DE7921018U1 - VEHICLE DISC BRAKE - Google Patents
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Description
1892918929
KAWASAKI JOKOGYO K.K. Kobe-shi, Hyogo-ken (Japan)KAWASAKI JOKOGYO K.K. Kobe-shi, Hyogo-ken (Japan)
Fahrzeug-ScheibenbremseVehicle disc brake
Die Neuerung betrifft eine Fahrzeug-Scheibenbremse.The innovation concerns a vehicle disc brake.
Die üblichen Fahrzeug-Scheibenbremsen besitzen eine Bremsscheibe, die mit einem Rad des Fahrzeuges drehfest verbindbar ist, sowie Bremskörper, die von einem ortsfesten Teil des Fahrzeuges getragen werden und in reibungsschlüssige Anlage an den entgegengesetzten Seiten der Bremsscheibe gebracht werden können. Derartige Scheibenbremsen sind sehr weit verbreitet, haben jedoch den Nachteil, dass ihre Bremskraft im nassen Zustand sehr viel geringer ist und weniger als die Hälfte der Bremskraft im trockenen Zustand beträgt. Dies ist besonders bei Motorrädern kritisch, weil dort die Bremsen vollkommen freiliegen.The usual vehicle disc brakes have a brake disc that rotates with a wheel of the vehicle is connectable, as well as brake body, which of a stationary part of the vehicle are carried and in frictional contact with the opposite Sides of the brake disc can be brought. Such disc brakes are very widespread, however, have the disadvantage that their braking force when wet is much less and less than half the braking force when dry. This is particularly critical with motorcycles because there the brakes are completely exposed.
Bei Verwendung von Bremskörpern aus Metall können auf den Oberflächen der Bremsscheiben vorhandene Wasserfilme zerstört werden, wenn die Bremskörper an den Oberflächen der Bremsscheibe angreifen, so dass man dadurch eine beträchtliche Verringerung der Bremskraft im nassen Zustand vermeiden kann. Metallische WerkstoffeWhen using brake bodies made of metal, water films can be present on the surfaces of the brake disks be destroyed when the brake body attack the surfaces of the brake disc, so that one thereby avoiding a considerable reduction in braking force when wet. metallic materials
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werden jedoch im allgemeinen als für Bremskörper ungeeignet angesehen, weil sie einen relativ niedrigen Reibungskoeffizienten haben. Ferner können Bremskörper, die aus denselben Werkstoff bestehen wie die Bremsscheibe, an dieser unter der Einwirkung der bei betätigter Bremse erzeugten Wärme kleben.however, are generally considered unsuitable for braking bodies considered because they have a relatively low coefficient of friction. Furthermore, brake bodies, which are made of the same material as the brake disc, on this under the action of the actuated Brake generated heat stick.
Die Aufgabe 4er Neuerung besteht in der Schaffung einer Scheibenbremse, deren Bremskraft im nassen Zustand nicht wesentlich geringer ist.The task of 4 innovation is creation a disc brake whose braking power when wet is not significantly less.
Eine weitere Aufgabe der Neuerung besteht in der Schaffung einer Scheibenbremse, die trotz der Verwendung von metallischen Bremskörpern eine genügende Bremskraft ausüben kann.Another object of the innovation is to create a disc brake that, despite the use of metallic brake bodies can exert a sufficient braking force.
