DE4333517A1

DE4333517A1 - Bremsscheibe für Scheibenbremsen

Info

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

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Verbundbremsscheiben dieser Art besitzen einen gußeisernen Scheibenkranz und einen Innentopf aus Stahl, der höhere Zugfestigkeiten und genau definierte chemische Eigenschaften aufweist. Es ist ein sicherer Verbund zwischen beiden Teilen zu gewährleisten.

Zur Verbindung der Teile ist ein Eingießen von Partien des Bremstopfes in den Gußkörper bekannt (DE 25 39 361 A1, DE 27 28 335 A1). Ferner wurde schon vorgeschlagen, die separat gefertigten Teile zu verschrauben (DE-OS 21 01 428, DE 26 20 623 A1), zu verlöten (DE 29 42 151 A1, DE 38 23 146 A1) oder zu verschweißen (DE 29 37 207 A1, DE 38 23 147 A1). Die genannten Schriften stellen nur einen Teil des Standes der Technik dar. Sie zeigen die viel fältigen Möglichkeiten zum Erstellen einer Verbundbremsscheibe aus einem guß eisernen Scheibenkranz und einem Innentopf höherer Festigkeit.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsart zu schaffen, die einen hervorragenden Verbund der Teile zur Folge hat und die sich sowohl hin sichtlich des Verfahrensablaufes als auch hinsichtlich ihrer Qualität von den bisher bekannten Verbindungsarten positiv unterscheidet.

Die erfindungsgemäße Bremsscheibe besitzt das im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannte Merkmal.

Im Gegensatz zu den bekannten Verbindungsarten, und auch zu den bekannten Schweißverbindungen, erfolgt eine bisher für diesen Zweck noch nicht ange wandte Laserschweißverbindung ohne Zusatzwerkstoff, die über die volle Höhe des Verbindungssteges zwischen dem Scheibenkranz und dem Innentopf durchgeschweißt ist. Gegenüber dem bisher üblichen Schmelzschweißverfahren entsteht durch das Laserschweißen ein besonders großes Tiefe-Breite- Verhältnis der Schweißnaht. Die hohe Leistungsdichte im Fokussierfleck der Laserstrahlung führt zu einer schlanken und tiefen Schweißnaht. Dieser Tiefschweißeffekt wegen des konzentrierten Energieeintrages durch den Laser sorgt infolge der sehr schmalen Schweißzone für einen äußerst geringen Wärmeeintrag in die zu verbindenden Bauteile und damit zu einer sehr hohen Maßhaltigkeit. Da mit Absicht über die volle Höhe des Verbindungssteges durchgeschweißt wird, wobei der Tiefschweißeffekt der angewandten Laserschweißung eine sehr große Höhe garantiert, beeinflussen die durch den hohen C-Anteil des Gußeisens eventuell entstehenden Gase die Schweißnahtqualität, insbesondere in der Schweißwurzel, nicht negativ. Es ist ein hervorragender Verbund vorhanden, wie er durch alle bisher bekannten Verbindungsarten kaum zu erzielen war.

Der Innentopf ist so zu gestalten, daß er mit seinem umlaufenden, der Verbin dung dienenden Kragen, fast spaltfrei bzw. mit einem minimalen Spalt bündig in die innere ringförmige Aussparung des Scheibenkranzes einzufügen ist. In diesem extrem geringen Spalt wird dann die Laserschweißnaht eingebracht, die über eine wesentlich größere Tiefe als es bei allen bisher angewandten Schweißverfahren möglich ist, die angestrebte Verbindung zwischen der Anlage fläche des Scheibenkranzes und der Außenfläche des Innentopfes schafft. Der Verbund der beiden praktisch spaltfrei aneinanderstoßenden Teile durch die äußerst schlanke und tiefe Laserschweißnaht ist von höchster Qualität.

