DE102008042818A1

DE102008042818A1 - Bremsscheibe

Info

Publication number: DE102008042818A1
Application number: DE102008042818A
Authority: DE
Inventors: Michael Franke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-10-14
Filing date: 2008-10-14
Publication date: 2010-04-15
Also published as: ES2377644A1; ITMI20091729A1; US20100089710A1; IT1395619B1; ES2377644B1

Abstract

Eine Bremsscheibe (10) ist mit einem Reibring (12) und einem über Verbindungsglieder (16) mit dem Reibring (12) verbundenen Scheibentopf ausgebildet. Die Verbindungsglieder (16) bestehen hierbei aus keramischem Material. Hierbei können z. B. Aluminiumoxid oder Zirkonoxid verwendet werden.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe, insbesondere belüftete Bremsscheibe mit einem Reibring und einem über Verbindungsglieder mit dem Reibring verbundenen Tragteil, insbesondere Scheibentopf. Aus der DE 43 32 951 A1 ist eine belüftete Bremsscheibe bekannt, die einen Reibring und einen mit Verbindungsgliedern mit dem Reibring verbundenen Tragteil aufweisen. Die Verbindungsglieder sind insbesondere als Stifte, Bolzen oder dergleichen ausgebildet und über den Umfang des Tragteils verteilt angeordnet. Die Verbindungsglieder ragen in Aussparungen in die Umfangswand des Reibrings. Ferner ist aus der nachveröffentlichten DE 10 2007 054 393 A1 eine Bremsscheibe bekannt, bei der ebenfalls der aus verschiedenen Materialien hergestellte Reibring und der Scheibentopf mit Verbindungsgliedern, insbesondere Stifte, verbunden sind. Bei all diesen aus dem Stand der Technik bekannten Bremsscheiben wird in nachteiliger Weise die am Reibring entstandene Wärme über die Verbindungsglieder auf den Scheibentopf übertragen. Ferner kann die ungenügende Beweglichkeit der Verbindungsglieder im Reibring Geräusche hervorrufen und gegebenenfalls können Verformungen im Reibring oder auch im Topf auftreten. Da die Bremsscheiben den Unweltbedingungen, insbesondere im Winter Salz und Feuchtigkeit ausgesetzt sind, ist die Beweglichkeit der Stifte wesentlich aufgrund von Korrosion beeinträchtigt. Da bisher in der Praxis ausschließlich rostfreie Stahlstifte oder Edelstahlstifte als Verbindungsglied verwendet wurden, ist das Korrosionsproblem bisher nicht völlig auszuschließen.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Bremsscheibe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die gegebenen Einbauverhältnisse der Bremsscheibe nicht verändert werden müssen, aber die oben genannten Nachteile vermieden werden. Durch die Verwendung keramischer Werkstoffe für die Verbindungsglieder kann eine Kontaktkorrosion zwischen Verbindungsglied und Reibring bzw. Scheibentopf vermieden werden. Ferner kann die Wärme im Reibring gehalten werden und somit die beim Bremsen entstehende Wärme vom Reibring direkt wieder in die Umgebung abgegeben werden. Ein Wärmeübergang in den Scheibentopf wird somit stark verringert. Ferner ist es möglich, das Verbindungsglied mit guten Gleiteigenschaften im Reibring auszugestalten. Dadurch kann der Reibring sich besonders einfach aufgrund der thermischen Ausdehnung am Verbindungsglied bewegen. Da sich keramische Werkstoffe ausgezeichnet zum Umgießen mit metallischen Werkstoffen eignen, kann die Oberflächengüte des Verbindungsglieds für den Reibring und für den Scheibentopf individuell angepasst werden. So ist es möglich, den Schaft des Verbindungsgliedes, d. h. in den Reibring ragenden Bereich sehr glatt