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DE3025636A1 - Gegossenes werkstueck - Google Patents

Gegossenes werkstueck

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DE3025636A1
DE3025636A1 DE19803025636 DE3025636A DE3025636A1 DE 3025636 A1 DE3025636 A1 DE 3025636A1 DE 19803025636 DE19803025636 DE 19803025636 DE 3025636 A DE3025636 A DE 3025636A DE 3025636 A1 DE3025636 A1 DE 3025636A1
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Description

ALFRED TEVES GMBH 4. Juli 19 8ο
Frankfurt am Main ZL/Fe/Zi
P 4952
F. Ostwald - 163
Gegossenes Werkstück
Die Erfindung betrifft ein auf Biegung beanspruchtes, gegossenes Werkstück, das aus einem Gußkörper und einem in den Gußkörper eingegossenen Stützelement besteht.
Ein derartiges Werkstück, das aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist, ist zwar in der Herstellung aufwendiger, bietet aber demgegenüber die Möglichkeit, durch eine optimale Gestaltung des Werkstücks das Gewicht zu reduzieren. Hierdurch kann eine bessere Werkstoffausnutzung bei gegebener Beanspruchung und gegebenem Einbauraum erzielt werden. Die Anwendung derartiger Werkstücke ist besonders bei Kraftfahrzeugen vorteilhaft, da der Bau eines Leichtbaufahrzeugs immer mehr an Bedeutung zunimmt.
Bei einem bekannten Werkstück der eingangs genannten Art (DE-OS 25 33 058) ist in die Zugzone ein als Stützelement ausgebildeter Zuganker mit einem hohen Elastizitätsmodul eingelegt. Der vom Gußwerkstoff völlig umgebene Zuganker schützt vor hohen Zugbelastungen, auf die er empfindlich ist. Da aber die Biegespannungen mit der Entfernung von der neutralen Achse zunehmen, ist keine optimale Werkstoffausnutzung möglich, da die Stelle höchster Zugspannung nicht von dem Zuganker, sondern von einer Gußschicht gebildet wird.
Es ist weiterhin bekannt, daß in Biegeträgern im Bereich der neutralen Faser Hohlräume eingegossen werden, die zwar das Gewicht reduzieren, den Spannungsverlauf über den Restquerschnitt jedoch beeinflussen. An den dem Hohlraum zugewandten
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Wandflächen können Spannungsspitzen auftreten, die zu einer vorzeitigen Ermüdung des Werkstoffs in diesem Bereich führen. Bei verhältnismäßig kleinen Querschnitten, bei denen sich zwecks Gewichtsreduzierung noch eine Ausbildung eines Hohlraums lohnen würde, können dann die Spannungen in den dünnen Wänden den zulässigen Sollwert übersteigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkstück der eingangs genannten Art zu schaffen, das ein niedriges Gewicht aufweist und auf einfache und billige Weise herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Stützelement in den spannungsarmen Zonen des Gußkörpers angeordnet ist und seine Dichte kleiner ist als die Dichte des Gußkörpers.
Hierdurch wird erreicht, daß an den Stellen höchster Spannungen der Werkstoff größerer Festigkeit und an den Stellen niedrigstem Spannung der Werkstoff kleinerer Festigkeit angeordnet ist. Dadurch entsteht bei gleicher Festigkeit eine Gewichtsersparnis. Die festigkeitsstexgernde Wirkung des Stützelements beruht darauf, daß durch Abstützung der auf Druck belasteten Streben eines fachwerkartigen Gußkörpers deren Knicklast erhöht wird und daß durch den aufgrund der Oberflächenrauhigkeit des Stützelements und des Gußkörpers entstehenden Verzahnungseffekt das Stützelement einen Lastanteil entsprechend dem Verhältnis der Elastizitätsmodule von Stützelement und Gußkörper übernimmt.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Gußkörper die von dem Stützelement ausgefüllten Hohlräume nach Art eines räumlichen Fachwerks umschließt. Hierdurch wird erreicht, daß das Stützelement nur an Stellen niedriger örtlicher Spannung angeordnet ist und bei annähernd gleicher Festigkeit das Werkstück die
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Gestalt oder Struktur eines räumlichen Fachwerks annimmt. Eine derartige Ausbildung eines Werkstücks führt zu einer besonders leichten Bauweise.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß Teile des Stützelements in den spannungsarmen Randzonen des Werkstücks bis an die Oberfläche ragen oder aus ihr hervorragen. Beim Abgießen eines
Bremssattels stützt sich das Stützelement an den den Formhohlraum bildenden Wänden der Gießform ab und erhält hierdurch eine sichere und stabile Lage. Es können besonders maßhaltige und dünne Wände mit geringen Toleranzabweichungen auf einfache und billige Weise hergestellt werden.
Vorzugsweise ist der kubische Ausdehnungskoeffizient des das Stützelement bildenden Stoffes gleich oder größer als der des den Gußkörper bildenden Stoffes, so daß das Stützelement reibschlüssig an den Wänden des Gußkörpers anliegt und besonders gut Zug-Druckkräfte aufnehmen kann.
Damit eine besonders formschlüssige Verbindung des Stützelements mit dem Gußkörper hergestellt wird, ist es vorteilhaft, wenn das Gußmaterial in die Oberfläche des Stützelements eindringt. Durch die innige Verbindung kann das Stützelement besonders gut Schubkräfte aufnehmen und es wird die Dauerfestigkeit des Werkstücks erhöht.
Es ist vorteilhaft, wenn der Werkstoff des Stützelements aus anorganischem, hoch wärmefestem Material besteht, damit das Stützelement den hohen Gießtemperaturen standhält und nach dem Gießvorgang weiterhin formbeständig und eine vorausbestimmbare Festigkeit besitzt. Diese Anforderungen erfüllen beispielsweise formbeständiges Siliciumdioxid, gesinterte
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Werkstoffe, miteinander verflochtene Whisker oder formbeständige Kugelpackungen. Sie tragen gleichzeitig zu einer Gewichtsreduzierung und einer Stützfunktion am Gußkörper bei.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Werkstoff des Stützelements schwingungsdämpfend auf den Gußkörper einwirkt. Es gibt Werkstücke, die besonders empfindlich auf Schwingungen reagieren, indem sie sie auf andere Teile übertragen oder selbst in hörbare Quietschgeräusehe umsetzen. Durch eine derartige Werkstoffeigenschaft des Stützelements können diese Mangel behoben werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Rohling eines Bremssattels mit einem eingegossenen Stützelement.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Rohling 1 für einen Bremssattel einer Schwimmsattelteilbelagscheibenbremse besteht aus einer Sattelbrücke 2, an die ein Gehäuse 3 für einen Betätigungszylinder angegossen ist. Die später durch spanabhebende Bearbeitung herzustellende Zylinderbohrung 4 ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Die rohe Zylinderbohrung 5 ist beim Gießen bereits durch einen Kern vorgeformt worden.
Die Sattelbrücke 2 und der parallel zu einer in der Zeichnung nicht dargestellten Bremsscheibe verlaufende Schenkel 6 bilden das Bauteil, welches in erster Linie die aus der übertragung
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der Bremsbetätigungskraft resultierenden Biegebeanspruchungen aufzunehmen hat. Ein in der Sattelbrücke 2 angeordnetes prismatisches Stützelement 7 verläuft im Bereich der neutralen Spannungsfaser 8 der Sattelbrücke 2 und ist in axialer und radialer Richtung des Bremssattels 1 von der Sattelbrücke 2 gänzlich eingeschlossen. In Scheibendrehrichtung 11 gesehen, durchzieht das Stützelement 7 die Sattelbrücke 2 und endet mit seinen beiden Enden 9, 10 an der Oberfläche der Sattelbrücke 2. Die beiden Enden 9, 10 des Stützelements liegen beim Abguß des Bremssattels 1 an der dem Bremssattel 1 formenden Hohlraumoberfläche an, damit eine stabile und sehr genaue Lage des Stützelements 7 gewährleistet wird. Die Dichte des Stützelements 7 ist kleiner als die Dichte des das Stützelement umschließenden Gußkörpers, wobei die Werkstoffe gleich oder unterschiedlich sein können. Die nach dem Abgießen des Bremssattels 1 entstandene, hoch belastbare Verbindung ermöglicht bei minimalem Platzbedarf und geringem Gewicht ein Optimum an Steifigkeit.
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Claims (12)

