DE2108950A1

DE2108950A1 - Mehrteilige Bremsscheibe für Scheibenbremsen von Fahrzeugen

Info

Publication number: DE2108950A1
Application number: DE19712108950
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Ing.; Weyersberg Ernst-Rudolf; 7000 Stuttgart. B60t 13-24 Weber
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1971-02-25
Filing date: 1971-02-25
Publication date: 1972-08-31

Description

Mehrteilige Bremsscheibe für Scheibenbremsen von Fahrzeugen Die Erfindung betrifft eine mehrteilige Bremsscheibe für Scheibenbremsen von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrtzeugen, mit am Grundkörper der Bremsscheibe Belüftungskanäle bildenden, zu beiden Seiten des Scheibenflansches mit Abstand voneinander befestigten Reibscheiben, deren Werkstoff eine größere Wärmefestigkeit besitzt als der Werkstoff des Grundkörpers der Bremsscheibe, nach Patent ..............
(Patentanmeldung P 19 61 598.6).
Bei derartigen Bremsscheiben muß eine gute Abführung der durch die Bremsreibung auftretenden Wärmemenge sichergestellt sein.
Dieser Anforderung wird zwar die im Hauptpatent vorgeschlagene Nietverbindung weitgehend gerecht. Jedoch bringt diese Art der Verbindung einen hohen Arbeitsaufwand mit sich, insbesondere durch die Vielzahl der erforderlichen Bohrungen, die in die vollständig zusammengesetzte bzw. verspannte Bremsscheibe eingebracht werden müssen. Weiterhin ist eine gleichmäßige und störungsfreie Abnutzung der Bremsbeläge infolge der Nietköpfe nicht immer gewährleistet.
Durch die DOS 1 810 157 ist es zwar bekannt, mehrteilige Bremsscheiben aus Tafel- oder Rollenmaterial mittels Schweißen, Hartlöten oder mittels synthetischen Harzen bzw. Bindemitteln herzustellen. In dieser Offenlegungsschrift wird als vorteilhaftes Schweißverfahren für die vorgesehenen Blechwerkstoffe die Elektronenstrahlschweißung vorgeschlagen. Dieses Schweißverfahren weist eine Reihe von Nachteilen auf, die allen Schmelz-Schweißverfahren zu eigen sind. Zwar ist es mit diesem Schweißverfahren unter größerem Aufwand möglich, unterschiedliche Werkstoffe auch mit erheblich verschiedenen Schmelzpunkten dauerhaft zu verbinden. Aber die Gefahr des Verzugs ist keineswegs völlig beseitigt und das Metallgefüge wird, wenn auch nur in dem Bereich der schmalen Schweißzone, verändert. Diese Auswirkungen der vorliegenden Art der Schmelz-Schweißung erfordern eine Nachbearbeitung des Schweißstückes und führen zu einem entsprechend erhöhten Herstellungsaufwand.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine dauerhafte Verbindung von Bremsscheibenteilen zu schaffen, welche die aufgezeigten Nachteile sowohl der N-ietverbindung als auch des Schmelz-Schweißens vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Reibscheiben mit dem Grundkörper mittels Diffusions-Schweißen oder Diffusions-Löten verbunden sind. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Diffusions-Verbindung unter einem Hoch-Vakuum von etwa 10-3 bis 10-6 torr und unter einem Anpreßdruck von etwa 0,3 bis 1 kp/mm2. Weiterhin kann es von Vorteil sein, daß die Diffusions-Verbindung unter einem Mantel aus Schutzgas mit überwiegendem Anteil an Argon, Wasserstoff, Stickstoff, Kohlendioxyd oder einem Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Gase und unter einem Gasdruck von etwa 1,2 bis 1,5 kp/cm² und einem Anpreßdruck von etwa 0,3 bis 1 kp/mm² erfolgt. In vorteilhafter Weise werden die Schweißtemperatur und der Schweißdruck von zwei beiderseits der Bremsscheibe angeordneten Ringkörpern erzeugt. Eine vorzügliche Werkstoffpaarung ist erzielt, wenn der Grundkörper aus Aluminium und die Reibscheiben aus Grauguß oder einer Kupfer-Chrom-Legierung bestehen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine dauerhafte, hoch beanspruchbare Verbindung der Bremsscheibenteile erhalten wird und eine Nachbearbeitung dieser Bremsscheibe entfällt. Da die Schweißflächen nur bis auf etwa 70 bis 80 % der Schmelztemperatur des Werkstoffes des Grundkörpers erhitzt werden müssen, ist der Wärme-Energieaufwand niedrig. Infolge des Fehlens einer schmelzflüssigen Phase ist die Neigung zum Verziehen der Bremsscheibe sehr gering und eine ungünstige Gratbildung oder Gefügeveränderung in der Verbindungszone wird völlig vermieden. Ein Erneuern der Reibscheiben kann in vorteilhafter Weise dadurch erfolgen, daß die abgenutzten Reibscheiben abgedreht oder abgeschliffen und auf die entstande nen planen Flächen des Grundkörpers neue Reibscheiben aufgebracht und mittels Diffusions-Schweißen oder Diffusions-Löten mit dem Grundkörper der Bremsscheibe verbunden werden.
In der Zeichnung, die eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung zeigt, sind Fig. 1 eine Vorrichtung in schematischer Anordnung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bremsscheibe im Schnitt, Fig. 2 eine Teilansicht einer Bremsscheibenhälfte in Pfeilrichtung S nach Fig. 1, teilweise im Schnitt, und Fig. 3 einen Querschnitt durch die Bremsscheibe nach der Linie III-III der Fig. 1.
Die Bremsscheibe besteht aus einem Grundkörper 1, der aus einer hochwarmfesten Aluminiumlegierung hergestellt ist.
Der Grundkörper 1 besitzt einen Befestigungsflansch 2 sowie einen Scheibenflansch 3, der beidseitig mit radialen Stegen 4, 4' versehen ist. An den Stegen 4, 4' sind ringförmige Reibscheiben 5, 5' befestigt. Die Reibscheiben 5, 5' sind aus Grauguß hergestellt. Die ebenen Reibscheibenstirnseiten 6 und 6' bilden gegenüber dem Scheibenflansch 3 Kanäle 7 und 7', die durch benachbarte Stege 4, 4' an jeder Scheibenflanschseite 8, 8' begrenzt sind.
Zur Montage der Bremsscheibe werden die beiden Reibscheiben 5 und 5' zentrisch zur Befestigungsachse an die Stege 4 des Scheibenflansches 3 angelegt und in eine Vakuumkammer 9, die mittels einer Pumpe 10 über ein Ventil 11 luft leer gepumpt wird, eingebracht. Die Reibscheibenstirnseiten 6, 6' bilden mit den Stegen 4, 4' die Schweißflächen. Die Schweißflächen sind plangedreht, geschliffen sowie entfettet und liegen satt aneinander an. Die erforderliche Schweißwärme wird mit Hilfe der elektrischen Widerstandserwärmung durch die ringförmigen Wärmequellen 12 erzeugt. Unter innigem Kontakt der Reibscheiben 5, 5' und des Grundkörpers 1 in den Schweißflächen wird die Vakuumkammer 9 mittels der Pumpe 10 bis auf einen Druck von etwa 10-5 5 mmHg ausgepumpt. Die Wärmequellen 12 beginnen nun, die Schweißflächen aufzuheizen.
Einige Minuten nach dem Beginn des Aufheizens erfolgt eine Oberflächenentgasung mit nachfolgendem Druckanstieg in der Vakuumkammer 9. Während der weiteren Entgasung wird der Kammerdruck auf ca. 10-3 3 mmHg gehalten, indem die entwichenen Gase abgezogen werden. Nach der Entgasung wird der Druck in der Vakuumkammer 9 auf ca. 10 mmHg verringert und über die ringförmigen Wärmequellen 12 ein Schweißdruck von p#0,5 kp/mm² aufgebracht. Während der eingentlichen Schweißzeit herrscht eine Reaktionstemperatur von tmax# 5000 Celsius.
Nach Ablauf der Schweißzeit werden die Wärmequellen 8 abgeschaltet. Darauf erfolgt ein Druckabfall. Während des anschließenden Abkühlens der geschweißten Bremsscheibe wird der Schweißdruck bis auf ca. 1000 Celsius Scheibentemperatur aufrechterhalten.
Bei der schematisch dargestellten Schweißung erfolgt die Erhitzung vorzugsweise durch eine ringförmige, um die Drehachse der Bremsscheibe angeordnete Wärmequelle 12, die auch den erforderlichen Schweißdruck aufbringt. Neben dem beschriebenen Diffusions-Schweißen kann in entsprechender Weise auch das Diffusions-Löten angewendet werden. Hierbei erfolgt die Verbindung des Grundkörpers 1 mit den Reibscheiben 5, 5' mittels einer Zwischenschicht aus einem geeigneten Werkstoff, beispielsweise Nickel, Beryllium, oder Vanadin, mit einer Dicke von einigen Mikrometern bis einigen Zehntelmillimetern.

