestigt ist, der eine halbkugelförmige Form entsprechend zu derjenigen des Gleitteils 81 besitzt. Die Nockenwelle 73 ist, entsprechend der Art und Weise der sechsten Ausführungsform, mit einer Nockenwellenverschiebevorrichtung zum Verschieben des Nockens 80 in der axialen Richtung versehen, und der Nocken 80 ist deshalb ein dreidimensionaler Nocken.
Galvanisierungsschichten, die eine hohe Abnutzungsbeständigkeit haben, sind auf der inneren Fläche der halbkugelförmigen Vertiefung 82 und der Wand eines Lochs 83 für den Kipphebel angeordnet, und sowohl die innere Fläche als auch die Wand wirken als Gleitflächen des Kipphebels 71.
Um diese Galvanisierungsschicht auf dem Kipphebel 71 zu bilden, wird, wie in 21 dargestellt ist, der Kipphebel 71 in das Galvanisierungsflüssigkeitsbad 84 eingetaucht, wobei die erste Anode zu der halbkugelförmigen Vertiefung 83 hinweist und die zweite, stabähnliche Anode auch innerhalb des Lochs 83 des Kipphebels angeordnet wird. Das Galvanisieren wird dann mit dem Kipphebelarm 71 als eine Kathode durchgeführt. Die Energieversorgungsquelle ist eine Gleichstromquelle.
In diesem Fall sind die Galvanisierungsbedingungen dieselben wie solche in der ersten Ausführungsform. Das bedeutet, dass ein Fe- oder Fe-Cr-Galvanisierungsvorgang entsprechend den Bedingungen, die in Tabelle 6 spezifiziert sind, ausgeführt wird.
Demzufolge wird, nachdem die Metallgalvanisierungsschicht mit hoher Abnutzungsbeständigkeit auf den Gleitflächen des Kipphebels 71 niedergeschlagen wurden, der Kipphebel 71 so, wie in der zweiten Ausführungsform, erwärmt, oder wird einem Nitrosulfurierungsvorgang, wie in der dritten Ausführungsform, unterworfen. Die Anwendung einer solchen Wärmebehandlung oder Nitrosulfurierung führt zu dem Bilden eines Netzes aus feinen Rissen über die gesamten Galvanisierungsbereiche, wie dies in 4 dargestellt ist.
Gemäß dieser Ausführungsform kann ein Kipphebel 71 aus einer Aluminiumlegierung, dessen Gleitflächen eine hohe Abnutzungsbeständigkeit haben, hergestellt werden, und die Absicht, den variablen Ventilbetätigungsmechanismus im Gewicht leicht zu machen, kann erreicht werden.
Achte Ausführungsform, die kein Teil der vorliegenden Erfindung ist.
Das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren der Bremsscheibe kann bei einem Kolben eines Motors angewandt werden. Eine Ausführungsform, die zum Anwenden der Erfindung bei einem Kolben angewandt wird, der kein Teil der vorliegenden Erfindung ist, wird im Detail unter Bezugnahme auf 22 beschrieben.
22 zeigt eine Schnittansicht, die einen Kolben darstellt, der galvanisiert werden soll.
Der Kolben 91, dargestellt in 22, ist durch einen Gießvorgang oder einen Schmiedevorgang gebildet, unter Verwendung einer Aluminiumlegierung als deren Material. Galvanisierungsschichten, die eine hohe Abnutzungsbeständigkeit haben, sind auf den Wänden der Bohrungen für einen Kolbenstift, eine Oberseitenfläche, einem äußeren Umfang und Wänden von Kolbenringnuten 93 niedergeschlagen. Eine Kolbengalvanisierungsvorrichtung 84, dargestellt in 22, wird dazu verwendet, diese Galvanisierungsschichten niederzuschlagen.
Die Galvanisierungsvorrichtung 94 weist ein Galvanisierungsflüssigkeitsbad 95; eine zylindrische Kathode 97, die ein Bodenende besitzt, und an dem Boden des Galvanisierungsflüssigkeitsbads über ein Insolierelement getragen ist; eine erste Anode 100 und eine zweite Anode 101, getragen an der Kathode 97 über Isolierelemente 98, 99, jeweils; und eine DC-Energieversorgungsquellenschaltung 102, auf.
Die Kathode 97 trägt den Kolben 91 an der Bodenfläche innerhalb davon und besitzt eine Struktur, um den Kolbenrand 91a abzudecken. In dieser Ausführungsform ist die innere Fläche der Kathode 97 so gebildet, um zu ermöglichen, dass der Rand darin eingepasst befestigt werden kann.
Die erste Anode 100 ist in einer Form eines runden Stabs so gebildet, um durch eine Bohrung 92 für den Kolbenstift, des Kolbens 91, der an der Kathode angeordnet ist und diese einpasst, eingesetzt zu werden.