Diese und andere Aufgaben werden gemäß der Neuerung durch die Schaffung einer Fahrzeug-Scheibenbremse für ein Fahrzeug gelöst, die eine mit einem Rad des Fahrzeuges drehf^st verbindbare Bremsscheibe und auf entgegengesetzten Seiten derselben angeordnete Bremskörper besitzt, die Reibflächen aufweisen, die E3it der Bremsscheibe in reibungsschlüssige Anlage gebracht werden können, wobei die Bremsscheibe aus korrosionsbeständigem Stahl besteht und ihre einander entgegengesetzten, mit den 3renskörpern in Berührung bringbaren Seitenflächen eine Karte von 28 bis 4-5 HRC haben, während die Bremskörper aus einer gesinterten Kupferlegierung bestehen, die mindestens 55 Gew.% Kupfer enthält. Das in dem Bremskörper enthaltene Kupfer bildet unter der Einwirkung der beim Bremsen erzeugten Wärme ein Oxid des Kupfers und erhöht dadurch den Reibungskoeffizienten.These and other objects are achieved according to the innovation by the creation of a vehicle disc brake for a vehicle, which has a brake disc rotatably connectable to a wheel of the vehicle and brake bodies arranged on opposite sides of the same, which have friction surfaces which E 3 it the Brake disc can be brought into frictional contact, the brake disc is made of corrosion-resistant steel and its opposite side surfaces, which can be brought into contact with the 3renskodies, have a card of 28 to 4-5 HRC, while the brake pads are made of a sintered copper alloy, which is at least 55 Contains% by weight copper. The copper contained in the brake body forms an oxide of the copper under the action of the heat generated during braking and thereby increases the coefficient of friction.
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Es wurde erkannt, dass der Reibungskoeffizient des erzeugten Kupferoxids zweimal so hoch ist wie der des Kupfers. Wenn der Kupfergehalt niedriger ist als 55 Gew.%, kann ein genügender Reibungskoeffizient nicht gewährleistet werden. Damit ein genügender Reibungskoeffizient bei niedrigen Temperaturen gewährleistet, die Schmierung erleichtert sowie ein Glattschleifen der Scheibenflächen und ein Quietschen vermieden wird, muß der Bremskörper außer Kupfer mindestens eins von bestimmten zusätzlichen Metallen, wie Sn, Pb, Fe, Mn und Si enthalten. Neuerungsgemäß wird daher vorgeschlagen, den Bremskörper aus einer gesinterten Legierung herzustellen, die außer mindestens 55 Gew.% Kupfer mindestens eins der zusätzlich genannten Metalle enthält. Es ist ferner wichtig, dass die Bremsscheibe aus korrosionsbeständigem Stahl hergestellt wird, weil sonst eine Korrosion an der Bremsscheibe eine Härte unter 28 HRC hat, werden die Scheibenoberflächen unter der Einwirkung des Kupferoxids der Bremskörper schnell abgerieben. Bei einer Härte über 4-5 HRG tritt bei der Bremsbetätigung ein unzulässig starkes Quietschen auf. Bei der Bremse gemäß der Neuerung wird die Bremskraft im nassen Zustand nicht wesentlich vermindert und sowohl im trockenen als auch im nassen Zustand eine genügende Bremskraft erzielt.It has been found that the coefficient of friction of the copper oxide produced is twice that of copper. If the copper content is less than 55% by weight, a sufficient coefficient of friction cannot be guaranteed. In order to ensure a sufficient coefficient of friction at low temperatures, facilitate lubrication and avoid grinding the disc surfaces smooth and squeaking, the brake body must contain at least one of certain additional metals such as Sn, Pb, Fe, Mn and Si in addition to copper. According to the innovation, it is therefore proposed to manufacture the brake body from a sintered alloy which, in addition to at least 55% by weight of copper, contains at least one of the additionally mentioned metals. It is also important that the brake disc is made of corrosion-resistant steel, because otherwise corrosion on the brake disc has a hardness below 28 HRC, the disc surfaces are quickly rubbed off by the action of the copper oxide of the brake body. If the hardness is more than 4-5 HRG, an impermissibly strong squeaking occurs when the brakes are applied. B e i of the brake according to is not significantly reduced, the braking force in the wet state and achieves a sufficient braking force in both the dry and in the wet state of the new feature.
