EP0366694A1

EP0366694A1 - Bremsscheibe

Info

Publication number: EP0366694A1
Application number: EP19880905799
Authority: EP
Inventors: Richard Heydenreich; Markus Poschner; Helmut Burghardt
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Ceramtec GmbH
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Ceramtec GmbH
Priority date: 1987-07-03
Filing date: 1988-07-04
Publication date: 1990-05-09
Also published as: DE3722031C2; WO1989000252A1; JPH03500798A; DE3722031A1

Description

Bremsscheibe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsschetbe nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Eine solche Bremsscheibe ist aus der DE-A-35 15 512 bekannt. Hier besteht der Bremsring aus einer VoHkeramikscheibe, die in dem Bremsscheibenträger gehalten ist. Die Bremsscheibe zeichnet sich durch eine erhöhte Verschlm Rfestigkeit aus aufgrund der großen Härte des keramischen Materials. Ein Nachteil dieser Bremsscheibe liegt aber in einer anderen keramischen Eigenschaft, in der Sprödigkedt. Daher ist diese Bremsscheibe bei Stoß- und Biegebelastungen weitaus bruchanfälliger als beispielsweise Bremsscheiben aus Metall. Weiber ist bei einer derartigen Bremsschedbe nachteilig, daß die Verbindung zwischen dem keramischen Bremsring und dem normal erweise aus Metall, bestehenden Bremsscheibenträger schwierig zu gestalten ist.

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

Die Aufgabe wird mit dem kennzeichnenden Gegenstand des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Bei der Erfindung werden also anstatt einer vollen Keramikscheibe lediglich Keramik- Brems-Plättchen verwendet, die über dem Umfang des Bremsringes verteilt sind. Erschütterungen und andere Belastungen während des Fährbetriebes werden bei dieser Brems- schedbe zunächst vom Trägermaterial des Bremsringes aufgenommen. Dies kann entsprechend ausgelegt sein, in der Regel wird es aus einem geeigneten Metall bestehen. Das Trägermaterial dämpft und entkoppelt die Erschütterungen, so daß die Keramikplättchen davon selbst nur unwesentlich beeinflußt werden.

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

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

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

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

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

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

Fig. 1 eine nicht ganz vollständige Bremsscheibe

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

Fig. 3 bis 5 in bruchstückhaft dargestellten Bremsscheiben weitere Formen der Keramik-Brems-Plättchen. Eine Bremsscheibe für eine Fahrzeugscheibenbremse ist insgesamt mit 1 bezeichnet. Die Bremsschedbe 1 weist einen als Bremsscheibenträger dienenden Befestigungsabschnitt 2 auf mit mehreren über dem Umfang verteilten Befestigungsaugen 2a. über die Be- festigungsaugen 2a läßt sich die Bremsschedbe 1 an ein abzubremsendes, nicht näher dargestelltes Fahrzeugrad festschrauben.

An den Befestigungsabschnitt 2 schließt sich radial nach außen einstückig der eigentliche Bremsring 3 an. Er sieht über seinen Umfang verteilt rautenartige Keramikplättchen 4 vor, die mit Ab- stand zueinander über den Umfang der Bremsschedbe in gleichmäßigen Abständen verteilt in dem Bremsring ringartig umgössen sind. Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist die axiale Dicke der Keramikplättchen 4 etwas größer gewählt als die Dicke des übrigen Bremsringes 3. Dadurch bilden die Keramikplättchen 4 in ihrer Gesamtheit die beddseaügen Reibflächen für die nicht dargestellten Bremsbacken. Die Figur 2 läßt ebenfalls einen umlaufenden, miteingegossenen Wulst 4a erkennen, der zur Verankerung jedes Keramikplättchens 4 in dem Trägermaterial des Bremsringes dient.

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

Die Bremsscheibe 1 ist einstückig aus Bremsscheibenträger 2 und Bremsring 3 gegossen. Beim Gießvorgang werden die Keramikplättchen 4 gleichzeitig miteingegossen. Das Material für den Brems- scheibenträger und den Bremsring, soweit er als Träger für die Keramikplättchen 4 dient, besteht aus einer Aluminium legierung. Nach Figur 3 trägt der Bremsring 3 Bremsplättchen 43, die eine in radialer Richtung längliche, rautenähnliche Form aufweisen. Wie die in die Figur eingezeichneten Mittelpunktstrahlen andeuten, überlappen sich diese Bremsplättchen 43 wiederum in radialer Richtung .

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

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

"Als Material für die Keramik-Brems-Blättchen eignen sich insbesondere keramische Stoffe mit hoher Verschließfestigkeit und geringer Porosität. Eine gute Thermoschockempfindlichkeit ist vorteilhaft. Verwendbar ist z. B . Borcarbid. Bevorzugt ist Si- üzLumcarfaid (reakttonsgebunden, gesintert oder heiß isostatisch gepreßt) oder Silmumratrid (reaktionsgebunden, gesintert oder heiß iso statisch nachverdichtet) .

Die Bremsplättchen aus Keramik können im Inneren mehrere parallel angeordnete Kanäle aufweisen. Falls diese Kanäle zur Luftkühlung dienen, sollen sie beim Eingießen frei bleiben. Für eine möglichst effektive Kühlung werden die Plättchen vorzugsweise so befestigt, daß die Kanäle radial, angeordnet sind. Die Kanäle können auch beim Eingießen von Metall ausgefüllt werden, um die mechanische Verbindung Metall/Keramik zu verbessern.

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

Claims

Patentansprüche:

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

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

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

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

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

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

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