Die Erfindung betrifft im Wesentlichen einen Reibring für eine Bremsscheibe, wobei der Reibring zumindest in Bereich seiner Reibfläche einen PMMC Werkstoff (Particle metal matrix com- posite) aufweist, einschließlich eine Bremsscheibe mit einem derartigen Reibring sowie ein Oberflächenfertigungsverfahren für die Reibfläche.

In der Automobilindustrie ist man bestrebt, das Gewicht von Bremsscheiben zu reduzieren und hierfür beispielsweise statt des üblichen Graugusses leichtere und dennoch widerstandsfähige Werkstoffe einzusetzen, beispielsweise sogenannte PMMC (Par- ticle metal matrix composite) - Werkstoffe. Bei einem PMMC Werkstoff handelt es sich im Wesentlichen um eine Verbundle ^¬ gierungen, bei der in eine vergleichsweise weiche Metallmatrix beziehungsweise Trägerwerkstoff harte Partikeln wie insbe ^¬ sondere Karbide oder Silikate eingebettet sind. Gattungsgemäße Bremsscheiben mit Reibringen beziehungsweise Reibflächen mit oder aus einem PMMC sind grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus DE 19505724 AI oder DE 102011121292 AI. Bei dem darin eingesetzten PMMC handelt es sich um eine Aluminium-Matrix-Verbundlegierung Al-MMC (aluminum metal matrix composite) , umgangssprachlich auch partikelverstärktes Alu ^¬ minium genannt.

Es ist bekannt, dass bei Reibpaarungen aus einem Reibring und Reibbelag, bei denen der Reibring aus partikelverstärktem Aluminium (Al-MMC) besteht, die Ausbildung der Reibschicht einen maßgeblichen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit und Belast ^¬ barkeit der Reibpaarung hat. Unmittelbar nach der Herstellung sind derartige Werkstoffe dazu jedoch nicht optimal geeignet, da die Hartpartikeln hauptsächlich unterhalb der Oberfläche eingebettet sind und ihre Rauigkeit daher zu gering ist.

Aus DE 60005655 T2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Reibfläche einer Al-MMC Bremsscheibe mittels einer NaOH-Lösung geätzt wird, um die Hartpartikel freizulegen. Dies erfordert jedoch einen Arbeitsschritt mit gefährlichen ätzenden Substanzen mit entsprechenden aufwändigen Arbeitsmitteln, Sicherheitsvorkehrungen und zusätzlichen Reinigungsmaßnahmen. Zudem ist neigen derart freigelegte Karbide zum Ausbrechen aus dem Trägerwerkstoff und auch zum Festsetzen in der Oberfläche des Bremsbelags, wodurch eine Veränderung des Reibkoeffizienten der tribologischen Paarung und der Verschleiß über die Betriebsdauer unvorhersehbar schwanken können.

Es stellt sich somit die Aufgabe, eine verbesserte Bremsscheibe respektive einen Reibring mit einer verringerten Verschleißprognose bei rationell optimierter Herstellung anzubieten. Die Aufgabe wird durch die Merkmalskombination nach dem unabhängigen Anspruch 1 sowie durch ein Fertigungsverfahren nach Anspruch 6 gelöst. Unteransprüche zusammen mit Beschreibung und Figuren geben weitere, vorteilhafte Weiterbildungen und Aus ^¬ führungsformen an. Das Wesen der Erfindung besteht im Prinzip ganz grundsätzlich darin, eine tribologisch mittels gezielter Oberflächenstrukturierung stark verbesserte, weil beschleunigte, Einlaufbetriebsphase mit Hilfe von befördertem also einseitig bzw. gegenseitig beschleunigtem Reibwerkstoffauftrag auf einen Reibring/Bremssscheibe noch effizienter als bisher von einer nachgeschalteten Normalbetriebsphase zu separieren.

Insbesondere wird durch das mechanische Einbringen von quer zur Umfangsdrehrichtung der Bremsscheibe verlaufenden Mikrorillen die Oberflächenstruktur der Reibfläche derart grob, raspelartig, eingestellt, dass auf diese Weise eine Einlaufrauigkeit der Reibfläche temporär gezielt erhöht ist. Dies bewirkt einen kurzzeitig stark erhöhten, gut vorhersehbaren, und sodann rasch abnehmenden Einlauf erschleiß der Bremsbeläge, um damit einen beschleunigten sowie homogeneren Einebnung- und Tri- boschichtauftragseffekt durch Auftrag der griffigeren Reib ^¬ schicht aus Reibbelagwerkstoff auf die Reibflächen des Reibrings zu bewirken. Ist der Auftrag der Reibschicht aus Reibwerkstoff beziehungsweise die Einebnung mit der Einlaufphase erst einmal abgeschlossen, tritt während der folgenden Normalbetriebsphase nur noch ein reduzierter geringer Verschleiß an der Bremsscheibe und den Bremsbelägen auf. Dabei wird der Effekt ausgenutzt, dass die Hartwerkstoffpartikel durch deren Einbettung in den auf ^¬ getragenen Reibwerkstoff, beispielsweise im Vergleich zu einer chemischen Oberflächenbehandlung, also Ätzung, weniger vorgeschädigt bzw. exponiert sind. Demzufolge erfolgt erfin ^¬ dungsgemäß vorteilhafterweise keine Vorschädigung des Verbunds, und die Hartpartikel verbleiben unangegriffen, ohne Schädigung, in ihrer Trägerwerkstoffmatrix eingebettet.