Ausführungsbeispiele der Neuerung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigtEmbodiments of the innovation are described below with reference to the accompanying drawings. In these indicates
Fig, 1 im Schnitt einen Teil einer Scheibenbremse, auf welche die Neuerung angewendet werden kannFig, 1 in section a part of a disc brake, to which the innovation can be applied
Fig· 2 in einem Diagramm die im trockenen bzw. nassen Zustand erhaltenen BremsstreckenFIG. 2 shows in a diagram the braking distances obtained in the dry or wet state
Fig. 3 in einem Diagramm die Beziehung zwischen dem Reibungskoeffizienten und dem KupfergehaltFig. 3 is a diagram showing the relationship between the Coefficient of friction and the copper content
Fig. 4- in einem Diagramm die Beziehung zwischen dem Abrieb und der Härte der Oberflächen der Bremsscheiben undFig. 4- in a diagram the relationship between the Abrasion and hardness of the surfaces of the brake discs and
Fig. 5 in einem Diagramm den Einfluß der Oberflächenhärte der Bremsscheibe auf das Quietschen.Fig. 5 shows in a diagram the influence of the surface hardness the brake disc to the squeak.
Die in Fig. 1 gezeigte Scheibenbremse besitzt einen Bremssattel 1, der auf einem nicht gezeigten, ortsfesten Teil eines Fahrzeuges montiert werden kann, sowie eine Bremsscheibe 2, die an einem nicht gezeigten Rad des Fahrzeuges angebracht werden kann. Der Bremssattel 1 besitzt zwei Zylinderbohrungen la, die auf entgegengesetzten Seiten der Bremsscheibe 2 angeordnet sind und in denen je ein Kolben 5 verschiebbar gelagert ist. Jeder Kolben 5 trägt an seinem der Bremsscheibe 2 zugekehrten Ende eine Tragplatte 4, an der auf der der Bremsscheibe 2 zugekehrten Seite ein Bremskörper 3 vorgesehen ist. In dem Bremssattel 1 ist hinter jedem Kolbe.n 5 ein Druckraum 6 ausgebildet, so dass bei einer hydraulischen Druckbeaufschlagung des Druckraums 6 der Kolben 5 zu der Bremsscheibe 2 hin verschoben und dah&r der Bremskörper 3 an die Bremsscheibe 2 angestellt wird.The disc brake shown in Fig. 1 has a brake caliper 1, which is fixed on a not shown Part of a vehicle can be mounted, as well as a brake disc 2, which is attached to a wheel, not shown Vehicle can be attached. The caliper 1 has two cylinder bores la on opposite sides Sides of the brake disc 2 are arranged and in each of which a piston 5 is slidably mounted. Each piston 5 carries at its end facing the brake disc 2 a support plate 4 on which the Brake disk 2 facing side a brake body 3 is provided. In the caliper 1 is behind each Kolbe.n 5 formed a pressure chamber 6, so that when a hydraulic pressurization of the pressure chamber 6 of the piston 5 to the brake disc 2 and moved there & r the brake body 3 is employed against the brake disk 2.
In den üblichen Scheibenbremsen besteht die Bremsscheibe 2 aus wärmebehandeltem, korrosionsbeständigem Stahl und der Bremskörper 3 aus einem Fornling, der in einer Einbettmasse aus einem Harz, beispielsweise Phenolharz, Asbest und organische oder anorganische Zusatzstoffe enthält.In the usual disc brakes, the brake disc 2 consists of heat-treated, corrosion-resistant steel and the brake body 3 made of a molding which is embedded in an embedding compound made of a resin, for example phenolic resin, Contains asbestos and organic or inorganic additives.
Wenn eine derartige Scheibenbremse im Regen oder auf einer nassen Straße verwendet wird, gelangt Wasser auf die Bremsscheibe und bildet es auf dieser einen Film, der nicht leicht zerstört werden kann, selbst wenn der Bremskörper gegen die Bremsscheibe gedrückt wird. V/ie vorstehend erläutert wurde, wird durch diesen Film die Bremskraft beträchtlich herabgesetzt. Dieses Problem ist besonders bei Motorrädern kritisch, bei denen die Bremse freiliegt. Dagegen ist das Problem in einem Kraftwagen häufig nur von relativ geringer Bedeutung, weil dort die Bremsscheibe nicht freiliegt. Es besteht aber auch in Kraftwagen die Gefahr, dass die Bremskraft beträchtlich vermindert wird, wenn der Kraftwagen durch eine Pfütze fährt.If such a disc brake is in the rain or on is used on a wet road, water gets on the brake disc and forms a film on it cannot be easily destroyed even if the brake body is pressed against the brake disc. V / ie above has been explained, the braking force is considerably reduced by this film. This problem is particularly critical on motorcycles where the brakes are exposed. On the other hand, the problem is in a motor vehicle often only of relatively minor importance because the brake disc is not exposed there. But it does exist even in motor vehicles there is a risk that the braking force will be considerably reduced when the motor vehicle is through a puddle moves.