ALFRED TEVES GMBH 4. Juli 19 8ο Frankfurt am Main ZL/Fe/Zi P 4952 F. Ostwald - 163 Patentansprüche
1. Ein auf Biegung beanspruchtes, gegossenes Werkstück, das aus einem Gußkörper und einem in den Gußkörper eingegossenen Stützelement besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (7) in den spannungsarmen Zonen des Gußkörpers angeordnet ist und seine Dichte kleiner ist als die Dichte des Gußkörpers.
2. Gegossenes Werkstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußkörper die von dem Stützelement (7) ausgefüllten Hohlräume nach Art eines räumlichen Fachwerks umschließt.
3. Gegossenes Werkstück nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Teile des Stützelements (7) in den spannungsarmen Randzonen des Werkstücks bis an die Oberfläche (9, 10) ragen oder aus ihr hervorragen.
4. Gegossenes Werkstück nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der kubische Ausdehnungskoeffizient des das Stützelement (7) bildenden Stoffes gleich oder größer ist als der des den Gußkörper bildenden Stoffes.
5. Gegossenes Werkstück nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch g-e kennzeichnet, daß das Gußmaterial in die Oberfläche des Stützelements (7) eindringt.
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6. Gegossenes Werkstück nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Stützelements (7) aus anorganischem, hoch wärmefestem Material besteht.
7. Gegossenes Werkstück nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (7) aus formbeständigem Siliciumdioxid besteht.
8. Gegossenes Werkstück nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement
(7) aus einem gesinterten Werkstoff besteht.
9. Gegossenes Werkstück nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (7) aus miteinander verflochtenen Whiskern besteht.
10. Gegossenes Werkstück nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement
(7) aus einer aus dem Gießwerkstoff formbeständigen Kugelpackung besteht.
11. Gegossenes Werkstück nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Stützelements (7) schwxngungsdämpfend auf den Gußkörper einwirkt.
12. Gegossenes Werkstück nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (7) in einem Fachwerk-Gerippe sowohl die Zug- als auch Druckstreben stützt beziehungsweise entlastet.
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