Insgesamt bietet eine Bremsscheibe mit dem erfindungsgemäßen Reibring gegenüber dem bekannten Stand der Technik folgende Vorteile :

- Schnellere und homogenere Ausbildung der Reibschicht ohne eine gezielten chemischen Konditionierung der Reibfläche,

- eine höhere Leistungsfähigkeit

- eine höhere Belastbarkeit

- ein über die Betriebsdauer geringerer Gesamtverschleiß von Bremsscheibe und Bremsbelägen.

- Weil die Rebflächen konventioneller gegossener Bremsscheiben zur Entfernung der Gußhaut und/oder Einstellung des Nennmaßes meist ohnehin mechanisch bearbeitet werden müssen, entfällt bei der erfindungsgemäßen Bremsscheibe gegenüber DE60005655T2 ein zusätzlicher Arbeitsschritt sowie mit andersartigen Arbeitsmitteln und verfahren.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels genauer Erläutert. Hierbei zeigt:

Fig.l schematisch und stark vereinfacht eine Ausführungsform des Reibrings in der Draufsicht bei der Behandlung der Reibfläche (a) sowie im Querschnitt mit einem nur angedeuteten Bremsscheibentopf (b) .

Fig.2 eine stark vergrößerte nicht maßstäbliche Prin ^¬ zipskizze der Reibfläche einer erfindungsgemäße Ausführungsform in Kontakt mit einem Reibbelag im Bremsbetrieb.

Ein erfindungsgemäßer Reibring 1 einer fertigen Bremsscheibe 12 für ein Kraftfahrzeug ist rotationssymmetrisch zu der Mittelachse M gestaltet. Reibring 1 ist in Umfangsdrehrichtung 8 umlaufend, sowie mehrstückig, drehfest an einem Bremsschei- bentopf 13 arrangiert, oder mit diesem einstückig verbunden / erzeugt. Die Erfindung erstreckt sich gleichermaßen auf Aus ^¬ gestaltungen deren Reibring 1 sowohl aus Vollwerkstoff, als auch hohl, beziehungsweise innenbelüftet mit axial beidseitig vorgesehenen Reibflächen 2 gestaltet sein darf. Denkbar ist ein Reibring 1 als seitliches Element mit einer axial lediglich einseitig vorgesehenen Reibfläche 2 zum Anbringen an ein axial versetzt arrangiertes, zentrales Ringelement zur Ausbildung der Bremsscheibe 12. Die Reibfläche 2 ist mit einer Vielzahl von Mikrorillen 4 versehen, deren Tiefe bevorzugt im Bereich zwischen nahezu etwa 0 bis hin zu wenigen Mikrometern definiert vorgesehen ist. Durch das verwendete mechanische Bearbeitungsverfahren wird eine Texturierung (grundlegende Oberflächenstruktur der Reibflä- _n

5 che 2) festgelegt. Beispielsweise sind die Mikrorillen 4 in radialer Richtung schräg bzw. idealerweise orthogonal zu der Umfangsdrehrichtung 8 ausgerichtet, und werden durch ein entsprechend gerichtetes mechanisches Bearbeitungsverfahren erzeugt. Vorzugsweise erfolgt dies durch eine geschickte An ^¬ passung von Bearbeitungsparametern bei einem zur Einstellung der Nenndicke und Nennebenheit des Reibrings 1 vorgesehenen Ar ^¬ beitsschritt. Ein gesonderter, separater Prozessschritt ex ^¬ klusiv zum Einbringen von Mikrorillen 4 ist innerhalb der Erfindung jedoch ebenso zulässig.

