CZ2000915A3

CZ2000915A3 - Brzdový kotouč pro kotoučové brzdy

Info

Publication number: CZ2000915A3
Application number: CZ2000915A
Authority: CZ
Inventors: Wolfgang Pahle; Hans Baumgartner
Original assignee: Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2000-06-14

Abstract

Řešení se týká brzdového kotouče pro kotoučové brzdy, zvláště pro kotoučové brzdy užitkových vozidel, stloušťkou Dl kotouče se dvěmi vzájemně paralelně uspořádanými třecími kotouči (3,4), mezi kterýmije v podstatě uprostřed uspořádán vzduchový kanál (5) o šířce D2, přičemž brzdový kotoučje ze šedé litiny s podílemmolybdenu (Mo). Poměr mezi tloušťkou Dl kotouče a šířkou D2 vzduchového kanálu splňuje podmínku 3,0< Dl/D2<5, přičemž brzdový kotouč je ze šedé litiny s podílemmolybdenu Mo 0,6 až 0,8 %,

Description

Oblast techniky

Vynález se týká brzdového kotouče pro kotoučové brzdy, zvláště pro kotoučové brzdy užitkových vozidel, s tlouštkou Dl kotouče a se dvěma třecími kotouči, mezi kterými je v podstatě uprostřed uspořádán vzduchový kanál o šířce D2, přičemž brzdový kotouč je ze šedé litiny s podílem Molybdenu Mo.

Známý stav techniky

Ze spisu EP 0 778 355 Al je znám brzdový kotouč, který má tlouštku Dl a obsahuje třecí kotouče uspořádané vzájemně paralelně, mezi kterými je vytvořen v podstatě ve středu mezi nimi ležící vzduchový kanál o šířce D2. Poměr mezi tlouštkou Dl kotouče a šířkou D2 vzduchového kanálu je přitom u polotovaru kotouče okolo 3,6. Brzdový kotouč sestává ze šedé litiny s reletivně malým obsahem Molybdenu od 0,01 do 0,06 procent.

Rovněž ze spisu WO 96/07766 (PCT/SE 95/00927 je již známo opatřit šedou litinu přídavkem molybdenu. V tomto spise je však uvedeno, že obsah molybdenu od 0,3 procent a více je nevýhodný, neboť, cena materiálu prudce stoupne a je obtížná výroba.

Brzdový kotouč ze šedé litiny s přídavkem molybdenu je zjevný rovněž ze spisu DE 40 26 611 C2.

Brzdový kotouč tohoto druhu se v podstatě osvědčil. V této souvislosti je možno poukázat na spis ·« ···· ·· ·· • · · · » · · φ φ · φ · φ ·

£.

DE 195 44 559 Cl. Potřeba zlepšení vyvstává s ohledem na snížení sklonu brzdového kotouče k tvorbě trhlin a s ohledem na zvýšení životnosti kotouče. Stejný problém je rovněž u brzdového kotouče uvedeného ve spise DE 40 26 611 C2. Další stav techniky, který pojednává o brzdových kotoučích a o jejich materiálech je uveden ve spise DE 44 26 091 Al, DE 37 04 679 Al, DE-OS 22 35 657,

DE 94 00 562 U1 a DE 87 08 264 U1.

Cílem vynálezu vycházejíce z brzdového kotouče tohoto druhu, je optimalizovat brzdový kotouč s ohledem na snížení sklonu k tvoření trhlin a s ohledem na zvýšení jeho životnosti.

Podstata vynálezu

Podstata brzdového kotouče, resp. kotoučů tohoto druhu spočívá podle vynálezu v tom, že poměr mezi tloušťkou Dl kotouče a šířkou D2 vzduchového kanálu splňuje podmínku

3,0< D1/D2 < 5 a brzdový kotouč je ze šedé litiny s přídavkem molybdenu 0,6 až 0,8 procent.

Vynález se odlišuje od trendu odborného světa, podle kterého je šířka chladícího kanálu pokud možno maximalizována, jednak pro zvýšení chladícího proudu mezi třecími kotouči a jednak pro minimalizaci váhy brzdového kotouče. Vynález naproti tomu využívá poznatku, že patametru váha kotouče byla v minulosti věnována příliš velká pozornost. Další znak brzdového kotouče podle vynálezu je spatřován v materiálu, podle kterého vysoký obsah molybdenu v šedé litině a to mezi 0,6 a 0,8 procenta přispívá k výraznému zvýšení životnosti kotouče.

···· ·· ···· ·· ·· • * · 9 9 » 9 · • · · · · · · ♦ • · · · · · ♦ · · ·

Při zkoušce se prokázalo zvýšení životnosti o více než 40 procent, běžně o 60 procent oproti variantám bez molybdenu.