Die zweite Anode 101 ist in einer zylindrischen Form gebildet, die ein Bodenende zum Abdecken sowohl der oberen Fläche als auch der Außenfläche des oberen Bereichs des Kolbens 91 zu besitzt. Der obere Bereich des Kolbens bedeutet der Bereich, der in der Oberflächenseite des Kolbens vorhanden ist, benachbart zu den Kolbenringnuten 93. Weiterhin ist eine Vielzahl von Durchgangslöchern 101a, durch die Galvanisierungsflüssigkeit fließt, in dem Teil der zweiten Anode 101, zu der oberen Fläche des Kolbens hinweisend, angeordnet.
Um Galvanisierungsschichten auf dem Kolben 91 durch die Galvanisierungsvorrichtung 94 niederzuschlagen, wird der Kolben 91 in der Kathode 97 eingepasst befestigt und eine Spannung wird dann an die Kathode 97 angelegt, wobei die erste Anode 100 durch die Bohrung 92 für den Kolbenstift eingesetzt ist und die zweite Anode 101 das obere Ende des Kolbens abdeckt. Die Galvanisierungsbedingungen sind dieselben wie solche in der ersten Ausführungsform. Das bedeutet, dass ein Fe-Galvanisieren oder ein Fe-Cr-Galvanisieren unter den Bedingungen, die in Tabelle 6 dargestellt sind, ausgeführt wird.
Demzufolge wird, nachdem die Metallgalvanisierungsschichten mit hoher Abnutzungsbeständigkeit auf dem Kolben 91 niedergeschlagen sind, der Kolben 91 wie in der zweiten Ausführungsform erwärmt oder einem Nitrosulfurierungsvorgang wie in der dritten Ausführungsform unterworfen. Ein Anwenden einer solchen Wärmebehandlung oder einer Nitrosulfurierung führt zu der Bildung eines Netzes aus feinen Rissen über die gesamten Galvanisierungsbereiche, wie dies in 4 dargestellt ist.
Gemäß dieser Ausführungsform kann ein Kolben 91 aus einer Aluminiumlegierung, bei dem die Wand der Bohrung 92 für den Kolbenstift, die äußere Fläche und die Wand der Kolbenringnuten 93, die eine hohe Abnutzungsbeständigkeit haben, hergestellt werden, und die Maßnahme, den Motor leichtgewichtig zu machen, kann erreicht werden. Weiter kann die hohe Temperaturfestigkeit der Kolbenfläche, beaufschlagt mit Druck, erhöht werden, da eine Fe- oder Fe-Cr-Galvanisierung, die eine hohe Wärmebeständigkeit besitzt, auf der oberen Fläche des Kolbens niedergeschlagen ist. Zusätzlich führen Risse zu der Erhöhung der Haltbarkeit ohne irgendeine Ablösung.
Neunte Ausführungsform, die kein Teil der vorliegenden Erfindung ist.
Das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren der Bremsscheibe kann bei einer Verbindungsstange eines Motors angewandt werden. Eine Ausführungsform, die zum Anwenden der Erfindung bei einer Verbindungsstange eingesetzt wird, die kein Teil der vorliegenden Erfindung ist, wird im Detail unter Bezugnahme auf 23 beschrieben.
23 zeigt eine Schnittansicht, die darstellt, dass eine Verbindungsstange galvanisiert wird.
Die Verbindungsstange 110, dargestellt in 23, ist durch einen Gieß- oder Schmiedevorgang unter Verwendung einer Aluminiumlegierung als deren Material gebildet. Galvanisierungsschichten, die eine hohe Abnutzungsbeständigkeit haben, werden auf der Wand einer großen Endbohrung 111 und den Bohrungen für einen Kolbenstift, eine obere Fläche, eine äußere Umfangsfläche und die Wand einer kleinen Endbohrung 112 niedergeschlagen.
Eine Verbindungsstangen-Galvanisierungsvorrichtung 113, dargestellt in 23, wird dazu verwendet, Galvanisierungsschichten auf beiden Enden niederzuschlagen.
Die Galvanisierungsvorrichtung 113 weist, als solche, ein Galvanisierungsflüssigkeitsbad 114 zum Aufnehmen von Galvanisierungsflüssigkeit; ein Elektrodentragelement 115, getragen an dem Boden des Galvanisierungsflüssigkeitsbads 114; eine Kathode 119, getragen an dem Elektrodentragelement 115 über isolierende Elemente 116 – 118, und eine erste und eine zweite Anode 120, 121; und eine DC-Energiequellenschaltung 122 zum Anlegen einer Spannung an diese Elektroden auf.