Claims

Schutzrechtsansprüche

1. Mehrteilige Bremsscheibe für Scheibenbremsen von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit am Grundkörper der Bremsscheibe Belüftungskanäle bildenden, zu beiden Seiten des Scheibenflansches mit Abstand voneinander befestigten Reibscheiben, deren Werkstoff eine größere Wärmefestigkeit besitzt als der Werkstoff des Grundkörpers der.Bremsscheibe, nach Patent ......... (Patentanmeldung P 19 61 598.6), dadurch gekennzeichnet, daß die Reibscheiben (5, 5') mit dem Grundkörper (1) mittels Diffusions-Schweißen oder Diffusions-Löten verbunden sind.

2. Mehrteilige Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusions-Verbindung unter einem Hochvakuum von etwa 10-3 bis 10-6 torr und unter einem Anpreßdruck von etwa 0,3 bis 1 kp/mm² erfolgt.

3. Mehrteilige Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusions-Verbindung unter einem Mantel aus Schutzgas mit überwiegendem Anteil an Argon, Wasserstoff, Stickstoff, Kohlendioxyd oder einem Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Gase, unter einem Gasdruck von etwa 1,2 bis 1,5 kp/cm2 und unter einem Anpreßdruck von etwa 0,3 bis 1 kp/mm² erfolgt.

4. Mehrteilige Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißtemperatur und der Schweißdruck von beiderseits der Bremsscheibe angeordneten Ringkörpern (12) erzeugt werden.

5. Mehrteilige Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) aus Aluminium und die Reibscheiben (5, 5r) aus Grauguß oder aus einer Kupfer-Chrom-Legierung bestehen.

L e e r s e i t e