In der Figur 2 sind nun Versuchsergebnisse angegeben, die mit einem Motorrad mit einem Motor von 640 cm erhalten wurde. Wut die übliche Scheibenbremse ist in Fig, 2 mit A die Bremsstrecke angegeben, die bei trockener Bremsscheibe erzielt wurde, und sind mit B-I und B-2 die Bremsstrecken angegeben, die im nassen Zustand erzielt wurden. In allen Fällen wurde die Bremsstrecke als die Strecke gemessen, die erforderlich war·, um das Motorrad von einer Geschwindigkeit von 100 km/h zum Stillstand zu bremsen. An den Bremsstrecken B-I und B2, die bei verschiedenen auf der Bremsscheibe befindlichen Wassermengen gemessen wurden, erkennt man, dass die Bremsstrecke auch von dex· vorhandenen V/asseraenge abhängt.In FIG. 2, test results are given which were obtained with a motorcycle with an engine of 640 cm. When the conventional disc brake is used, in FIG. 2, A indicates the braking distance that was achieved when the brake disc was dry, and BI and B-2 indicate the braking distances that were achieved when the brake disc was wet. In all cases, the braking distance was measured as the distance required to brake the motorcycle from a speed of 100 km / h to a standstill. To the brake lines BI and B2 located at different on the brake disc were measured ssermengen W a, it can be seen that the braking distance also dex existing · V depends asseraenge /.
Gemäß der Neuerung sind nun der 1WbCkStoff und die Oberflächenhärte der Bremsscheibe und der Werkstoff desAccording to the innovation, the 1 WbCkStoff and the surface hardness of the brake disc and the material of the
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Bremskörper so gewählt, dass der schädliche Einfluß des Wassers "beträchtlich, verringert oder ganz "beseitigt wird. Dabei besteht die Bremsscheibe aus wärmebehandeltem korrosionsbeständigem Stahl und hat sie eine Oberflächenhärte von 28 bis 4-5 Rockwell G-Härteeinheiten (HRC) und besteht der mit der Bremsscheibe zusammenwirkende 3remskörper aus einer gesinterten Kupferlegierung mit mindestens 55 Gew. ja Kupfer.Braking body chosen so that the harmful influence of the water "considerably, reduced or entirely" eliminated will. The brake disc is made of heat-treated, corrosion-resistant steel and has a Surface hardness from 28 to 4-5 Rockwell G hardness units (HRC) and the brake body interacting with the brake disc consists of a sintered copper alloy with at least 55 wt. yes copper.
In Fig. 2 sind mit A1 und 3' die Bremsstrecken dargestellt, die im trockenen bzw. nassen Zustand bei einem 650 cm -Motorrad erzielt wurden, das mit einer Scheibenbremse gemäß der Neuerung ausgelastet war. Man erkennt, dass der Unterschied zwischen den im trockenen und nassen Zustand erzielten Bremsstrecken nur klein ist und dass die mit der Scheibenbremse gemäß der Neuerung erzielte Bremsstrecke vergleichbar ist mit der Bremsstrecke, die mit der üblichen Scheibenbremse im trockenen Zustand erzielt wurde.In Fig. 2, A 1 and 3 'show the braking distances that were achieved in the dry or wet state on a 650 cm motorcycle that was loaded with a disc brake according to the innovation. It can be seen that the difference between the braking distances achieved in the dry and wet state is only small and that the braking distance achieved with the disc brake according to the innovation is comparable to the braking distance achieved with the conventional disc brake in the dry state.