Das Elektrodentragelement 115 weist ein Gestell 123, das an dem Boden des Galvanisierungsflüssigkeitsbads 114 angeordnet ist; ein erstes Verbindungselement 124, das schwenkbar an dem Gestell an einem Ende befestigt ist und sich nach oben erstreckt; eine Trageplatte 125, die schwenkbar an dem oberen Ende des ersten Verbindungselements 124 an einem Ende befestigt ist und sich horizontal erstreckt; und ein zweites Verbindungselement 126, das schwenkbar an dem anderen Ende der Trageplatte 125 befestigt ist und sich nach unten erstreckt, auf. Das Bodenende des zweiten Verbindungselements 126 ist an dem anderen Ende des Gestells 123 durch eine Flügelmutter 127 befestigt.
Die Kathode 119 führt durch die Trageplatte 125 hindurch und erstreckt sich dann davon nach unten. Das Bodenende der Kathode 119 ist an dem Gestell 116 gehalten. An der Kathode 119 sind vier Verbindungsstäbe, beabstandet voneinander in der vertikalen Richtung, befestigt.
Die erste Anode 120 ist an einem Ende der Trageplatte 125 so gehalten, dass sie durch die große Endbohrung 111 des Verbindungsstabs 110 eingesetzt ist, und dass die zweite Anode 121 an dem anderen Ende so, dass sie durch die kleine Endbohrung 112 eingesetzt ist.
Um Galvanisierungsschichten auf dem Verbindungsstab 110 durch die Galvanisierungsvorrichtung 113 niederzuschlagen, wird der Verbindungsstab 110 an der Kathode 119 befestigt und eine Spannung wird dann an die Kathode 119 und die erste und die zweite Anode 120, 121 angelegt. Galvanisierungsbedingungen sind dieselben wie solche in der ersten Ausführungsform. Das bedeutet, dass ein Fe- oder Fe-Cr-Galvanisierungsvorgang entsprechend den Bedingungen, die in Tabelle 6 spezifiziert sind, ausgeführt werden.
Demzufolge wird, nachdem die Metallgalvanisierungsschicht mit hoher Abnutzungsbeständigkeit auf dem Verbindungsstab 110 niedergeschlagen wurde, der Verbindungsstab 110 wie in der zweiten Ausführungsform erwärmt, oder einem Nitrosulfurierungsvorgang, wie in der dritten Ausführungsform, unterworfen. Ein Anwenden einer solchen Wärmebehandlung oder einer Nitrosulfurierung führt zu der Bildung eines Netzes aus feinen Rissen über den gesamten Galvanisierungsbereich.
Gemäß dieser Ausführungsform können ein Verbindungsstab 110 einer Aluminiumlegierung, bei dem Wände der großen Endbohrung 111 und der kleinen Endbohrung 112 eine hohe Abnutzungsbeständigkeit haben, hergestellt werden, und die Absicht, den Verbindungsstab leichtgewichtig zu gestalten, kann erreicht werden.
Eine Aluminiumlegierung, zum Beispiel Legierung 1 – 3, dargestellt in der folgenden Tabelle 1, zum Bilden des Bremsscheibenkörpers 11, des Ventilstößels 28, des Kipphebels 71, des Kolbens 91 oder des Verbindungsstabs 110, kann verwendet werden: [Tabelle 1] Beispiele von Aluminium-Legierungs-Komponenten
Die Legierung 1, dargestellt in der Tabelle 1, wird dazu verwendet, die Festigkeit zu erhöhen, und die Legierung 2 und 3 werden dazu verwendet, die Wärmebeständigkeit zu erhöhen. Das bedeutet, dass, wenn die Elemente, beschrieben vorstehend, aus einer solchen Aluminiumlegierung hergestellt sind, wie sie allgemein verwendet wird, die Festigkeit durch den Temperaturanstieg während eines Bremsens oder des Motorbetriebs verringert wird, was zu dem Auftreten einer leichten Deformation dieser Elemente führt. Aus diesem Grund werden Fe und Zr hinzugefügt, um die Festigkeit und die Wärmebeständigkeit zu verbessern. Das Scheibenelement des Bremsscheibenkörpers ist aus einem Rohling gebildet, der durch Sprühformen bearbeitet ist. Bei diesem Verfahren ist vorgesehen, die verbesserte Festigkeit aufgrund einer Kornfeinung (nicht mehr als 1μ) in der Metallstruktur zu erhalten. Solche Legierungen können nicht für einen Gießvorgang eingesetzt werden, da die groben, intermetallischen Bindungen von Al-Fe kristallisiert werden, nachdem sie geschmolzen worden sind, und was dann bewirkt, dass die Struktur brüchig ist. Dementsprechend wird ein Schmiedevorgang eingesetzt.