Vynález zvyšuje volbou šířky chladícího kanálu jednak tepelnou kapacitu a tuhost brzdového kotouče a zmenšuje přitom brzdový kotouč na minimum. Při zkoušce za extremních podmínek se čas pro vytvoření trhlin až zdvojnásobil a tím se zvýšila podstatně životnost kotouče. Přesto je chlazení jen nepodstatně horší než u řešení podle stavu techniky, u kterého je poměr D1/D2 mezi 2,5 až 2,8.

Zvláště výhodné varianty vynálezu se vyznačují tím, že poměr mezi tlouštkou Dl kotouče a šířkou D2 vzduchového kanálu splňuje podmínku 3,5_< D1/D2 <. 4. Přitom je vynález vhodný pro brzdové kotouče s průměrem, který je stejný nebo větší než 300 mm (např.430 až 460 mm), přičemž tlouštka Dl je cca 45 mm a šířka vzduchového kanálu D2 12 mm. Toto dimenzování brzdového kotouče je např. vhodné pro kotoučové brzdy užitkových vozidel s ráfky 22,5'' (571,5 mm), zvláště je vhodné pro brzdové kotouče užitkových vozidel s poměrem mezi vnitřním průměrem kotouče a vnějším průměrem kotouče okolo 0,6.

Podle vynálezu je brzdový kotouč ze šedé litiny (železo, přísady dalších legujících kovů a rovněž nečistoty podmiňující roztavení) s podílem molybdenu. Oproti konvenčním brzdovým kotoučům nabízí brzdový kotouč podle vynálezu zvýšení životnosti o faktor 3 až 4, aniž by se znatelně zvýšila citlivost brzdového obložení na otěr. Přednostně je podíl molybdenu v šedé litině mezi 0,75% a 0,76 %, zvláště na hodnotě 0,752 %. Zvláštní výhoda vysokého podílu molybdenu spočívá v tom, že molybden tvorbou mikrokarbidu zbrzďuje pokračování nárůstu

trhlin v brzdovém kotouči. Na rozdíl od známého mikrokarbidu niobu, zvyšuje přitom molybden pevnost šedé litiny za tepla. Zvláště v kombinaci s geometrickými parametry vynálezu dochází k takovému zvýšení životnosti kotouče, že se vyplatí dále zvýšit podíl molybdenu.

Účelně obsahuje šedá litina dále chrom (Cr) s obsahem 0,2 až 0,3%. Chrom vytváří ve spojení s molybdenem mikrokarbid. S výhodou obsahuje složení šedé litiny brzdového kotouče následující přísady: C:3,8-4%, Si:l,4-1,8%, Mn:0,6-0,8%, P:<0,l%, S:<0,12%,

Cr:<0,2-0,3%, Cu:<0,2%, Ni:<0,l%, Mo:0,6 až 0,8% a V:<0,1%.

Přehled obrázků na výkresech

Na přiložených výkresech je znázorněn brzdový kotouč podle vynálezu, kde obr. 1 znázorňuje pohled na brzdový kotouč, částečně v řezu a obr.2 znázorňuje zkušební diagram testu na tepelné trhliny

Příklad provedení vynálezu

Brzdový kotouč 1 obsahuje třecí kotouče 3,4 spojené spolu přes příčky 2, takže se mezi paralelně k sobě uspořádanými třecími kotouči 3,4 vytváří vzduchový a chladící kanál 5. Na vnitřním obvodu třecího kotouče 3 je vytvarován hrncovitý nástavec 6 pro upevnění brzdového kotouče na nápravu kola. Brzdový kotouč 1 může však být i vícedílný - např. podle spisu DE 195 44 559 Cl a/nebo být vytvořen dělený.

V obr.l zobrazený brzdový kotouč 1 se v praxi realisuje tak, že celková tloušťka Dl kotouče je 45 mm a šířka D2 vzduchového kanálu je 12 mm. U brzdových kotoučů, jejichž vzduchový kanál nemá konstantní šířku se určuje šířka D2 podle nejužšího místa. Tak se dostává poměr Dl ku D2 od

3,75 (u průměru kotouče od 430 - 460 mm pro ráfky kol 22,5''). Podle stavu techniky je šířka vzduchového kanálu spíše 17 - 18 mm. Hmotnost brzdového kotouče se přitom zvýší v závislosti na geometrii vzduchového kanálu (velikost příček a pod.) jenom o 2 - 3 kg. Zde potom je výhodné, že při stejném přívodu energie se teplota brzdového kotouče zvýší méně, než při větší šířce vzduchového kanálu a tím menší tepelné kapacitě.

Další zmenšení šířky D2 vzduchového kanálu je z výrobně technických důvodů nehospodárné, neboť pískové jádro pro vytvoření vzduchového kanálu při lití brzdového kotouče již není vhodné pro zacházení s ním. Požadovaný poměr velikostí Dl a D2 představuje optimalizaci geometrie brzdového kotouče v závislosti na nebezpečí tvorby trhlin, váze, chladících poměrech, vyrobitelnosti a hospodárnosti.