Vorstehend wurde angegeben, dass der Bremskörper gemäß der Neuerung mindestens 55 Gew.% Kupfer enthält. Es hat sich gezeigt, dass unter dem Einfluß der bei der Bremsbetätigung erzeugten Wärme das in dem Bremskörper enthaltene Kupfer eine Schicht aus einem Oxid des Kupfers bildet und dass diese Oxidschicht den Wasserfilm zerstört und den Reibungskoeffizienten erhöht. Damit der Reibungskoeffizient auch bei niedriger Temperatur erhöht, die Schmierung erleichtert, und die Erzeugung eines Quietschgeräusches unterdrückt und ein Glattschleifen der Oberfläche der Bremsscheibe verhindert wird, muß der Bremskörper zusätzlich mindestens einIt was stated above that the brake body according to the innovation contains at least 55% by weight of copper. It it has been shown that under the influence of the heat generated when the brake is actuated, that in the brake body contained copper forms a layer of an oxide of copper and that this oxide layer destroys the water film and increases the coefficient of friction. So that the coefficient of friction even at low temperatures increases, facilitates lubrication, and suppresses generation of squeaking noise and smooth grinding the surface of the brake disc is prevented, the brake body must also have at least one
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weiteres Metall, beispielsweise mindestens eins der Metalle Sn, Pb, Fe, Mn und Si, enthalten, so dass der Kupfergehalt des Bremskörpers verringert werden muß. Gemäß Fig. 3 ist der Reibungskoeffizient zwischen der Bremsscheibe und dem Bremskörper von dem Kupfergehalt des Bremskörpers abhängig. In der Figo 3 ist für Bremskörper mit in der (Tabelle angegebenen Zusammensetzungen durch die Kurve I der Reibungskoeffizient im trockenen Zustand und durch die Kurve II der Reibungskoeffizient im nassen Zustand dargestellt. In der Fig. 3 erkennt man, dass bei einem Kupfergehalt unter 55 Gew.% der Reibungskoeffizient merklich abnimmt und die Bremsstrecke entsprechend zunimmt.another metal, for example at least one of the Metals Sn, Pb, Fe, Mn and Si, so that the copper content of the brake body must be reduced. According to Fig. 3, the coefficient of friction between the Brake disc and the brake body dependent on the copper content of the brake body. In Figo 3 is for brake body with the compositions indicated in the (table by the curve I the coefficient of friction in the dry State and, through curve II, the coefficient of friction shown when wet. In Fig. 3 it can be seen that with a copper content below 55 wt.% Coefficient of friction decreases noticeably and the braking distance increases accordingly.
Zusammen mit einem Bremskörper, der aus einer gemäß der Neuerung verwendeten, gesinterten Kupferlegierung besteht, muß eine Bremsscheibe aus einem bestimmten Werkstoff verwendet werden. NeuerungsgemB wird die Verwendung eines korrosionsbeständigen Stahls vorgeschlagen. Beim Auf-Together with a brake body made of a sintered copper alloy used according to the innovation, a brake disc made of a certain material must be used. According to the innovation, the use of a corrosion-resistant steel proposed. When
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8
I 1
8th
I.
treten "von Korrosion an einer Bremsscheibe kann der Bremskörper an der Bremsscheibe kleben, so dass die Bremse nicht einwandfrei arbeiten kann. Daher besteht die Bremsscheibe am vortexlhaftesten aus korrosionsbeständigem Stahl. Ein Beispiel eines geeigneten korrosionsbeständigen Stahls ist der Stahl gemäß der JIS (japanischen Industrienorm) G- 4-305 SUS 4-20J2. Der oft für Bremsscheiben der üblichen Scheibenbremsen verwendete Kohlenstoffstahl ist ungeeignet, auch wenn er mit einer Korrosionsschutzschicht versehen ist, weil diese rasch abgerieben wird und dann Korrosion auftritt.corrosion on a brake disc can occur Glue the brake body to the brake disc so that the brake cannot work properly. Hence there is the most vortex-like brake disc is made of corrosion-resistant steel. An example of a suitable corrosion resistant Steel is the JIS (Japanese Industrial Standard) steel G-4-305 SUS 4-20J2. the Carbon steel, which is often used for the brake discs of conventional disc brakes, is unsuitable, even if it is provided with an anti-corrosion layer because this is quickly rubbed off and then corrosion occurs.