Die Materialien, dargestellt in den folgenden Tabellen 2 – 4, können als solche für Bremsreibklötze 12 verwendet werden. Beispiele eines Materials für einen Bremsklotz aus synthetischem Harz sind in den Tabellen 2 und 3 dargestellt, während Beispiele eines Materials für einen Reibklotz aus gesintertem Material in Tabelle 4 dargestellt ist. [Tabelle 2] Materialien (1), die einen Bremsklotz aus synthetischem Harz bilden
[Tabelle 3] Materialien (2), die einen Reibungsklotz aus synthetischem Harz bilden
[Tabelle 4] Zusammensetzung der gesinterten Reibklötze (%)

* Ni-Cr-Legierung (Ni : Cr ist 80 : 20 bis 60 : 40)
** Grafit
Ferrosilizium
Metalloxid
Zirkondioxid
Mullit
Siliziumdioxid (Silica)
Siliziumkarbid
Siliziumnitrid
*** C : 20 – 35 Gewichts%
SiO₂ :4 – 10 Gewichts%

Die Härte der gesinterten Reibklötze des Materials, dargestellt in Tabelle 4, beträgt nicht mehr als 50 in der Hv Härte. In Tabelle 4 sind Verbindungen, bezeichnet als "Andere" solche, die das Zusammensetzungsverhältnis von nicht mehr als 10 Prozent haben.
Der Vorbehandlungsvorgang vor dem Galvanisierungsvorgang in jeder Ausführungsform wurde unter den Bedingungen, dargestellt in der folgenden Tabelle 5, durchgeführt. [Tabelle 5] Vorbehandlungsbedingungen
[Tabelle 6] Bedingung des Metallgalvanisierens
Die Bedingungen der Fe- oder Fe-Cr-Legierungsgalvanisierung auf der Außenfläche einer Bremsscheibe, der Gleitfläche eines Ventilstößels, der Gleitfläche eines Kipphebels, der Gleitfläche eines Kolbens und der Gleitfläche eines Verbindungsstabs sind in der folgenden Tabelle 6 dargestellt.
Jeder Wert, dargestellt in dem jeweiligen Element der Tabelle 6, ist der Wert, der unter der Bedingung erhalten ist, dass die Dicke der Fe-Schicht und der Fe-Cr-Schicht 20 μm beträgt, die Hv Härte der Fe-Schicht 300 – 400 beträgt und diejenige der Fe-Cr-Schicht 600 – 700 beträgt.
Jeder der Risse 15 in der Form eines feinen Netzes besitzt die Breite von 1 – 10 μm und die Rissdichte beträgt 10 – 30 mm/mm². In diesem Fall besitzt das meiste der umschriebenen Kreise des Netzes, gebildet durch die Risse 15, den Durchmesser d von nicht mehr als 1,5 mm. Der Ausdruck "Rissdichte" ist als die gesamte Länge (mm) von Rissen 15 pro galvanisierter Fläche definiert.
Die Dicke der Diffusionsschicht 17 beträgt ungefähr 1 – 50 μm.
Die Dicke der Zwischenschicht 18 beträgt ungefähr 0,1 – 5 μm, wenn Ni als das Material zum Galvanisieren verwendet wird.
Der Nitrosulfurierungsvorgang wurde unter den Bedingungen, dargestellt in Tabelle 7, durchgeführt.
[Tabelle 7] Bedingungen einer Nitrosulfurierung
Wenn der Gasnitrosulfurierungsvorgang unter den Bedingungen, dargestellt in Tabelle 7, durchgeführt wird, beträgt die Hv Härte der Fe-Schicht, die erhalten ist, ungefähr 750 (700 – 800), und diejenige der Fe-Cr-Schicht, die erhalten ist, beträgt ungefähr 1250 (1100 – 1350).
In den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ein Beispiel, bei dem die Nabe 2 direkt an dem Innenumfang des Bremsscheibenkörpers aus einer Aluminiumlegierung befestigt ist, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt, für den Zweck eines Erhaltens des Effekts, die Reibungswärme, erzeugt von dem Bremsreibklotz, abzuweisen, und Übertragen auf die Nabe, offenbart. Allerdings kann, falls die Strahlungswärme von den Abschnitten, wie beispielsweise dem Bremsscheibenkörper, der einen relativ großen Oberflächenbereich besitzt, ein anderer als derjenige eines Kontaktierens mit dem Bremsreibklotz, ausreichend ist, der Bremsscheibenkörper 11 an der Nabe 2 über eine winklige Befestigungsplatte einer auf Eisen basierende Legierung befestigt werden, die an dem äußeren Umfang des Bremsscheibenkörpers 11 befestigt ist. In dem Fall eines Einsetzens dieser Struktur wird der Bremsreibklotz gleitend mit der inneren Umfangsseite des Bremsscheibenkörpers 11 in Kontakt gebracht.