mit guten Gleiteigenschaften auszugestalten. Im Unterschied dazu ist es möglich, den Kopf des Verbindungsgliedes mit raueren Oberflächen bzw. mit einer Mikroprofilierung auszugestalten, so dass ein sehr guter Wärmeverbund zwischen den aus metallischen Werkstoffen oder aus Aluminium bestehenden Scheibentopf beim Gießen besteht. Ferner ist es in einfacher Weise möglich, die Verbindungsglieder in individuellen Beanspruchungsfällen, insbesondere den Anforderungen bezüglich Elastizitätsmodul und Biegefestigkeit anzupassen.
Zeichnungen
In der 1 ist eine Bremsscheibe in Draufsicht dargestellt,
2 zeigt einen Teilschnitt A-A durch die Bremsscheibe nach 1 und
3 einen Ausschnitt nach 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der 1 ist mit 10 eine Bremsscheibe bezeichnet, die aus einem Scheibentopf 11 und einem Reibring 12 besteht. In bekannter Weise ist der Scheibentopf 11 in hier nicht dargestellter Weise auf eine Nabe eines Fahrzeugs befestigt, wobei die Schrauben zur Befestigung durch die Bohrungen 13 des Scheibentopfs 11 ragen. Über eine Vielzahl von in der Umfangswand 15 des Scheibentopfs 11 eingeformten Verbindungsgliedern in Form von Stiften 16 oder Bolzen oder dergleichen ist der Scheibentopf 11 mit dem Reibring 12 verbunden. Der Reibring 12 besteht aus zwei Reibringhälften 12a und 12b (2), welche durch eine Vielzahl von über den Umfang verteilten und insbesondere in radialer Richtung verlaufender Stege 17 miteinander verbunden sind, so dass eine belüftete Bremsscheibe entsteht. Abschnittsweise sind Trägerstege 18 im Bereich des inneren Umfangs des Reibrings 12 ausgebildet. Diese Trägerstege 18 weisen eine durchgehende Bohrung 19 zur Aufnahme der Stifte 16 auf. Es wären aber auch Sacklochbohrungen denkbar. Die Bohrungen 19 sind in den Figuren in der Mittelängsachse des Reibrings 12 ausgebildet. Es wäre aber auch ein Versatz dieser Bohrungen 19 möglich.
Der Reibring 12 besteht aus Gusseisen, während der Scheibentopf 11 aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder Magnesium besteht. Der Stift 16 besteht aus keramischem Material. Bei der Herstellung wird zunächst der aus Gusseisen bestehende Reibring 12 hergestellt und die Stifte 16 werden in die Bohrung 19 eingesetzt. Anschließend wird der Scheibentopf 11 aufgegossen. Hierbei werden auch die Köpfe der Stifte 16 mit in die Außenwand 15 des Scheibentopfs 11 eingegossen.
Der Reibring 12 ist auf dem Scheibentopf 11 schwimmend gelagert. Dazu müssen die Stifte 16 in den Bohrungen 19 mit relativ geringem Spiel angeordnet sein, so dass sich der Reibring 12 auf den Stift 16 geringfügig bewegen kann. Dies ist notwendig, da sich beim Bremsvorgang der Reibring 12 erwärmt und geringfügig vom Scheibentopf 11 weg in radialer Richtung ausdehnt. In besonders vorteilhafter Weise ist der Schaft der Stifte 16 mit möglichst glatter Oberfläche hergestellt. Dadurch weist der Schaft der Stifte 16 in den Bohrungen 19 eine gute Gleitfähigkeit auf. Im Unterschied dazu hat der Kopf der Stifte 16 eine im Vergleich zum Schaft relativ raue Oberfläche. Der Kopf kann ferner eine sogenannte Mikroprofilierung aufweisen. Durch diese Gestaltung der Oberfläche des Kopfes ist ein sehr guter Werkstoffverbund des aus keramischem Material bestehenden Stiftes 16 mit dem aus metallischen Werkstoffen entstehenden Scheibentopf 11 beim Gießvorgang möglich. Bei Verwendung von keramischen Werkstoffen kann somit der Stift 16 in einfacher Weise der