Der Scheibenkranz kann massiv oder auch innenbelüftet ausgebildet sein. Dabei ist es möglich den Scheibenkranz innen oder außen sowie auch im mittleren Bereich mit dem Innentopf zu verbinden. Der spezielle Vorteil der erfindungsge mäßen Verbindung ist in allen diesen Fällen zu erzielen.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigt:

Fig. 1: Einen Teil-Querschnitt durch eine belüftete Bremsscheibe mit Außenanbindung,

Fig. 2: Einen Teil-Querschnitt durch eine belüftete Bremsscheibe mit Innenanbindung,

Fig. 3: Einen Teil-Querschnitt durch eine massive Bremsscheibe mit Mit tenanbindung,

Fig. 4: Das vergrößerte Detail X aus Fig. 3 und

Fig. 5: Eine Prinzipskizze des Schweißaufbaus.

Die Bremsscheibe besteht aus einem gußeisernen Scheibenkranz 1 und einem Innentopf 2 aus einem geeigneten Stahlblech. Gemäß Fig. 1 und 2 ist der Schei benkranz 1 innen belüftet. Der Innentopf 2 ist mit seinem umlaufenden Kragen 3 an der Anlagefläche 4 des Scheibenkranzes 1 durch eine Laserschweißnaht 5 verbunden, und zwar nach Fig. 1 als Außenanbindung und nach Fig. 2 als Innenanbindung. Gemäß Fig. 3 ist der Scheibenkranz 1 massiv. Die Verbindung zwischen dem Kragen 3 des Innentopfes 2 und der Anlagefläche 4 des Schei benkranzes 1 verläuft in der Mitte. Dabei liegt gemäß Fig. 4 eine sehr schlanke und tiefe Laserschweißnaht 5 vor, die ohne Zusatzwerkstoff über die volle Höhe des Verbindungssteges 6 ausgeführt ist.

Nach Fig. 5 verläuft ein Laserstrahl von einer Ringmode 7 auf einen Umlenk spiegel 8 und einen sphärischen Spiegel 9 in einem Optikgehäuse 10. Von dort fällt er auf das in der Brennweite f vom sphärischen Spiegel 9 und in der Arbeitsbrennweite f′ vom Optikgehäuse 10 entfernte Bauteil aus Scheibenkranz 1 und Kragen 3 des Innentopfes. Diese sind fast spaltfrei bzw. mit einem mini malen Spalt 11 bündig ineinander gefügt. Der Laserstrahl bildet in diesem Spalt 11 die angestrebte schlanke und tiefe Schweißnaht von höchster Präzision und Qualität. Aus einer Zuführung 12 wird dabei das benötigte Prozeßgas (Helium, Argon) beigefügt.

Claims

1. Bremsscheibe für Scheibenbremsen, bestehend aus einem gußeisernen Scheibenkranz und einem formschlüssig mit diesem verbundenen Innentopf aus einem Material mit höherer Zugfestigkeit und definierten chemischen Eigenschaften, insbesondere einem umformbaren Stahl mit einer ausreichenden Korrosionsbeständigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Scheibenkranz (1) und dem Innentopf (2) als eine über die volle Höhe des Verbindungssteges (6) durch laufende Laserschweißnaht (5) ohne Zusatzwerkstoff ausgeführt ist.

2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innentopf (2) mit einem umlaufenden Kragen (3) unter Ausbildung eines minimalen Ringspaltes (11) bündig in die innere ringförmige Aussparung des Scheibenkranzes (1) eingefügt ist und daß die Laserschweißnaht (5) in dem Ringspalt (11) zwischen der Anlagefläche (4) des Scheibenkranzes (1) und der Außenfläche des Kragens (3) verläuft.

3. Bremsscheibe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenkranz (1) massiv oder innen-belüftet ausgeführt ist und daß er über Innen-, Außen- oder Mittenanbindung durch eine Laserschweißnaht (5) mit dem umlaufenden Kragen (3) des Innentopfes (2) verbunden ist.

4. Bremsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserschweißnaht (5) im Falle einer geschlossenen Anbindung des Innentopfes (2) an den Scheibenkranz (1) ununterbrochen über den vollen Umfang des Anbindungsbereiches verläuft.

5. Bremsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserschweißnaht (5) im Falle einer unterbrochenen Anbindung des Innentopfes (2) an den Scheibenkranz (1) nur in den unterbrochenen Anbindungsbereichen verläuft.