Zusätzlich kann die Bremsscheibe in jeder Ausführungsform durch den Gießvorgang im Gegensatz zum Schmiedevorgang gebildet werden. Das bedeutet, dass anstelle der Schritte S1 bis S14 in den 5, 7, 9 und 10, das geschmolzene Metall der Aluminiumlegierung unter einem hohen Druck in eine Form eingespritzt wird, gefolgt durch Kühlen, Schneiden der Öffnung und Entfernen von Metallgraten, und dann geht der Prozess weiter zu dem Prozess T-6 des Schritts 5.
Weiterhin kann, anstelle der Gasnitrosulfurierung, der Gasnitrierungsprozess unter den Bedingungen einer Erwärmungstemperatur von 500 ± 50°C und einer Erwärmungszeit von 5 Stunden unter Verwendung der Mischung von N₂ und NH₃ verwendet werden.
Wenn diese Erfindung so ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, kann, da die anderen Komponenten davor geschützt werden, dass sie die Aluminiumlegierung oder das Material berühren, wenn die Komponenten in gleitendem Kontakt mit der Galvanisierungsschicht gelangen, Aluminium oder Materialkomponenten einer hohen Abnutzungsbeständigkeit vorgesehen werden.
Weiterhin wird, mit der Erfindung, die Galvanisierungsschicht auf der Gleitkontaktfläche aus unzähligen, metallischen Teilchen, getrennt voneinander durch Risse, gebildet. Die metallischen Teilchen können, der thermischen Expansion der Bremsscheibe folgend, erweitert werden.
Deshalb können die Bremsscheiben, bei denen thermische Spannungen nicht auftreten und bei denen es weniger wahrscheinlich ist, dass sich Galvanisierungsschichten ablösen, geschaffen werden, wobei ein Aufbau eingesetzt wird, bei dem ein Metall, das eine hohe Abnutzungsbeständigkeit besitzt, eingesetzt wird.
Weiterhin können die metallischen Teile in dem Netzmuster mit winzigen Rissen hergestellt werden, wobei der Durchmesser des umgebenden Kreises des Netzes 1,5 mm oder weniger beträgt, die der thermischen Expansion der Bremsscheibe folgen können.
Es ist möglich, dass Wasser, das in die Risse eintritt, davor bewahrt wird, dass es in Kontakt mit der Aluminiumlegierung oder dem Material gelangt, und zwar mittels der Zwischengalvanisierungsschicht, die aus einem Metall oder einem Material hergestellt ist, das eine hohe Korrosionsbeständigkeit besitzt. Deshalb werden, gerade dann, wenn Regenwasser, oder dergleichen, auf die Bremsscheiben gesprüht wird, sie nicht korrodieren, und die Galvanisierungsschicht wird davor geschützt, dass sie sich als Folge einer Korrosion ablöst.
Weiterhin erhöht sich eine Abnutzungsbeständigkeit der Galvanisierungsschicht, wenn eine Nitrierung oder Nitrosulfurierung bei der Galvanisierungsschicht angewandt wird, um die Härte der Galvanisierungsschicht zu erhöhen. Deshalb können Bremsscheiben, die eine noch höhere Abnutzungsbeständigkeit haben, erhalten werden.
Weiterhin erhöht sich eine Abnutzungsbeständigkeit der Gleitkontaktfläche der Aluminiumlegierungsbremsscheibe.
Deshalb kann eine Bremsscheibe geschaffen werden, die leichtgewichtig ist, während eine Abnutzungsbeständigkeit verbessert wird.
Zusätzlich erhöht sich die Abnutzungsbeständigkeit der Gleitkontaktfläche des Ventilstößels 28, der kein Teil der vorliegenden Erfindung ist, hergestellt aus einer Aluminiumlegierung.
Deshalb kann der Ventilstößel geschaffen werden, der leichtgewichtig ist, während eine Abnutzungsbeständigkeit verbessert wird.
Auch erhöht sich die Abnutzungsbeständigkeit der Gleitkontaktfläche des Kipphebels, der kein Teil der vorliegenden Erfindung ist, hergestellt aus einer Aluminiumlegierung.
Deshalb kann der Kipphebel geschaffen werden, der leichtgewichtig ist, während die Abnutzungsbeständigkeit verbessert wird.
Weiterhin erhöht sich die Abnutzungsbeständigkeit der Gleitkontaktfläche des Kolbenstiftlochs des Kolbens, der kein Teil der vorliegenden Erfindung ist, hergestellt aus einer Aluminiumlegierung.
Deshalb kann der Kolbenstift geschaffen werden, der leichtgewichtig ist, während die Abnutzungsbeständigkeit verbessert wird.
Weiterhin erhöht sich die Abnutzungsbeständigkeit der Gleitkontaktfläche des Verbindungsstabes, der kein Teil der vorliegenden Erfindung ist, hergestellt aus einer Aluminiumlegierung.