notwendigen Oberflächengüte, insbesondere auch abschnittsweise angepasst werden. Wichtig ist nun auch, dass durch die Auswahl geeigneter keramischer Werkstoffe in Verwendung den jeweiligen Anfordernissen bei Personenkraftwagen, bei Lastkraftwagen oder im Rennsport angepasst werden kann. So kann der Elastizitätsmodul und die Biegefestigkeit den entsprechenden Anforderungen in einfacher Weise entsprochen werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn als keramischer Werkstoff eine Aluminiumoxidkeramik oder eine Zirkonoxidkeramik verwendet wird. Bei Aluminiumoxidkeramik handelt es sich um einen keramischen Werkstoff, der auf der Basis von hochreinem Aluminiumoxid (99,7%) mit geringen Zusätzen von Magnesiumoxid besteht. Diese Aluminiumoxidkeramik (Al₂O₃) weist eine Dichte von 3,9 g/cm³, eine Härte von 400 HV, eine Druckfestigkeit von 2800 N/mm², eine Biegefestigkeit bei Raumtemperatur von 340 MPa und ein Elastizitätsmodul von 380 GPa auf. Bei Zirkoniumoxidkeramiken kann es sich um einen keramischen Werkstoff handeln, der auf der Basis von hochreinem Zirkoniumoxid besteht, der mit verschiedenen Oxiden teilstabilisiert sein kann. Bei der Bezeichnung ZrO₂-3Y handelt es sich um Zirkoniumoxidkeramik von hochreinem Zirkoniumoxid, das mit 3 Mol Y₂O₃ teilstabilisiert ist. Seine Eigenschaften sind Dichte von 6,03 g/cm³, eine Härte von 1300 HV, eine Druckfestigkeit von 4000 N/mm² und eine Biegefestigkeit bei Raumtemperatur von 1200 MPa. Unter der Bezeichnung ZrO₂-3Y20A ist eine Dispersionskeramik auf der Basis von teilstabilisierten Zirkonoxid und Aluminiumoxid zu verstehen, wobei die beiden Oxide zu einer Erhöhung der Festigkeit bzw. Bruchzähigkeit gegenüber reinem Zirkoniumoxid (ZrO₂) führt. Seine Dichte beträgt 5,5 g/cm², die Härte 1300 HV und die Biegefestigkeit bei Raumtemperatur 2400 MPa bzw. bei 1000°C 800 MPa. Als weiterer Werkstoff für die Stifte 16 empfiehlt sich die Keramik LPS-SiC. LPS-SiC besitzt durch seine spezielle Gefügekonstruktion gegenüber anderen Keramiken, insbesondere anderen SiC-Werkstoffen eine höhere Bruchzähigkeit. Seine Dichte beträgt 3,18 g/cm³, seine Biegefestigkeit 590 MPa, seine Bruchzähigkeit (KIC) 6,9 MPa/m² und sein spezifischer elektrischer Widerstand 0,2 bis 0,5 Ω/cm.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4332951 A1 [0001]
- DE 102007054393 A1 [0001]

Claims

Bremsscheibe (10), insbesondere belüftete Bremsscheibe, mit einem Reibring (12) und einem Tragteil (11), wobei am Umfang des Tragteils (11) mehrere mit dem Tragteil (11) verbundene Verbindungsglieder (16) vorhanden sind, die in die Umfangswand (18) des Reibrings (12) ragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsglieder (16) aus keramischem Material bestehen.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte des keramischen Materials zwischen 3,9 und 6 g/cm³ liegt.
Bremsscheibe nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegefestigkeit des keramischen Materials zwischen 340 und 120 MPa liegt.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Material Aluminiumoxid (Al₂O₃) ist.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Material Zirkonoxid (ZrO₂) ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Material ZrO₂-3Y20A ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Material ZrO₂-3Y ist.
Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Material Siliziumcarbit ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Material LPS-SiC ist.