Die Oberflächenhärte der Bremsscheibe ist wegen des Abriebs und des Quietschens wichtig. Sine Bremsscheibe mit einer Härte unter 28 HRC verschleißt schnell. Sine Bremsscheibe mit einer Härte über 4-5 HRC neigt zum Quietschen. In Fig. 4- ist die Beziehung zwischen der Oberflächenhärte der Bremsscheibe und der Abriebmenge auf Grund von Messungen nach 1000 Bremsbetätigungen dargestellt. Bei jeder Bremsbetätigung wurde ein Brems-The surface hardness of the brake disc is important because of abrasion and squeal. Sine brake disc with a hardness below 28 HRC wears out quickly. Sine Brake discs with a hardness of more than 4-5 HRC tend to squeal. In Fig. 4- is the relationship between the Surface hardness of the brake disc and the amount of abrasion based on measurements after 1000 brake actuations shown. Each time the brake was applied, a brake
körper mit einer Oberfläche von 15 cm an eine Bremsscheibe angestellt, die mit einer Geschwindigkeit vonbody with a surface of 15 cm on a brake disc hired that at a speed of
2 12 m/sek und einem Trägheitsmoment von 2,5 kg-m-sek
rotierte, wobei auf die Bremsscheibe innerhalb eines Kreises von 250 mm Radius um ihren Mittelpunkt eine
Kraft von 500 kg ausgeübt wurde. Man erkennt in der
Fig. 4-, dass bei einer Oberflächenhärte unter 28 HRC
die Abriebmenge merklich zunimmt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der neuerungsgemäß verwendete Bremskörper
eine harte Schicht aus einem Oxid des Kupfers Desitzt, so dass eine zu weiche Bremsscheibe schnell abgerieben
wird.
Eine Scheibenbremse mit einem Bremskörper aus einer2 rotated 12 m / sec and a moment of inertia of 2.5 kg-m-sec, with a force of 500 kg being exerted on the brake disc within a circle of 250 mm radius around its center. It can be seen in Fig. 4- that with a surface hardness below 28 HRC, the amount of abrasion increases noticeably. This is due to the fact that the brake body used according to the invention has a hard layer made of an oxide of copper, so that a brake disk that is too soft is quickly rubbed off.
A disc brake with a brake body from a
gesinterten Kupferlegierung neigt bei der Bremsbetätigung zum Quietschen. Diese guietsehneigung wird ebenfalls von der Härte der Bremsscheibe beeinflußt. In der Fig. 5 sind die Ergebnisse von Versuchen dargestellt, die rait einem Motorrad mit einem 650 cm -Motor durchgeführt wurden. Man erkennt in der Fig. 5 dass das Quietschen unzulässig stark wird, wenn die Oberflächenhärte der Bremsscheibe größer ist als 4-5 HRC.Sintered copper alloy tends to apply the brakes to squeak. This tendency to guiet will also be influenced by the hardness of the brake disc. In Fig. 5 the results of experiments are shown, the rait carried out on a motorcycle with a 650 cm engine became. It can be seen in FIG. 5 that the squeaking becomes impermissibly strong when the surface hardness of the brake disc is greater than 4-5 HRC.
Die Neuerung schlägt somit vor, eine Bremsscheibe, die axis korrosionsbeständigem Stahl besteht und eine Härte von 28 bis 45 HRC besitzt, mit einem Bremskörper zu kombinieren, der aus einer gesinterten Kupferlegierung mit mindestens 55% Kupfer besteht. Diese Kombination ergibt eine Scheibenbremse, bei der die Bremsstrecke im nassen Zustand nicht merklich verlängert wird und der Abrieb der Bremsscheibe und das Quietschen in zulässigen Grenzen gehalten werden können.The innovation thus proposes a brake disc that is made of axis corrosion-resistant steel and has a hardness from 28 to 45 HRC, to be combined with a brake body, which consists of a sintered copper alloy with at least 55% copper. This combination gives a disc brake with which the braking distance is not noticeably extended when wet and the abrasion the brake disc and the squeaking can be kept within permissible limits.
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