Deshalb kann der Verbindungsstab geschaffen werden, der leichtgewichtig ist, während die Abnutzungsbeständigkeit verbessert wird.
Zusätzlich wird eine metallische Schicht, hergestellt aus einem hochabnutzungsbeständigen Metall, auf der Aluminiumkomponenten durch Galvanisieren aufgebracht, und Risse werden in der metallischen Schicht mit dem Galvanisierungsvorgang gebildet. Die Risse ändern deren Formen zu einem feinen Netzmuster, durch die Wärme, die erzeugt wird, wenn die Aluminiumkomponente verwendet wird.
Da eine Galvanisierungsvorrichtung für allgemeine Zwecke zum Anwenden der Erfindung verwendet werden kann, erfordert ein Aufbringen eines hochabnutzungsbeständigen Metalls auf der Aluminiumkomponente keine spezielle Verbindungsvorrichtung. Weiterhin ist eine Vorrichtung oder ein spezieller Prozess, speziell zum Bilden von Rissen in der metallischen Schicht, nicht erforderlich.
Deshalb können Bremsscheiben, geeignet zum Verringern des Gewichts und zum Verbessern der Abnutzungsbeständigkeit, unter niedrigen Kosten hergestellt werden.
Die Erfindung macht es auch möglich, eine metallische Schicht zu bilden, die aus einem hochabnutzungsbeständigen Metall, auf den Bremsscheiben durch Galvanisieren, gebildet ist. Nach dem Galvanisierungsvorgang können Risse in einem feinen Netzmuster in der metallischen Schicht über einen Erwärmungsvorgang gebildet werden.
Da eine Galvanisvorrichtung für allgemeine Zwecke verwendet werden kann, erfordert ein Aufbringen eines hochabnutzungsbeständigen Metalls auf der Aluminiumkomponenten keine spezielle Verbindungsvorrichtung. Irgendeine Vorrichtung, die dazu vorgesehen ist, Risse in der metallischen Schicht zu bilden, ist nicht erforderlich.
Da das Metall, das die metallische Schicht bildet, und die Aluminiumlegierung, die die Bremsscheibe bildet, ineinander in dem Erwärmungsvorgang nach dem Galvanisieren diffundieren, und eine Diffusionsschicht zwischen den zwei gebildet wird, kann die Adhäsionsfestigkeit der metallischen Schicht erhöht werden.
Risse in einem feinen Muster können in der metallischen Schicht durch Wärme erzeugt werden, wenn ein Nitrosulfurierungsvorgang angewandt wird.
Ein Anwenden des Nitrosulfurierungsvorgangs erhöht die Härte der metallischen Schicht.
Weiterhin kann die Zwischenschicht durch Galvanisieren, um zu verhindern, dass Wasser in die Risse, aus einem Kontaktieren mit der Aluminiumlegierung, eintritt, hergestellt werden.
Deshalb können, da Schichten von zwei Arten von Metallen mit einer einzelnen Galvanisierungsvorrichtung gebildet werden können, die Bremsscheiben, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit haben, gebildet werden, und eine Galvanisierungssicht-Adhäsionsfestigkeit kann unter niedrigen Kosten hergestellt werden.
Deshalb können, da Schichten von zwei Arten von Metallen mit einer einzelnen Galvanisierungsvorrichtung gebildet werden können, Aluminiumlegierungsteile, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Galvanisierungssicht-Adhäsionsfestigkeit haben, unter niedrigen Kosten hergestellt werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird, gemäß der vorliegenden Erfindung, die Reibfläche des Bremsscheibenkörpers durch die Risse in zahlreiche, feine Metallsegmente unterteilt, die einer thermischen Expansion des Bremsscheibenkörpers folgen können. Demzufolge ist es möglich, eine Bremsscheibe zu schaffen, die frei von thermischen Spannungen ist, obwohl der Aluminiumlegierungs-Bremsscheibenkörper mit einer Metallschicht versehen ist, die eine hohe Abnutzungsbeständigkeit besitzt.
Weiterhin können die metallischen Teile in dem Netzmuster, hergestellt mit winzigen Rissen, wobei der Durchmesser des umgebenen Kreises des Netzes 1,5 mm oder geringer ist, der thermischen Expansion des Bremsscheibenkörpers folgen.
Zusätzlich wird Wasser, das in die Risse eintritt, davor bewahrt, dass es in Kontakt mit dem Bremsscheibenkörper, hergestellt aus der Aluminiumlegierung, mittels der Zwischengalvanisierungsschicht, hergestellt aus einem Metall, das eine hohe Korrosionsbeständigkeit besitzt, gelangt.