Ein Reibring 1 ist je nach gewählter Zerspanungsmethode (Schnittbewegung a) vom Werkstück oder b) vom Werkzeug ausgeführt) a) drehbar angetrieben oder b) drehfest zentrisch im Arbeitsraum einer Bearbeitungsmaschine eingespannt. Bei ^¬ spielhaft kann Reibring 1 oder die Bremsscheibe 12 mit einem definierten Vorschub in Umfangsdrehrichtung bewegt werden. Ein Werkzeug 6 kann um seine Drehachse 5 rotieren und wird zur zu bearbeitenden Reibfläche 2 zugestellt, um deren Oberfläche zu bearbeiten (bereichsweise abzutragen) . Die Bearbeitungspara ^¬ meter wie insbesondere Werkzeugdrehrichtung 9, Schnittge ^¬ schwindigkeit, Vorschub, Schnittrichtung in Bezug auf die Umfangsdrehrichtung 8 beziehungsweise die Vorschubrichtung und die Werkzeugform sind dabei so zu wählen, dass die gewünschte Rauigkeit, Textur, Oberflächenspannungen, und die definierte Ausrichtung und Orientierung in Bezug auf die Umfangsdreh- richtung 8 erreicht wird. Zur Verringerung des Werkzeugverschleißes und Erzeugung einer besonders gleichmäßigen vorge ^¬ sehenen Oberflächengüte mit geringen Abweichungen wird wie im gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorschub des Reibrings 1 bevorzugt im Gleichlauf mit der Werkzeugdrehrichtung 9 eingestellt. ,

b

Als bevorzugte Fertigungsverfahren zum Einbringen der definierten Struktur kommen vorzugsweise spanabhebende Zer ^¬ spanungsverfahren mit definierter Werkzeugschneide wie insbesondere Fräsen, nämlich insbesondere Wälzfräsen, bezie- hungsweise Drehen und/oder Drehfräsen oder aber Verfahren mit statistisch zufällig am Werkzeug versetzter Werkzeugschneide wie insbesondere Schleifen oder Honen in Betracht. In Hinblick auf eine gegebene, strukturelle Brüchigkeit bzw. Sprödigkeit von Hartstoff bzw. Hartstoffpartikel kann es von Vorteil sein, durch eine beispielsweise halbierte, also graduell reduzierte bzw. geregelt reduzierte Zustellgeschwindigkeit bzw. durch hal ^¬ bierte, also graduell reduziert geregelte, Vorschubgeschwin ^¬ digkeit und/oder in Kombination mit beispielsweise verdoppelt verstärktem Kühlschmiermitteldurchfluss (1/min) fertigungs- bedingt möglichst keine zusätzlichen oder allenfalls sehr geringfügige Schub- bzw. Druckspannungsanteile in die Werk ^¬ stückoberfläche zusätzlich einzutragen.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist als Werkzeug 6 beispielhaft ein Wälzfräser mit Lage und Orientierung wie zum Wälzfräsen (Evolventenform) des Werkstücks arrangiert, wie dies sonst eigentlich nur zur Herstellung von schrägverzahnten Zahnrädern bekannt ist. Die durch den Schnitteingriff der Zähne 7 erzeugte Restrauheit bzw. Oberflächenstruktur liegt im Mikrometerbereich und entspricht der gewünschten Einlaufrauigkeit .

Drehen sich das Werkzeug 6 und der Reibring 1 in auf einander abgestimmte Richtungen sowie mit auf einander abgestimmter, respektive synchroner, Drehzahl, so erzeugt dies auf der be- arbeiteten Reibfläche 2 gerichtet nach radial außen verlaufende Rauigkeitsberge und -täler, wie in der Fig.2 angedeutet. Idealerweise wir ein im Querschnitt gesehen sägezahnänliches Profil angestrebt. Die Spitzen 3 der Rauigkeitsberge wirken auf einen angelegten Bremsbelag 10 im Bremsbetrieb wie zerspanende Schneidkanten und verursachen während einer Einlaufphase einen zeitlich beschränkten, zielgerichtet erhöht beabsichtigten Einlauf-Belagverschleiß , so dass zeitlich befristet verstärkt Abriebpartikel von dem Reibwerkstoff des Bremsbelags 10 ab- getragen werden, um diesen Werkstoff auf die mikrooberflächlichen Spalten bzw. Täler des Reibrings aufzutragen bzw. zu verschweissen . Der Abrieb 11 lagert sich dabei sukzezssive in den Tälern der Mikrorillen 4 ab und füllt diese auf bzw. aus. Also erfolgt durch WerkstoffÜbertrag im Mikrobereich ein allmählicher Einebnungseffekt , und man überdeckt nach der verstrichenen Einlaufphase auch die Spitzen 3 des Reibrings 1 mit dem Werkstoff des Bremsbelags 10. Mit Abschluss der Einlaufphase ist die Paarung unter passendem Auftragsaufbau derselben Reibwerkstoffschicht auf die Reibfläche 2 des Reibrings 1 abgeschlossen, und der Verschleiß der Bremsbeläge 10 bzw. des Reibrings 1/der Bremsscheibe 12 nimmt in der nachfolgenden Normalbetriebsphase dauerhaft stark ab.

„

Bezugs zeichenliste

1 Reibring

2 Reibfläche

3 Spitze

4 Mikrorillen

5 Drehachse

6 Werkzeug

7 Schneidezähne

8 Umfangsdrehrichtung

9 Werkzeugdrehrichtung

10 Bremsbelag

11 Abrieb

12 Bremsscheibe

13 BremsScheibentopf

M Mittelachse