Obr.2 ukazuje v závislosti na zkušebních diagramech obvyklých testů zátěžových-a tepelných trhlin, že u brzdových kotoučů užitkových vozidel s tloušťkou Dl od 45mm a s poměrem 0,6 mezi vnitřním průměrem kotouče a vnějším průměrem kotouče při zmenšení šířky vzduchového kanálu na zhruba 12mm (případně na hodnotu v čárkovaně znázorněném koridoru okolo 12mm) je dosažitelné výrazné prodloužení životnosti kotouče již při kotouči bez Μσ ·· ·· • · · · • · · · • · · · ·· ·· oproti životnosti odpovídajícího kotouče se šířkou vzduchového kanálu D2 od 17mm. Ve srovnání k životnosti 17mm vzduchového kanálu vzrůstá životnost při zmenšení šířky vzduchového kanálu na 12mm o více než 100%. U brzdového kotouče ze šedé litiny s obsahem molybdenu 0,6 - 0,8%, zvláště 0,75% (a dalších přísadách: C:3,8-4%, Si:l,4-1,8%, Mn:0,6-0,8%, P:< 0,1%, S:< 0,12%,

Cr:< 0,2-0,3%, Cu:< 0,2%, Ni:< 0,1%, a V:< 0,1) životnost dále výrazně vzroste, zvláště potom, když je šířka vzduchového kanálu u kotouče s přídavkem molybdenu okolo 12mm. Životnost obložení se sníží zmenšením šířky vzduchového kanálu jen minimálně případně neznatelně.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Brzdový kotouč pro kotoučové brzdy, zvláště pro kotoučové brzdy užitkových vozidel, s tlouštkou Dl kotouče a se dvěmi vzájemně paralelně uspořádanými třecími kotouči (3,4), mezi kterými je v podstatě uprostřed uspořádán vzduchový kanál (5) o šířce D2, přičemž brzdový kotouč je ze šedé litiny s podílem Molybdenu (Mo), vyznačený tím, že poměr mezi tlouštkou Dl kotouče a šířkou D2 vzduchového kanálu splňuje podmínku

3,0 < D1/D2 < 5 a přičemž brzdový kotouč je ze šedé litiny s podílem molybdenu Mo 0,6 až 0,8%.
2. Brzdový kotouč podle bodu 1, vyznačený průměrem nejméně 300mm nebo více.
3. Brzdový kotouč podle bodu 2, vyznačený průměrem od 430 do 460mm.
4. Brzdový kotouč podle některého z předchozích bodů, vyznačený tlouštkou Dl kotouče od zhruba 45mm.
5. Brzdový kotouč podle některého z předešlých nároků, vyznačený šířkou D2 vzduchového kanálu od 12mm.
6. Brzdový kotouč podle některého z předešlých nároků, vyznačený tím, že poměr mezi vnitřním průměrem kotouče a vnějším průměrem kotouče je okolo 0,6.
7. Brzdový kotouč podle některého z předešlých nároků, vyznačený jeho dimenzováním pro 22,5'' ráfky (571,5mm) •0 ····
8. Brzdový kotouč podle některého z předešlých nároků, vyznačený tím, že oba třecí kotouče mají stejnou tlouštku.
9. Brzdový kotouč podle některého z předešlých nároků, vyznačený tím, že že oba třecí kotouče (3,4) jsou spolu spojeny přes příčky.
10. Brzdový kotouč podle některého z předešlých nároků, vyznačený tím, že brzdový kotouč je vytvořen jako dělený, vícedílný brzdový kotouč.
11. Brzdový kotouč podle některého z předešlých nároků, vyznačený tím, že obsah molybdenu Mo šedé litiny je 0,75% až 0,76%.
12. Brzdový kotouč podle některého z předešlých nároků, vyznačený tím, že šedá litina obsahuje chrom Cr.
13. Brzdový kotouč podle bodu 12, vyznačený tím, že obsah chrómu Cr šedé litiny je 0,2% až 0,3%.

14.Brzdový kotouč podle některého z předešlých nároků, vyznačený tím, že šedá litina obsahuje následující přísady:

C: 3,8% - 4%, Si: 1,4% - 1,8%, Mn: 0,6% - 0,8%, P: <0,1%, S: <0,12%, Cr: <0,2% -0,3%, Cu: <0,2%, Ni: <0,1%, Mo: 0,6% až 0,8% V: <0, 1%

a • frfrfr fr* frfrfrfr • · · • frfr frfr fr frfr · frfr frfr • fr fr · • · • ·

15.Brzdový kotouč podle některého z předešlých nároků, vyznačený tím, že poměr mezi tlouštkou Dl kotouče a šířkou D2 vzduchového kanálu splňje podmínku

3,2 < D1/D2 <. 4