Deshalb wird, gerade wenn Regentropfen auf der Bremsscheibe niedergeschlagen werden, keine Korrosion verursacht, so dass eine Trennung der Galvanisierungsschicht durch Korrosion verhindert wird. Demzufolge ist es möglich, eine Bremsscheibe zu schaf fen, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit und eine hohe Bindungs-Festigkeit mit der Galvanisierungsschicht besitzt.
Weiterhin wird eine metallische Schicht, hergestellt aus einem hochabnutzungsbeständigen Metall, auf dem Aluminiumlegierungs-Bremsscheibenkörper durch Galvanisieren aufgebracht, und Risse werden in der metallischen Schicht durch den Galvanisierungsvorgang gebildet. Die Risse ändern deren Formen zu einem feinen Netzmuster durch die Wärme, die dann erzeugt wird, wenn das Aluminiumbauteil verwendet wird.
Da eine Galvanisierungsvorrichtung für allgemeine Zwecke zum Anwenden der Erfindung verwendet werden kann, erfordert das Aufbringen eines hochabnutzungsbeständigen Metalls auf dem Aluminiumbauteil keine spezielle Verbindungsvorrichtung. Weiterhin ist nicht irgendeine Vorrichtung oder ein spezieller Prozess speziell zum Bilden von Rissen in der Zwischenschicht erforderlich.
Die Erfindung macht es möglich, eine Metallschicht, die aus einem hochabnutzungsbeständigen Metall hergestellt ist, auf dem Aluminiumlegierungs-Bremsscheibenkörper durch Galvanisieren zu bilden. Nach dem Galvanisierungsvorgang können Risse in einem feinen Netzmuster in der metallischen Schicht über einen Erwärmungsvorgang gebildet werden.
Während des Erwärmungsschritts, dem Galvanisieren folgend, werden das Metall, das die metallische Schicht bildet, und die Aluminiumlegierung, die den Bremsscheibenkörper bildet, ineinander diffundiert, um eine Diffusionsschicht dazwischen zu bilden. Deshalb wird die Adhäsionsfestigkeit der Metallschicht verbessert.
Gemäß der Erfindung kann eine Metallschicht eines Metalls, das eine hohe Abnutzungsbeständigkeit besitzt, durch Verschweißen an dem Aluminiumlegierungs-Bremsscheibenkörper gebildet werden. Weiterhin können Risse in der Form eines feinmaschigen Netzes in der Metallschicht durch die Wärme, verwendet beim Durchführen der Nitrosulfurierung, gebildet werden.
Da eine Galvanisierungsvorrichtung für allgemeine Zwecke verwendet werden kann, erfordert das Aufbringen eines hochabnutzungsbeständigen Metalls auf dem Bremsscheibenkörper keine spezielle Verbindungsvorrichtung. Irgendein spezieller Prozess, speziell zum Bilden von Rissen in der metallischen Schicht, ist nicht erforderlich. Ein Anwenden des Nitrosulfurierungsvorgangs erhöht die Härte der metallischen Schicht.
Deshalb kann die Bremsscheibe unter niedrigen Kosten hergestellt werden, während das Gewicht verringert wird und die Abnutzungsbeständigkeit durch Erhöhen der Härte der metallischen Schicht erhöht wird.
Durch die Wärme bei der Nitrodesulfurierungsbehandlung werden das Metall, das die Metallschicht bildet, und die Aluminiumlegierung, die das Bremsscheibenkörperteil bildet, ineinander diffundiert, um eine Diffusionsschicht dazwischen zu bilden. Deshalb wird die Adhäsionsfestigkeit der Metallschicht verbessert.
Weiterhin kann die Zwischenschicht durch Galvanisieren hergestellt werden, um zu verhindern, dass Wasser in die Risse eindringt, um den Aluminiumlegierungs-Bremsscheibenkörper zu berühren.
Demzufolge können zwei Arten von Metallschichten durch eine Galvanisierungsvorrichtung gebildet werden, so dass die Bremsscheibe, die das Merkmal einer hohen Adhäsionsfestigkeit besitzt, unter niedrigen Kosten hergestellt werden kann.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird, gemäß der vorliegenden Erfindung, die Galvanisierungsschicht der Reibfläche durch die Risse in zahlreiche, getrennte feine Metallsegmente unterteilt, die einer thermischen Expansion des Bremsscheibenkörpers folgen können. Deshalb wird, während die Bremsscheibenvorrichtung einen Aufbau besitzt, bei dem ein Aluminiumlegierungs-Bremsscheibenkörper mit einer Metallschicht einer hohen Abnutzungsbeständigkeit vorgesehen ist, ein Biegen oder Auslenken nicht durch die Bremswärme hervorgerufen. Weiterhin kann ein Delaminieren der Metallschicht von dem Bremsscheibenkörper verhindert werden.
Weiterhin ist es, da eine Metallschicht eines Metalls, das eine hohe Abnutzungsbeständigkeit besitzt, durch Galvanisieren auf dem Aluminiumlegierungs-Bremsscheibenkörper gebildet wird, nicht notwendig, eine spezifische Verbindungsvorrichtung zu verwenden.
Deshalb ist die Bremsscheibe leicht im Gewicht. Eine Scheibenbremsvorrichtung, die eine hohe Haltbarkeit besitzt, kann unter niedrigen Kosten geschaffen werden.
Weiterhin werden, wenn die Bremsklötze in gleitendem Kontakt mit der Galvanisierungsschicht während des Bremsens stehen, die Bremsklötze, die eine niedrigere Härte haben, zuerst abgenutzt. Demzufolge kann die Abnutzung der Bremsscheibe verhindert werden. Durch Austauschen der Bremsklötze kann die Wartung der Bremsscheibenvorrichtung unter niedrigen Kosten vorgenommen werden.
Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die herkömmlichen Bremsklötze verwendet werden. Es ist deshalb möglich, eine Scheibenbremsvorrichtung unter viel niedrigeren Herstellungskosten zu schaffen.

Claims

Bremsscheibe (3), die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht und eine Reibfläche hat, mit der ein anderer Teil gleitend in Kontakt gebracht werden kann, wobei wenigstens die Reibfläche mit wenigstens einer ersten Galvanisierungsschicht (13) aus einem Metall mit einer hohen Verschleißfestigkeit versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Galvanisierungsschicht Risse (15) mit einem feinen Netz aufweist, die über die gesamte Fläche derselben ausgebildet sind, wobei die Risse (15) in Form eines feinen Netzes so aufgebaut sind, dass ein eingeschriebener Kreis (dθ) jedes der Netze von Rissen (15) einen Durchmesser von nicht mehr als 1,5 mm hat.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diffusionsschicht (17) zwischen der Galvanisierungsschicht (13) und dem Aluminium- oder Aluminiumslegierungs-Grundmetall der Bremsscheibe vorhanden ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite oder Zwischen-Galvanisierungsschicht (18) aus einem Metall mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit zwischen der Galvanisierungsschicht (13) und dem Aluminium- oder Aluminiumlegierungs-Grundmetall vorhanden ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Diffusionsschichten (17) zwischen der zweiten Galvanisierungsschicht (18) und dem Aluminiumlegierungs-Grundmetall sowie zwischen der Galvanisierungsschicht (13) und der zweiten Galvanisierungsschicht (18) vorhanden sind.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Galvanisierungsschicht (13) aus Eisen oder einer Eisenlegierung besteht.
Bremsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Stickstoff oder eine Kombination aus Stickstoff und Schwefel in die Galvanisierungsschicht (13), die aus Eisen oder Eisenlegierung besteht, eingelassen ist.
Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe (3), die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht und eine Reibfläche hat, mit der ein anderer Teil gleitend in Kontakt gebracht werden kann, wobei ein Block durch Spritzformen ausgebildet wird, der Block geschmiedet wird, um die Bremsschreibe zu erzeugen, und Galvanisieren durchgeführt wird, um wenigstens die Reibfläche mit wenigstens einer Galvanisierungsschicht (13) aus einem Metall mit einer hohen Verschleißbeständigkeit zu versehen, wobei Risse (15) in der Galvanisierungsschicht (23) mit einem feinen Netz ausgebildet und über die gesamte Fläche der Galvanisierungsschicht (13) ausgebildet sind, und die Risse (15) in Form des feinen Netzes so aufgebaut sind, dass ein eingeschriebener Kreis (dθ) jedes der Netze der Risse (15) einen Durchmesser von nicht mehr als 1,5 mm hat.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Galvanisieren durchgeführt wird, bis die Dicke der Galvanisierungsschicht (13) bis auf eine Höhe zunimmt, bei der Risse (15) in der Galvanisierungsschicht (13) ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Galvanisierungsschicht (13) aus Metall mit einer hohen Verschleißbeständigkeit, insbesondere Eisen oder einer Eisenlegierung, besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diffusionsschicht (17) zwischen der Galvanisierungsschicht (13) und dem Aluminium- oder Aluminiumlegierungs-Grundmetall der Bremsscheibe vorhanden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Galvanisierungsschicht (13) so erhitzt wird, dass Risse (15) mit einem feinen Netz über die gesamte Fläche der Metallschicht (13) ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Galvanisierungsschicht (13) Nitrosulfurierung unterzogen wird, so dass Risse (15) mit einem feinen Netz über die gesamte Fläche der Metallschicht (13) ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass, bevor das Aluminium- oder Aluminiumlegierungs-Grundmetall mit der ersten Galvanisierungsschicht (13) versehen wird, eine zweite Metallschicht (18) mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit durch Galvanisieren auf dem Aluminium- oder Aluminiumlegierungs-Grundmetall ausgebildet wird.